Что изучает наука цитогенетика

Цитогенетика

Большая медицинская энциклопедия
Авторы: А. Ф. Захаров; E. E. Погосянц

Цитогенетика – раздел генетики, посвященный изучению клеточных основ наследственности и изменчивости организмов.

Существует также цитогенетика растений, цитогенетика животных, с конца 50-х гг. XX в. интенсивно развивается цитогенетика человека. Общая цитогенетика может быть также подразделена по изучаемому уровню (микроскопическому, субмикроскопическому, молекулярному) организации наследственных структур.

История цитогенетики

История цитогенетики условно делится на три периода.

Благодаря работам исследователей школы Т. Моргана было обосновано положение о линейном строго фиксированном расположении генов в хромосомах и разработан принцип составления генетических карт хромосом по частоте рекомбинации находящихся в них генов, происходящей благодаря конъюгации хромосом и кроссинговеру.

Второй период развития цитогенетики (с конца второго десятилетия по 60-е гг. XX в.) можно характеризовать как период исследования материальных основ наследственности преимущественно на микроскопическом (световая микроскопия) и субмикроскопическом (электронная микроскопия) уровнях. В этот период интенсивно развивалась цитогенетика растений, животных и человека и сформировались современные разделы общей цитогенетики

Третий период в истории цитогенетики, начавшийся с конца 60-х гг. XX в., характеризуется тем, что изучение поставленных ранее проблем во всех разделах цитогенетики все более переносится на молекулярный уровень. Этот период можно характеризовать как молекулярно-цитогенетический. Полученные сведения обобщаются в сопоставлении с данными, полученными ранее.

Провозвестником молекулярного подхода к выяснению структуры хромосомы и её функций явился Н. К. Кольцов, который ещё в 1927-1928 гг. предложил гипотезу молекулярного строения и репродукции хромосомы. Согласно этой гипотезе основу хромосомы составляет сложно организованная линейная макромолекула, способная к самовоспроизведению путём автокаталитического построения своей копии по исходной молекулярной матрице.

С открытием пространственной структуры молекулы ДНК Ф. Криком и Дж. Уотсоном, а затем и химической природы генетического кода возникла современная молекулярная генетика с такими важными для цитогенетики методическими подходами, как фракционирование и фрагментирование общей ДНК генома и ДНК индивидуальных хромосом или участков интерфазного ядра с помощью управляемой денатурации – ренатура ции ДНК-ультрацентрифугирования в градиенте плотности растворов солей и обработки нуклеазалш ; клонирование и размножение фрагментов ДНК в бактериальных клетках, определение первичной нуклеотидной последовательности во фрагментах молекулы ДНК; гибридизация нуклеиновых кислот в растворах, на фильтрах и в цитологических препаратах хромосом.

Наряду с классическими приёмами генетического картирования с начала 80-х гг. XX в. стали применяться (в первую очередь в цитогенетике человека) методы прямого молекулярного картирования индивидуальных хромосом и их участков. При этом выяснилось существование значительного межиндивидуального полиморфизма людей по нуклеотидным последовательностям сегментов ДНК, одинаковых по локализации в гомологичной хромосоме.

Сравнительное изучение уникальных и повторяющихся нуклеотидных последовательностей ДНК у родственных видов организмов является существенным вкладом молекулярной цитогенетики в кариосистематику и в объяснение механизмов эволюции геномов биологических видов.

Непосредственное отношение к теоретической и практической медицине имеет цитогенетика человека, которая особенно интенсивно стала развиваться в третий период истории цитогенетики. С конца XIX в., начиная с отдельных попыток увидеть хромосомы в клетках человека, начались попеки методических подходов к морфологическому исследованию хромосом человека. Наиболее существенный вклад в развитие цитогенетику человека внесли работы отечественных цитогенетиков А. Г. Андреев, П. И. Живаго, М. С. Навашина и др., которые в 30-е гг. XX в. первыми применили для получения препаратов хромосом кратковременно культивировавшуюся культуру лейкоцитов и воздействие на клетки гипотоническим раствором; они впервые описали строение 10 самых крупных хромосом человека, сделали попытки анализа состояния хромосом в опухолевых и лейкозных (бластных) клетках, а также в оогенезе. Эти исследования были проведены главным образом в Медико-генетическом институте им. А. М. Горького, функционировавшем в 1932-1937 гг.

