Karyotyp: kromosomuppsättning, karyogram och klinisk betydelse

Lär dig om karyotyp — kromosomuppsättning, karyogram, diagnostik och klinisk betydelse vid genetiska avvikelser och fosterdiagnostik.

En karyotyp är antalet kromosomer och deras utseende i kärnan i en eukaryotcell. Termen används också om den fullständiga uppsättningen kromosomer i en art eller en enskild organism. Den beskriver antalet kromosomer och hur de ser ut i ett ljusmikroskop — med särskild uppmärksamhet på deras längd, centromerernas placering, eventuella skillnader mellan könskromosomerna och andra fysiska egenskaper. Framställning och undersökning av karyotyper ingår i cytogenetiken (en kombination av cytologi och genetik) och är ett grundläggande verktyg för både grundforskning och klinisk diagnostik.

Det grundläggande antalet kromosomer i de somatiska (kroppsliga) cellerna hos en individ eller art kallas det somatiska antalet och betecknas 2n. Hos människor är 2n = 46. I könscellerna är kromosomnumret n (för människor: n = 23).

I normala diploida organismer finns kromosomerna i två kopior. Det kan finnas könskromosomer eller inte. Polyploida celler har flera kompletta uppsättningar av kromosomer (t.ex. 3n, 4n) och haploida celler har enstaka kopior (n). Studiet av hela uppsättningar av kromosomer kallas ibland karyologi. Avvikelser från normala kromosomantal (t.ex. förlust eller extra kromosomer) kallas aneuploidi och kan ge upphov till utvecklingsstörningar eller sjukdomar.

Hur ett karyogram framställs

Kromosomerna avbildas ofta genom att celler i mitos fotograferas och bilderna sedan ordnas i ett standardformat som kallas karyogram eller idiogram. I ett karyogram placeras kromosomerna parvis (homologa par) och ordnas efter storlek och centromerens position. Ett vanligt laboratorieförfarande omfattar:

• Provtagning (t.ex. blod, benmärg, fostervävnad via amniocentes eller chorionvillussampling).
• Cellodling för att få celler i mitos.
• Mitotisk arrest med kolkicin eller liknande för att samla celler i metafas.
• Hypoton behandling och fixering för att sprida kromosomerna.
• Färgning och bandningsmetoder.
• Fotografering i mikroskop och digital ordning i karyogram.

Bandnings- och moderna metoder

För att särskilja kromosomer och identifiera strukturella förändringar används olika bandningstekniker:

• G-banding (trypsin-Giemsa) — ger ett repeterbart mönster av mörka och ljusa band och är standard i klinisk cytogenetik.
• R-, C- och Q-banding — alternativa metoder som framhäver andra typer av strukturer.
• FISH (fluorescent in situ hybridisering) — använder fluorescerande probekedjor för att lokalisera specifika DNA-sekvenser på kromosomer; mycket känslig för små förändringar.
• Array-CGH och SNP-arrayer — molekylära tekniker som kan upptäcka små deletioner eller duplikationer (mikroskopiskt osynliga) över hela genomet.
• Nya sekvenseringsbaserade metoder (NGS) används också för att komplettera traditionell karyotypning, särskilt för komplexa eller submikroskopiska förändringar.

Beskrivning av kromosomernas form

Kromosomers utseende klassificeras ofta efter centromerens läge:

• Metacentriska — centromeren ligger nära mitten.
• Submetacentriska — centromeren är förskjuten så att ena armen är längre.
• Acrocentriska — centromeren nära den ena änden; hos människor är bl.a. kromosomerna 13, 14, 15, 21 och 22 acrocentriska och har satelliter.
• Telocentriska — centromeren i slutet (förekommer hos vissa arter, inte normalt hos människor).

Klinisk betydelse

Karyotyper används för att diagnostisera genetiska och onkologiska tillstånd samt i fertilitetsutredningar. Exempel på kliniskt relevanta fynd:

• Trisomier — extra kromosom, t.ex. trisomi 21 (Downs syndrom), trisomi 18 (Edwards syndrom), trisomi 13 (Patau syndrom).
• Monosomier — förlust av en kromosom, t.ex. Turner syndrom (45,X).
• Könskromosomavvikelser — t.ex. Klinefelter (47,XXY), 47,XYY, eller mosaikvarianter.
• Strukturella omarrangemang — deletioner, duplikationer, inversioner, translokationer (t.ex. Robertsonska translokationer) som kan vara balanserade eller obalanserade.
• Somatiska karyotyper i cancer — tumörceller visar ofta specifika kromosomförändringar som kan vara diagnostiska och/eller prognostiska, t.ex. Philadelphia-kromosomen t(9;22) i kronisk myeloisk leukemi.

Graviditetsdiagnostik och genetisk rådgivning

Pränatal karyotypning (via amniocentes eller chorionvillussampling) används för att påvisa numeriska och stora strukturella kromosomavvikelser hos fostret. Resultaten tolkas i kontext av ultraljudsfynd, biokemiska markörer och modern ålder. Vid fynd av avvikande karyotyp erbjuds ofta genetisk rådgivning för att förklara konsekvenser, upprepa tester eller komplettera med molekylära metoder.

Tillämpning i forskning och evolution

Karyotyper kan också studeras för att samla information om tidigare evolutionära händelser, t.ex. polyploidi, fusions- eller fissionshändelser och kromosomrearrangemang som skiljer arter åt. Vissa arter har mycket stabila karyotyper medan andra uppvisar stor variation i kromosomantal och struktur, vilket kan vara en drivkraft för artspeciering.

Standardisering och begränsningar

Karyotypbeskrivning följer internationella riktlinjer (t.ex. ISCN — International System for Human Cytogenomic Nomenclature) för att ange kromosomantal och avvikelser på ett entydigt sätt. Metoden är mycket användbar för att upptäcka numeriska och stora strukturella förändringar, men har begränsad upplösning för mycket små förändringar — där kompletterande molekylärgenetiska metoder (FISH, array-CGH, NGS) ofta krävs.

Sammanfattningsvis ger karyotypen en översiktlig, visuell bild av kromosomuppsättningen och är ett centralt verktyg inom klinisk genetik, cancerdiagnostik samt i studier av evolution och artskillnader.

Frågor och svar

F: Vad är en karyotyp?

F: Vad är cytogenetik?

F: Vad är det somatiska antalet?

F: Hur många kopior finns det i normala diploida organismer?

Fråga: Vad visar ett karyogram?

F: Hur kan karyotyper ge information om tidigare evolutionära händelser?

Sök med bokstav