سیتوژنتیک چیست؟ – به زبان ساده + معرفی کتاب

کرومووزم ساختار فشرده DNA و حامل تمام ژن‌ها است. تغییر ساختار و تعداد کروموزوم‌ها یکی از دلایل اصلی ابتلا به بسیاری از بیماری‌های ژنتیکی است. علت بسیاری‌های اختلال‌های باروری، اختلال‌های شناختی و ناتوانی‌های ذهنی جهش‌های کروموزومی است. به همین دلیل بررسی مورفولوژی کروموزوم‌ها، تعداد کرومووزم‌ها، تعداد نسخه‌های ژن و محل ژن‌ها روی کروموزوم به پیش‌بینی ابتلا به بیماری‌های ژنتیکی پیش از تولد و تعیین روش درمانی مناسب در بیماران کمک می‌کند. سیتوژنتیک علمی است که با استفاده از تکنیک‌ها ساده رنگ‌آمیزی و تکنیک‌های مولکولی پیشرفته جهش‌های کروموزومی و ارتباط آن با بیماری‌ها را بررسی می‌کند.

جهش‌های کروموزومی به دلیل اختلال در جدا شدن کروموزوم حین تقسیم میتوز و میوز یا شکست کروموزوم به دلیل عوامل محیطی ازجمله ترکیبات شیمیایی و اشعه فرابنفش ایجاد می‌شود. جهش‌های ایجاد شده در سلول‌های سوماتیک به نسل بعدی منتقل نمی‌شود. اما جهش کروموزوم‌های سلول‌های زاینده گامت به نسل بعدی منتقل می‌شود. در این مطلب از مجله فرادرس ابتدا مفهوم سیتوژنتیک و ویژگی‌های ساختاری کروموزوم‌ها را توضیح می‌دهیم. در ادامه انواع جهش‌های کروموزومی و تست‌های سیتوژنتیک را بررسی و در پایان چند کتاب کاربردی برای یادگیری این رشته را معرفی می‌کنیم.

سیتوژنتیک چیست؟

صفات و ویژگی‌های موجودات پرسلولی به‌وسیله ژن‌ها آن‌ها از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شود. ژن‌ها توالی‌های نوکلئوتیدی مولکول DNA هستند که به پروتئین‌ها ترجمه می‌شوند. مولکول‌های DNA در هسته به‌وسیله پروتئین‌ها و پیچ‌خوردگی‌های فراوان فشرده شده و کروموزوم را تشکیل می‌دهد. تغییر ساختار کروموزوم‌ها صفات نسل بعدی را تغییر می‌دهد. این تغییر ممکن است منجر به ایجاد ناهنجاری‌ها یا بیماری‌های مختلف شود. سیتوژنتیک بخشی از علم ژنتیک و زیست‌شناسی مولکولی است که با استفاده از تکنیک‌های مختلف ساختار و تعداد کروموزوم سلول‌های جدا شده از بافت‌های مختلف و ارتباط آن با بیماری‌ها را برررسی می‌کند. شکستگی، تغییر آرایش ژن‌ها و کاهش یا افزایش تعداد کروموزوم‌ها جهش‌هایی است که به کمک تکنیک‌های سیتوژنتیک تشخیص داده می‌شود. این علم به انتخاب روش درمانی مناسب و طراحی روش‌های درمانی جدید کمک می‌کند.

فیلم آموزش سیتوژنتیک + مفاهیم کلیدی در فرادرس

کلیک کنید

کروموزوم انسانی

در هر سلول بدن انسان ۲۲ جفت کروموزوم اتوزومی و یک جفت کروموزوم جنسی وجود دارد. کروموزوم‌های اتوزومی حاوی ژن‌های تمام پروتئین‌هایی است که در فیزیولوژی عمومی بدن و ساختار سلول‌ها نقش دارند. پروتئین‌های اسکلت سلولی، گیرنده‌های غشایی، پروتئین‌های اتصال سلولی، ناقل‌های غشای پلاسمایی آنزیم‌های مسیرهای متابولیسم ازجمله پروتئین‌هایی است که ژن آن‌ها در کروموزوم‌های اتوزومی وجود دارد. این کروموزوم‌ها در زنان و مردان یکسان هستند و بر اساس اندازه و شکل شماره‌گذاری شده است.

