Аналіз каріотипу

Метод аналізу каріотипу полягає у мікроскопічному дослідженні хромосом на метафаз-ній стадії мітозу. У людини найзручнішим об'єктом для цього є культивовані в спеціальному розчині лімфоцити периферійної крові. Досліджувані клітини піддають спеціальній обробці, в результаті якої хромосоми стають чіткими та віддаленими одна від одної. Важливим етапом є фарбування хромосом за допомогою різноманітних методик залежно від мети дослідження. Це дає змогу підраховувати їх і аналізувати. Нормальний каріотип людини містить 46 хромосом, із яких 22 пари аутосом та 2 статеві хромосоми.

Кожна хромосома при застосуванні особливого фарбника по своїй довжині диференціюється на темні та світлі смуги — т. зв. диски. Послідовність розташування цих дисків, їх форма специфічні для кожної хромосоми (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Схематичний вигляд диференційно фарбованих хромосом людини

Якщо порушення стосується статевих хромосом, то дослідження спрощується. У цьому разі не аналізують весь каріотип, а обстежують соматичні клітини на наявність у них статевого хроматину — невеликого дископодібного тільця, яке інтенсивно фарбується цитологічними барвниками. Його виявляють у інтерфазних клітинних ядрах безпосередньо під ядерною мембраною. Статевий хроматин — це спіралізована Х-хромосома, яка утворюється у жінок ще в ранньому ембріогенезі до розвитку статевих залоз. Його наявність можна визначити у будь-яких тканинах. Найчастіше досліджують епітеліальні клітини слизової оболонки щоки. У каріотипі нормальної жінки є дві Х-хромосоми, одна з них утворює тільце статевого хроматину. Кількість тілець статевого хроматину на одиницю менша, ніж Х-хромосом у особини (рис. 3.8). У жінок, які мають каріотип 45[Х0] (Х-моносомія; синдром Шерешевського — Тернера), ядра клітин не мають статевого хроматину. При синдромі Х-трисомії (47[ХХХ]) у жінки утворюються два тільця, у чоловіка з каріотипом 47[ХХУ] (синдром Кляйнфельтера) є одне тільце (як у нормальних жінок).

Рис. 3.8. Статевий хроматин у ядрах клітин нормальних жінки (1) та чоловіка (2), а також у жінки з Х-трисомією (3)

Визначення статевого хроматину використовують і в судовій медицині, коли необхідно за плямами крові встановити статеву належність особи. Аналіз каріотипу широко застосовують для вивчення морфології хромосом людини в нормі та за патології, визначення їх кількості, дослідження процесу старіння тканин тіла, діагностування різноманітних захворювань спадкової природи тощо. За необхідності його здійснюють разом з генеалогічним методом, коли цитологічні дані вдається пов'язати з фенотипічним проявом ознаки.

Метод гібридизації соматичних клітин

Ефективним методом у дослідженнях генетики людини є гібридизація соматичних клітин. Оскільки соматичні клітини містять весь обсяг спадкової інформації, цей метод дає змогу вивчати на них генетичні закономірності всього організму. Для дослідження використовують клітини сполучної тканини (фібробласти) або лімфоцити крові. Гібридизацію культивованих разом соматичних клітин різних організмів здійснюють за допомогою вірусу парагрипу. Гібридизація можлива між клітинами не тільки організмів різних видів (людина — миша), а й різних типів (людина — комар). Гібридна клітина містить усі хромосоми обох батьківських клітин. Наприклад, гібридні клітини людини і миші мають 43 пари хромосом: 23 — від людини та 20 — від миші. Надалі поступово видаляють хромосоми того організму, клітини якого мають повільніший темп розмноження. У гібридних клітин "людина — миша" видаляють хромосоми людини.

У гібридних клітинах функціонують хромосоми як людини, так і миші, гени яких детермінують (визначають) синтез відповідних ферментів. За умов диференціального фарбування морфологічно можна відрізнити кожну з хромосом. Якщо в гібридній клітині відсутня якась хромосома і не відбувається синтез певних ферментів, то можна припустити, що гени, які визначають синтез цих ферментів, локалізовані в ній. Отже, цей метод допомагає встановлювати групи зчеплення у людини, а також, враховуючи делеції та транслокації, з'ясовувати і послідовність розташування генів, тобто складати генетичні карти хромосом людини; вивчати генні мутації, мутагенну та канцерогенну активність хімічних речовин, у т. ч. новостворюваних ліків.

На основі досліджень гібридних соматичних клітин виявлено, що ген групи крові за системою ABO міститься в дев'ятій хромосомі, за системою MN — у другій, а за системою Rh — у першій.

Дослідження соматичних клітин людини з використанням спеціальних ДНК-маркерів дає змогу досить точно визначити локалізацію генів у хромосомах. У такий спосіб було встановлено, що ген захворювання шкіри гіперкератозу (надмірного зроговіння епідермісу шкіри) міститься у 17-й хромосомі, а ген хвороби Альцгеймера (стареча недоумкуватість) — у 21-й. Успішно вивчають генетичну картину таких захворювань, як цукровий діабет, шизофренія та ін.