После окончательного определения общего числа хромосом в клетках человека (46 вместо 48) и установления их морфологических особенностей формирование цитогенетики человека как раздела цитогенетики закончилось. В результате разработки методики анализа препаратов цельных разделенных друг от друга культивируемых клеток после остановки их деления в метафазе митоза с помощью колхицина и обработки гипотоническим раствором было начато изучение морфологии митотических и мейотических хромосом с целью идентификации индивидуальных хромосом набора и их отдельных участков, а также исследование полиморфизма и репродукции хромосом и хромосомного мутагенеза.

В конце 60-х гг. XX в. были разработаны новые методы изучения тонкой морфологии (линейной дифференцированности структуры) митотических хромосом, молекулярно-генетические методы исследования хромосом (молекулярное картирование), методы генетики соматических клеток – использование гибридов соматических клеток для выделения индивидуальных хромосом. Это обеспечило дальнейшее развитие исследований по структурной и функциональной морфологии индивидуальных хромосом и их отдельных участков, генетического и молекулярного картирования хромосом, изучения эволюции хромосом человека и др.

После открытия хромосомных болезней начала интенсивно развиваться клиническая цитогенетика, занимающаяся изучением роли хромосом в этиологии и патогенезе врождённых пороков развития, нарушений полового развития, злокачественных новообразований и др.

Особое значение для медицины имеет раздел цитогенетики человека, посвященный выяснению значения индивидуальных хромосом и их отдельных участков в возникновении нарушений развития у человека в онтогенезе. В процессе разработки этого направления цитогенетики было установлено существенное влияние изменения плоидности зиготы, числа хромосом или их структуры на внутриутробную смертность, рождение детей с множественными пороками развития, нарушение полового развития и бесплодие. Хромосомный анализ стал составной частью обследования большинства обращающихся в медико-генетические консультации и лечебные учреждения по поводу бесплодия, привычного невынашивания беременности, задержки полового развития, рождения детей с пороками развития и умственной отсталостью. Подозрение на хромосомные болезни является основным показанием для проведения пренатальной диагностики.

Цитогенетика опухолей

Родоначальником цитогенетики опухолей считают Бовери, первым высказавшего предположение, что причиной рака являются изменения хромосомного набора соматических клеток, возникающие в результате аномалий митоза. В целенаправленном изучении хромосом в опухолевых клетках, начатом в 20-30-х гг. XX в., большую роль сыграли как идеи Бовери, так и дальнейшие успехи цитогенетики и экспериментальной онкологии.

Развитие цитогенетики опухолей связано с усовершенствованием методов получения хромосомных препаратов. Возможность идентификации каждой хромосомы позволила уловить как численные, так и структурные изменения в отдельных хромосомах и их участках, то есть создать условия для подробного анализа изменений кариотипа при разных злокачественных новообразованиях. Еще в 50-60-х гг. XX в. были установлены определенные закономерности кариотипической изменчивости в популяциях культивируемых клеток опухолей и лейкозных клеток и её отличие от изменений кариотипа при хромосомных болезнях человека.

Генетическая гетерогенность и изменчивость популяций опухолевых клеток, лежащие в основе феномена опухолевой прогрессии, обусловливают способность клеток, наиболее приспособленных к неблагоприятным условиям среды, к выживанию. Так, возникновение резистентности опухоли к лучевой или лекарственной терапии связано с селективным выживанием и размножением клеток, резистентных к этим воздействиям.

В 1960 г. было обнаружено первое специфическое изменение кариотипа при хроническом миелолейкозе человека – укороченная хромосома из группы G. Эта хромосома была названа филадельфийской (Ph) по названию города, где она была впервые описана. Позже было установлено, что Ph-хромосома имеется у 90-95% больных хроническим миелолейкозом, что позволило использовать результаты цитогенетического анализа для уточнения диагноза этого заболевания.

Для острого миелолейкоза характерна транслокация между хромосомами 8 и 21-й пар. В клетках лимфомы Беркитта независимо от присутствия или отсутствия в ней вируса Эпстайна-Барра наблюдается транслокация между хромосомами 8 и 14-й пар. При односторонних ретинобластомах обнаружен специфический маркер – изохромосома 6р, то есть хромосома, состоящая из соединенных коротких плеч. Она присутствует в клетках ретинобластомы наряду с двумя нормальными гомологами 6-й пары. При мелкоклеточном раке легкого описана специфическая делеция определенного участка короткого плеча хромосомы 3-й пары. Число новообразований, при которых выявлены специфические аномалии кариотипа, с каждым годом увеличивается.