به این ترتیب کروموزوم ۱ بلندترین و کروموزوم ۲۱ کوتاه‌ترین DNA را دارد. کروموزوم ۲۲ از کروموزوم ۲۱ بلندتر است. دو نوع کروموزوم جنسی X و Y در سلول‌های انسانی وجود دارد که حاوی ژن‌های تعیین‌کننده جنسیت است. در هر سلول زنان یک جفت کروموزوم X و در هر سلول مردان یک کروموزوم X و یک کروموزوم Y وجود دارد. هر جفت کروموزوم شکل و ژن‌های مشابهی دارند و به آن‌ها کروموزوم‌های همولوگ گفته می‌شود. هر کروموزوم همولوگ از یکی از والدین به فرزندان منتقل می‌شود.

ویژگی ظاهری کروموزوم

هر کروموزوم از یک ناحیه سانترومر، بازوی بلند و بازوی کوتاه تشکیل شده است. محل قرارگیری سانترومر یکی از ویژگی‌هایی است که به تشخیص کروموزوم‌ها در تست‌های سیتوژنتیک کمک می‌کند. بر این اساس کروموزوم‌های انسانی به انواع متاسنتریک، ساب‌متاسنتریک و آکروسنتریک تقسیم می‌شوند. سانترومر کروموزوم‌های متاسنتریک تقریبا در مرکز قرار دارد و دو بازوی تقریبا مساوی ایجاد می‌کند. سانترومر کروموزوم‌های ساب‌متاسنتریک در فاصله کمی از مرکز قرار دارد و اختلاف اندازه بازوها کم است.

سانترومر کروموزوم‌های آکروسنتریک فاصله زیادی از مرکز دارد و اختلاف اندازه دو بازوی این کروموزم زیاد است. بازوی بلند کروموزوم‌ها با حرف q و بازوی کوتاه با حرف p نمایش داده می‌شود. کروموزوم‌های ۱، ۳، ۱۶، ۱۹ و ۲۰ متاسنتریک، کروموزوم‌های ۲، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸، ۹، ۱۰، ۱۱، ۱۲، ۱۷، ۱۸ و X سابمتاسانتریک و کروموزم‌های ۱۳، ۱۴، ۱۵، ۲۱، ۲۲ و Y آکروسنتریک هستند. در کروموزوم‌های تلوسنتریک، سانترومر در انتهای تلومری قرار دارد و کروموزوم تنها از یک بازو تشکیل شده است. این کروموزم‌ها در سلول‌های طبیعی انسان تشکیل نمی‌شود.

هتروکروماتین و یوکروماتین

فشردگی کروموزوم در تمام نواحی آن یکسان نیست. به بخش‌های فشرده‌تر کروموزوم هتروکروماتین و به بخش‌های آزادتر آن یوکروماتین گفته می‌شود. DNA هتروکروماتینی بخش‌های ساختاری کروموزوم هستند و رونویسی نمی‌شود. تلومر و سانترومر از نواحی هتروکروماتینی کروموزوم هستند. فراوانی بازهای آدنین و تیمین در این نواحی بیشتر است. DNA یوکروماتینی بخش‌های عملکردی کروموزوم و حاوی ژن‌های فعال هستند. فراوانی بازهای سیتوزین و گوانین در این نواحی بیشتر است. فشردگی و تفاوت بازها در این نواحی سبب برهم‌کنش متفاوت DNA با رنگ‌های شیمیایی می‌شود. یکی از تکنیک‌های سیتوژنتیک رنگ‌آمیزی کروموزوم‌ها بر اساس این ویژگی است.

جهش های کروموزومی در سیتوژنتیک

جهش‌های ژنتیکی به دلیل تغییر در یک یا تعدادی از نوکلئوتیدهای DNA یا تغییرات ساختاری و تعداد کروموزوم‌ها ایجاد می‌شود. جهش‌های کروموزومی ممکن است به دلیل جدا نشدن کامل کرومووزم‌ها در آنافاز، حذف یا جابه‌جا شدن غیرطبیعی ژن‌ها در کراسینگ‌اوور یا عوامل محیطی ایجاد شود. جهش‌های ایجاد شده در تقسیم میتوز یا میوز سلول‌های زاینده غدد جنسی به نسل بعدی منتقل می‌شود. حذف، واژگونی، مضاعف‌شدگی، انتقال و ایزوکوموزوم جهش‌های ساختار و آنوپلوئیدی و پلی‌پلوئیدی، جهش‌های تغییر تعداد کروموزوم هستند.

• حذف: در این جهش بخشی از DNA جدا شده و به‌وسیله آنزیم‌های نوکلئاز تجزیه می‌شود. حذف بخشی از دو انتهای کروموزوم ممکن است با اتصال این دو بخش به هم و تشکیل کروموزوم حلقوی همراه باشد.
• واژگونی: در این جهش بخشی از DNA شکسته شده و به شکل معکوس در جای اولیه متصل می‌شود.
• مضاعف‌شدگی: در این جهش بیش از یک نسخه از ژن در کروموزوم ایجاد می‌شود.
• انتقال: در این جهش DNA شکسته شده به بخش دیگری از همان کروموزوم یا کروموزوم‌های دیگر متصل می‌شود.
• ایزوکروموزم: در این جهش سانترومر خلاف جهت حالت طبیعی تقسیم می‌شود. در نتیجه دو بازوی کوتاه یکی کروموزوم‌های همولوگ و دو بازوی بلند کروموزوم همولوگ دیگر را تشکیل می‌دهد.
• آنوپلوئیدی: این جهش به دلیل جدا نشدن کروماتیدهای خواهری در تقسیم میتوز یا کروموزوم‌های همولوگ در تقسیم میوز ایجاد می‌شود و با افزایش یا کاهش تعداد یک کروموزوم همراه است. این جهش را می‌توان به انواع تریزومی، تترازومی، مونوزومی، دیزومی و نولیزومی تقسیم کرد. در جهش تریزومی سه نسخه و در جهش تترازومی چهار نسخه از یک کروموزوم همولوگ در سلول‌ها وجود دارد. در جهش مونوزومی یکی از کروموزوم‌های همولوگ حذف شده و ۴۵ کروموزوم در سلول وجود دارد. در جهش کروموزومی یک جفت کروموزوم همولوگ از یک والد به سلول‌های حاصل از تقسیم منتقل می‌شود و در جهش نولیزومی یک جفت کروموزوم همولوگ در سلول حاصل از تقسیم وجود ندارد.
• پلی‌پلوئیدی: این جهش به دلیل جدا نشدن تمام کروموزوم‌ها در تقسیم میوز یا میتوز ایجاد می‌شود. در سلول ایجاد شده از این تقسیم‌ها به جای یک جفت، سه دسته کروموزوم همولوگ وجود دارد.

تعدادی از اختلال‌های ژنتیکی، تغییرات کروموزومی و علائم آن در جدول زیر خلاصه شده است.

تست های سیتوژنتیک

اولین مرحله انجام تست‌های سیتوژنتیک جدا کردن سلول‌ها از بافت بیمار و کشت سلول در محیط آزمایشگاه است. گلبول‌های سفید به ویژه لنفوسیت‌های T سلول‌هایی هستند که جدا کردن آن‌ها از بدن راحت‌تر است و سرعت تقسیم بالایی دارند. این سلول‌ها از نمونه خون فرد استخراج و چند روز پس از کشت، تقسیم سلول‌ها به‌وسیله ترکیبات شیمیایی مهار دوک میتوزی در مرحله متافاز متوقف می‌شود. در مرحله بعد سلول‌ها روی اسلاید فیکس و کروموزوم آن‌ها با محلول‌های هیپوتونیک استخراج می‌شود.