Наряду со специфическими изменениями неслучайно часто выявляются при отдельных формах опухолей разные мутации некоторых хромосом. Так, например, отсутствие одной из половых хромосом нередко наблюдают в лейкозных клетках при остром миелолейкозе, а в клетках при ряде лейкозов и опухолей отмечено участие хромосомы 1-й пары в разных перестройках кариотипа.

Хотя за последние 10 лет в цитогенетике опухолей имеются достижения большие, чем за все предыдущие годы её развития, по существу, детальная картина изменений кариотипа при различных лейкозах и опухолях лишь начинает вырисовываться. Однако полученных данных достаточно, чтобы не только говорить о неслучайной роли хромосомных мутаций в онкогенезе, но и начать использовать результаты цитогенетического анализа для уточнения диагноза и прогноза злокачественных новообразований. Это уже делается в отношении гемобластозов человека, представляющих собой наиболее изученную цитогенетическими методами группу злокачественных новообразований.

В 1983 г. было установлено, что активация клеточных онкогенов в результате их попадания при хромосомных транслокациях в область активно функционирующей ДНК может, по-видимому, играть определенную роль в пролиферации и малигнизации клеток. В этой области теоретической онкологии перекрещиваются и взаимно дополняют друг друга вирусологические, молекулярно-генетические и цитогенетические исследования.

Большая медицинская энциклопедия 1979 г.

Реклама, размещённая на сайте «Ваш дерматолог», является одним из источников его финансирования.
Наличие рекламы медицинских центров, лекарств, методов лечения, нельзя расценивать как рекомендацию владельца сайта к их посещению, приобретению или применению.

Последнее обновление страницы: 30.11.2014 Обратная связь Карта сайта

© NAU. При цитировании и копировании материалов убедительная просьба делать активную ссылку на сайт «Ваш дерматолог»