فیلم آموزش سیتوژنتیک + مفاهیم کلیدی در فرادرس

کلیک کنید

عمر کوتاه سلول‌های لنفوسیتی یکی از معایبی است که استفاده از این سلول‌ها را در تست‌های زمانبر محدود می‌کند. در این موارد سلول‌های فیبروبلاست پوست، سلول‌های مغز استخوان، سلول‌های مایع آمنیوتیک یا پرزهای کریونیک استفاده می‌شود. یکی از معایب سلول‌های مغز استخوان روش نمونه‌برداری آن‌ها است. این سلول‌ها با روش‌های تهاجمی استخراج می‌شوند. به همین دلیل بیشتر در موارد ضروری و برای بیماری‌های خونی از آن‌ها استفاده می‌شود. سلول‌های مایع آمنیوتیک یا پرزهای کریونیک در تشخیص احتمال بیماری‌های ژنتیکی پیش از تولد استفاده می‌شوند. آنالیز سلول‌های پرز کریونیک به کشت سلول نیاز ندارد. به علاوه از DNA موجود در پلاسمای مادر می‌توان برای تست‌های توالی‌یابی ژنوم جنین استفاده کرد.

رنگ‌آمیزی کروموزوم‌ها و نواربندی، تعیین کاریوتایپ، «هیبریداسیون فلورسانس در محل» (Fluorescent in situ Hybridisation | FISH)، «هیبریداسیون ژنومی مقایسه‌ای» (Comparative Genomic Hybridisation | CGH) و توالی‌یابی ژنوم تکنیک‌هایی هستند که برای بررسی کروموزوم‌ها در سیتوژنتیک استفاده می‌شود.

رنگ آمیزی کروموزوم

در بخش‌های قبلی اشاره کردیم که ساختار بخش‌های مختلف کروموزوم سبب برهم‌کنش متفاوت DNA با رنگ‌ها می‌شود. بر این اساس پس از رنگ‌آمیزی نوارهای روشن و تیره در کروموزوم ایجاد می‌شود. به کمک این نوارها می‌توان کرومووزم‌های همولوگ و تغییرات ساختاری کروموزوم‌ها را تشخیص داد. رنگ‌آمیزی گیمسا، رنگ‌آمیزی «کوئیناکرین» (Quinacrine)، رنگ‌آمیزی «ناحیه سازمان‌دهنده هسته» (Nucleolar Organizer Region | NOR) و رنگ‌آمیزی «DNA ماهواره‌ای متیله» (Distamycin-DAPI Banding) روش‌هایی است که برای نواربندی کروموزوم‌ها استفاده می‌شود. در تمام این روش‌ها کروموزوم در مرحله متافاز متوقف شده و کروموزوم آن استخراج می‌شود.

• رنگ‌آمیزی گیمسا: گیمسا مخلوطی از رنگ‌های کاتیونی تیازین و آنیونی ائوزین است. رنگ‌های تیازین با فسفات منفی DNA برهم‌کنش می‌دهد و بین دو رشته قرار می‌گیرند. در این حالت DNA آبی دیده می‌شود. رنگ‌های ائوزین به تیازین‌ها متصل می‌شود و رنگ DNA را به بنفش تغییر می‌دهد. تغییر روش آماده‌سازی در این روش چهار الگوی رنگ‌آمیزی نواربندی G، نواربندی R، نواربندی C و نواربندی T ایجاد می‌کند.
  • نواربندی G: در این روش قبل از پروتئازها (تریپسین) برای حذف پروتئین‌های همراه کروموزوم استفاده می‌شود. نوارهای تیره ایجاد شده در این رنگ‌آمیزی نواحی هتروکروماتینی همراه پروتئین‌ها است. پروتئین‌های هیدروفوب با تعداد بیشتری از مولکول‌های رنگ برهم‌کنش می‌دهد. نوارهای روشن ایجاد شده در این رنگ‌آمیزی نواحی یوکروماتینی است که پروتئین آن‌ها به‌وسیله پروتئاز تجزیه شده است.
  • نواربندی R: در این روش کروموزوم‌ها قبل از رنگ‌آمیزی بافر فسفات گرم (حدود ۸۷ درجه سانتی‌گراد) مخلوط می‌شود. این دما بالاتر از دمای ذوب نواحی غنی از AT (حدود ۶۵ درجه سانتی‌گراد) است. در نتیجه بخش‌های هتروکروماتینی دناتوره شده و با مولکول‌های رنگ برهم‌کنش می‌دهد. نوارهای تیره ایجاد شده در این روش بخش‌های هتروکروماتینی و نوارهای روشن بخش‌های یوکروماتینی کروموزوم است.
  • نواربندی C: این روش برای رنگ‌آمیزی هتروکروماتین‌های ساختاری کروموزوم در ناحیه سانترومر و اطراف آن استفاده می‌شود. در این روش کروموزوم در سه مرحله برای رنگ‌آمیزی آماده می‌شود. در مرحله اول بازهای پورین با اضافه شدن هیدروکلریک‌اسید از DNA جدا می‌شود. در مرحله دوم ترکیب قلیایی باریوم هیدروکسید یا سدیم بروهیدرید قند DNA را کاهش می‌دهد در مرحله سوم پیوند نوکلئوتیدهای بدون باز با نوکلئوتیدهای کناری به‌وسیله محلول نمکی گرم (سالین و سدیم سیترات، حدود ۶۰ درجه سانتی‌گراد) شکسته می‌شود. نواحی توالی‌های تکراری زیاد و نواحی همراه پروتئین نسبت به شکسته شدن پیوندها در مرحله آخر مقاوم هستند و به حالت اولیه (رناتوراسیون) برمی‌گردند.
  • نواربندی T: از این روش برای رنگ‌آمیزی ناحیه تلومری کروموزوم (توالی‌های تکراری دو انتها) استفاده می‌شود. در این روش نمونه کروموزوم قبل از رنگ‌آمیزی با گیسما یا آکریدین نارنجی در دمای بالا با بافر فسفات انکوبه می‌شود. در نتیجه نواحی AT دناتوره شده و نواحی GC تلومری با مولکول‌های رنگ برهم‌کنش می‌دهد.
• رنگ‌آمیزی کوئیناکرین: کوئیناکرین رنگ فلورسنتی است که برای نواربندی Q استفاده می‌شود. نوارهای سبز تیره در این رنگ‌آمیزی نواحی هتروکروماتینی و نوارهای سبز روشن نواحی یوکروماتینی کروموزوم است.
• رنگ‌آمیزی ناحیه سازمان‌دهنده هسته: در این روش از محلول نیترات نقره برای رنگ‌آمیزی ژن‌های rRNA استفاده می‌شود. نقره به پروتئین‌های هسته‌ای همراه rDNA متصل شده و این نواحی زیر میکروسکوپ تیره‌تر دیده می‌شوند. این ژن‌ها در کروموزوم‌های ۱۳، ۱۴، ۱۵، ۲۱ و ۲۲ قرار دارند. تغییر اندازه و تعداد نوارهای NOR، تغییر بیان ژن در شرایط مختلف را نشان می‌دهد.

تعیین کاریوتایپ

کاریوتایپ تصویری از کروموزوم‌ها پس از رنگ‌آمیزی است. در هر کاریوتاپیپ کروموزوم‌های همولوگ و سانترومر کروموزوم‌ها روی یک محور افقی قرار دارد. کنار هم قرار دارند. بازوی بلند کرومووزم‌ها پایین و بازو بلند آن‌ها بالا است و کروموزوم‌ها بر اساس اندازه (۱-۲۲) مرتب می‌شوند. با تعیین کاریوتایپ می‌توان ناهنجاری‌های ساختاری و تغییر تعداد کروموزوم‌ها را بررسی کرد.

تست FISH

در هیبریداسیون فلورسانس در محل از پروب متصل به رنگ فلورسنت برای شناسایی حذف یا اضافه شدن توالی مشخصی از DNA و تغییر محل ژن روی کروموزوم در سلول‌ها استفاده می‌شود. پروب‌ها قطعه‌های کوچک RNA یا DNA تک‌رشته‌ای و مکمل توالی مشخصی از DNA هستند. پروب از ۲۰ تا ۵۰ نوکلئوتید تشکیل شده است. پروب‌های کوتاه‌تر به طور غیراختصاصی به توالی‌های متفاوت DNA متصل می‌شود. با افزایش طول پروب احتمال ایجاد پیوند هیدروژنی بین بازهای قسمت‌های مختلف آن و تشکیل لوپ‌های داخلی افزایش می‌یابد. پروب به کروموزم آنافازی یا متافازی استخرج شده اضافه و کروموزوم پس از انکوباسیون زیر میکروسکوپ فلورسنت مشاهده می‌شود. به کمک این روش می‌توان جهش‌های ساختاری کروموزوم را بررسی کرد.

فیلم آموزش اصول فلوسایتومتری Flow Cytometry و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

هیبریداسیون ژنومی مقایسه ای

در هیبریداسیون ژنومی مقایسه‌ای پروب با نمونه DNA از قبل توالی‌یابی شده و نمونه DNA هدف متصل می‌شود. اختلاف شدت نور فلوسنت ایجاد شده در این نمونه‌ها، تعداد نسخه‌های ژنی جهش‌یافته را مشخص می‌کند.

توالی یابی ژنوم

در توالی‌یابی ژنوم نوع نوکلئوتیدها و توالی آن‌ها در تمام کروموزوم‌های هسته و میتوکندری فرد یا کروموزوم یا ژن مشخصی تعیین می‌شود. برای تعیین تغییر تعداد کروموزوم‌ها می‌توان تعدادی از ژن‌های یک کروموزوم مشخص را توالی‌یابی و تعداد نسخه‌های ژنی را مشخص کرد. افزایش تعداد کروموزوم‌ها با نسخه‌های ژنی و کاهش آن‌ها با کاهش نسخه‌های ژن همراه است. به علاوه می‌توان جهش مضاعف‌شدگی، وارونگی، حذف و اضافه را به کمک این روش بررسی کرد.

فیلم آموزش توالی یابی نسل جدید DNA و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

در این روش‌ها DNA تک‌رشته هدف به‌وسیله واکنش زنجیره پلیمراز (PCR) و با استفاده از دئوکسی ریبونوکلئوتید و دی‌دئوکسی ریبونوکلئوتید فلورسنت یا رادیواکتیو تکثیر می‌شود. در دی‌دئوکسی ریبونوکلئیدها $$3^\prime OH$$ لازم برای تشکیل پیوند فسفودی‌استری بین نوکلئوتیدها حذف شده است. به همین دلیل اضافه شدن این نوکلئوتید به DNA در حال سنتز با پایان همانندسازی همراه است.

DNA هدف در چهار مرحله تکثیر می‌شود. در هر مرحله چهار نوع دئوکسی‌ریبونوکلئوتید و یک نوع از دی‌دئوکسی ریبونوکلئوتیدها به مخلوط DNA هدف و آنزیم پلیمراز اضافه می‌شود. غلظت دئوکسی ریبونوکلئوتیدها در این مخلوط حدود ۱۰۰ برابر دی‌دئوکسی ریبونوکلئوتیدها است. مولکول‌های DNA سنتز شده در PCR به‌وسیله الکتروفورز ژل آکریل آمید از هم جدا می‌شود. مقایسه باندهای ایجاد شده در الکتروفورز توالی DNA هدف را مشخص می‌کند.

معرفی کتاب های آموزش سیتوژنتیک

سال‌ها از کشف کروموزوم‌های انسانی می‌گذرد. در این سال‌ها تکنیک‌های متنوعی از روش‌های متداول و ساده رنگ‌آمیزی تا تکنیک‌های مولکولی پیچیده مثل روش‌های هیبریداسیون گسترش یافته است. این روش‌ها سیتوژنتیک را به یک ابزار مهم متخصصین ژنتیک انسانی و مشاوره ژنتیک برای تشخیص و درمان بیماری‌های ژنتیکی و سرطان تبدیل کرده است. به علاوه آشنایی با ساختار کروموزوم‌ها، مکانیسم‌های جهش آن‌ها، رابطه بیماری و تغییر کروموزوم یکی از مباحث ضروری برای دانشجویان رشته‌های ژنتیک، پزشکی و سایر رشته‌های زیست‌شناسی است. به همین دلیل در این بخش از مجله فرادرس چند کتاب کاربردی برای یادگیری و آموزش سیتوژنتیک را معرفی می‌کنیم.

فیلم مجموعه آموزش علم ژنتیک Genetics – مقدماتی تا پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

کتاب اصول سیتوژنتیک بالینی جرسن

کتاب اصول سیتوژنتیک بالینی جرسن یکی از کاملترین کتاب‌های تخصصی برای آموزش ناهنجاری‌های کروموزومی و بیماری‌های حاصل از آن‌ها است. این کتاب با توضیح ساختار DNA و کروموزوم، تقسیم سلولی و روش نامگذاری کرومووزم‌ها شروع می‌شود و در فصل‌های بعدی جزئیات جهش‌های ساختاری و تعداد کروموزوم‌ها، دلایل سیتوژنتیک ناباروی و سیتوژنتیک انواع تومورها را بررسی می‌کند. به علاوه نحوه کار با دستگاه‌های آزمایشگاه سیتوژنتیک، روش‌های آنالیز کروموزوم‌ها (ازجمله FISH و میکروآرایه) و روش‌های کنترل کیفیت آنالیزها در فصل‌های جداگانه توضیح داده می‌شود.

کتاب ناهنجاری های کروموزومی و مشاوره ژنتیک گاردنر

کتاب ناهنجاری‌های کروموزومی و مشاوره ژنتیک گاردنر راهنمای کاربردی برای متخصصین و دانشجویان ژنتیک است. این کتاب در ۲۴ فصل جزئیات جهش‌های ساختاری و تغییر تعداد کروموزوم‌ها، نوترکیبی طبیعی کروموزوم‌ها، تست‌های سیتوژنتیک قبل از تولد و بیماری‌های ژنتیکی حاصل از جهش کروموزوم‌های اتوزومی و جنسی را بررسی می‌کند.

کتاب سیتوژنتیک و سیتوژنتیک مولکولی

دکتر «توماس لیر» (Thomas Liehr) و همکارانش در سال ۲۰۰۵ کتاب جامعی با عنوان دایره المعارف ژنومیکس و پروتئومیکس در پزشکی منتشر کردند. این کتاب در دو جلد تجهیزات و روش‌ها آنالیز ژنوم و پروتئین‌های سلولی را توضیح می‌داد. این گروه پش از ۲۰ سال با توجه به پیشرفت تکنیک‌های مولکولی و نواقصی که کتاب داشت، اقدام به تدوین مجموعه کتاب‌های ژنومیکس و پروتئومیکس کردند. کتاب سیتوژنتیک و سیتوژنتیک مولکولی جلد دوم این مجموعه‌ای است. این کتاب تست‌های سیتوژنتیک را با تاکید بر تکنیک FISH و کاربرد آن در بررسی ویژگی‌های ظاهری کروموزوم‌ها، تشخیص بیماری‌ها و بررسی ژنوم موجودات مختلف ازجمله گیاهان، ماهی‌‌ها و پرندگان توضیح می‌دهد. به علاوه فصل‌های ابتدایی این کتاب به توضیح مبانی سیتوژنتیک، تکنیک‌های رنگ‌آمیزی و نواربندی کروموزوم‌ها و تعیین کاریوتایپ اختصاص داده شده است.

کتاب مشاوره ژنتیک کاربردی هارپر

کتاب مشاوره ژنتیک کاربردی هارپر علاوه بر اصول پایه بیماری‌های ژنتیکی بر اساس قوانین مندلی و ناهنجاری‌های کروموزومی، اختلال‌های ژنتیکی عصب-عضله، دستگاه عصبی مرکزی، استخوان و سایر بافت‌های پیوندی، دهان، صورت و جمجمه، پوست، چشم، گوش، قلب و گردش خون، دستگاه تنفسی، لوله گوارش، کلیه و دستگاه ادراری، دستگاه تولید مثل و سیستم ایمنی را در فصل‌های جدا بررسی می‌کند. ژنتیک سرطان، سندروم‌های سرطان کولون، پستان و تخمدان موضوعات دیگری است که نویسنده به بررسی جزئی آن پرداخته است. در فصل‌های پایانی این کتاب شیوه برقراری ارتباط با بیمار در مشاوره ژنتیک و ارتباط ژنتیک با رفتارهای اجتماعی بررسی می‌شود.

سوالات متداول

در این بخش از مطلب مجله فرادرس به تعدادی از سوالات متداول پیرامون سیتوژنتیک پاسخ می‌دهیم.

کروموزوم فیلادلفیا چیست؟

کروموزوم فیلادلفیا از جهش ساختاری کروموزوم ۲۲ ایجاد می‌شود. در این جهش بخشی از کروموزوم ۲۲ با بخشی از کروموزوم ۹ جایگزین می‌شود. این کروموزوم در سلول‌های افراد مبتلا به لوکمی (سرطان خون) مزمن وجود دارد.

کروموزوم مارکر چیست؟

کروموزوم مارکز، کروموزوم کوچکی است که علاوه بر کروموزوم‌های طبیعی در سلول وجود دارد. ویژگی‌های ژنتیکی این کروموزوم را با نواربندی‌های متداول سیتوژنتیکی نمی‌توان مشخص کرد و استفاده از روش‌های مولکولی برای بررسی آن ضروری است. تاثیر این کروموزوم در فنوتیپ فرد به اندازه و محتوای ژنتیکی آن بستگی دارد. کروموزم‌ مارکر همولوگ یکی از ۴۶ کروموزوم انسان است. در نتیجه منجر به ایجاد تریزومی نسبی می شود.

کروموزوم پلی تن چیست؟

کروموزوم پلی‌تن از همانندسازی‌های متوالی DNA بدون جدا شدن گروماتیدهای خواهری از هم، در هسته‌های دیپلوئیدی ایجاد می‌شود. این کروموزوم‌ها در سلول‌های دیواره بلاستوسیت پستانداران و غدد بزاقی حشرات وجود دارد.

موزائیسم ژنتیکی چیست؟

بدن هر یک از ما از میلیون‌ها تقسیم زیگوت ایجاد شده است. در این تقسیم‌ها ماده ژنتیکی تمام سلول‌های ایجاد شده کاملا شبیه سلول تخم اولیه نیست. به این پدیده موزائیسم ژنتیکی گفته می‌شود. موزائیسم به دلیل اختلال در میتوز ایجاد می‌شود. افزایش نسبت تعداد سلول‌های دارای ژنوم متفاوت به سلول‌های طبیعی منجر به ایجاد بیماری می‌شود. برای مثال وجود ۳ کروموزوم ۲۱ در تمام سلول‌های جنین منجر به سندروم دوان و در بعضی از سلول‌ها منجر به سندروم دوان موزاییکی می‌شود.

کایمریسم ژنتیکی چیست؟

کایمریسم ژنتیکی زمانی ایجاد می‌شود که جنین از ادغام حداقل تو سلول زیگوت در گیاهان یا جانوران ایجاد می‌شود. در انسان این پدیده زمانی ایجاد می‌شود که جنین دوقلو است. اگر یکی از جنین‌ها از بین رفته و به‌وسیله جنین دیگر جذب شود، کایمریسم ژنتیکی ایجاد خواهد شد. کایمریسم به ندرت فنوتیپ قابل تشخیصی ایجاد می‌کند، اما ممکن است منجر به ایجاد دو رنگ چشم متفاوت، رشد همزمان اندام‌های جنسی مردان و زنان در یک فرد، رنگ متفاوت بخش‌هایی از مو و بروز دو گروه خونی شود.