Классификация. Современные методы коррекции морщин, применяемые в косметологии. Источник Цитогенетика: история, что изучает, методы, применение Содержание: В цитогенетика это изучение морфологии, структуры и функции хромосом, включая их изменения во время деления соматических клеток или митоза, а также во время деления репродуктивных клеток или мейоза. Цитология также изучает факторы, вызывающие хромосомные изменения, в том числе патологические, возникающие от одного поколения к другому, и эволюционные, которые действуют на протяжении многих поколений. История Памятные годы и события в истории цитогенетики следующие: — В 1842 году Карл Вильгельм фон Нагели наблюдал «временные стволовые клетки», позже названные хромосомами. — В 1875 году Эдуард Страсбургер идентифицировал хромосомы у растений. В 1979 году Вальтер Флемминг сделал это на животных. Флемминг ввел термины хроматин, профаза, метафаза, анафаза и телофаза. — В 1888 году В. Валдейер ввел термин «хромосома». — В 1893 году Оскар Хертвиг ​​опубликовал первый текст по цитогенетике. — В 1902 году Теодор Бовери и Уолтер Саттон открыли гомологичные хромосомы. — В 1905 году Нетти Стивенс идентифицировала Y-хромосому. — В 1937 году Альберт Блейксли и А.Г. Эйвери остановили метафазу с помощью колхицина, что значительно облегчило наблюдение за хромосомами. — В 1968 году Торбьорн Касперссон и др. Описали полосы Q. В 1971 году Бернар Датрилло и Джером Лежен описали полосы R. — В 1971 году С-диапазоны обсуждались на конференции по номенклатуре хромосом человека. — В 1975 г. К. Гудпастур и С. Э. Блум описали окрашивание Ag-NOR. — В 1979 году Хорхе Юнис описал методы высокого разрешения для G-диапазонов. — В 1986–1988 годах Дэниел Пинкель и Джо Грей разработали методику FISH (флуоресцентная гибридизация in situ). — В 1996 году Эвелин Шрек и Томас Рид описали мультихроматическое спектральное кариотипическое типирование. Открытия в людях В 1914 году Теодор Бовери предположил, что рак может быть вызван хромосомными изменениями. В 1958 году Чарльз Э. Форд наблюдал хромосомные аномалии при лейкемии. В 1922 году Теофил Пейнтер опубликовал, что у человека 48 хромосом. Джо Хин Тжио и Альберт Леван только в 1956 году установили, что на самом деле у них 46 хромосом. В 1932 г. П. Дж. Ваарденбург предположил, не доказывая этого, что синдром Дауна мог быть результатом хромосомной аберрации. В 1959 году Жером Лежен продемонстрировал наличие экстрасоматической хромосомы у пациентов с синдромом Дауна. Также в 1959 году Чарльз Э. Форд сообщил, что у женщин с синдромом Тернера отсутствует одна из двух Х-хромосом, в то время как Патрисия Джейкобс и Джон Стронг обнаружили наличие дополнительной Х-хромосомы у мужчин с синдромом Клайнфельтера. В 1960 году J. A. Böök и Berta Santesson описали трисомию, Клаус Патау описал трисомию 13, а Джон Эдвардс описал трисомию 18. В 1969 году Герберт Лабс впервые обнаружил синдром ломкой Х-хромосомы. В том же году амниоцентез начали использовать для цитогенетической диагностики. Область изучения Цитогенетики изучают хромосомную эволюцию живых существ, используя кариотипы для филогенетического анализа и решения таксономических проблем. Кроме того, они исследуют эпидемиологические аспекты хромосомных аберраций человека и факторы окружающей среды, которые их вызывают, диагностируют и лечат пациентов, страдающих хромосомными аномалиями, и разрабатывают молекулярные подходы к расшифровке структуры, функции и эволюции хромосом. Морфология хромосом Каждая хромосома состоит из двух хроматид, удерживаемых вместе узлом, называемым центромерой. Участки хромосомы, начинающиеся от центромеры, называются плечами. Хромосомы называются метацентрическими, если они имеют центромеру посередине; субметацентрические, если они расположены немного дальше от середины, так что противоположные плечи не имеют одинаковой длины; акроцентрический, если центромера близка к одной из крайностей; и телоцентрический, если центромера находится только на одном конце хромосомы. Методы: обработка образцов Шаги, которые необходимо предпринять для обработки образцов, следующие. Получение образца Получение необходимой ткани, хранение ее в среде и в подходящих флаконах. Культура За исключением образцов для анализа FISH, перед сбором урожая требуется период культивирования от одного дня до нескольких недель. Собранный Это получение клеток в метафазе. Остановка митоза Стандартный цитогенетический анализ требует остановки митоза, чтобы клетки оставались в метафазе, с использованием колхицина или колцемида. Гипотоническое лечение Он увеличивает объем клеток, что позволяет хромосомам расширяться. Фиксация Подготовка листа Фиксированные клетки раскладывают на предметных стеклах микроскопа, после чего сушат. Окрашивание хромосом Микроскопический анализ Это позволяет выбрать подходящие клетки для наблюдения и фотографирования хромосом. Подготовка кариограмм На основе фотографий клеток в метафазе составляются изображения набора хромосом репрезентативной клетки для дальнейшего изучения. Хромосомные полосы Есть четыре типа хромосомных полос: гетерохроматические полосы; эухроматические полосы, участки, организующие ядрышко (ЯОР); кинетохоры. Гетерохроматические полосы выглядят как отдельные блоки. Они соответствуют гетерохроматину, который содержит повторяющиеся последовательности ДНК, которые представляют обычные гены и не деконденсируются на границе раздела. Евхроматические полосы состоят из серии чередующихся сегментов, которые окрашиваются или не подвергаются окрашиванию. Эти полосы различаются по размеру и образуют характерные узоры, характерные для каждой пары хромосом у вида, что делает их очень полезными для идентификации хромосомных транслокаций и перестроек. Окрашивание хромосомной ленты Построение полос хромосом состоит из методов окрашивания, которые выявляют образцы продольной дифференциации (светлые и темные области), которые иначе нельзя было бы увидеть. Эти паттерны позволяют сравнивать разные виды и изучать эволюционные и патологические изменения на хромосомном уровне. Методы хромосомного бэндинга делятся на те, которые используют поглощающее окрашивание, обычно пигменты Гимзы, и те, которые используют флуоресценцию. Методы абсорбционного окрашивания требуют предварительной физико-химической обработки, как описано в разделе «Обработка образцов». Некоторые типы полос позволяют отображать паттерны ограниченных участков хромосом, связанных с функциональными свойствами. Другие позволяют визуализировать различия между гомологичными хромосомами, что позволяет идентифицировать сегменты. C группы Полоса C окрашивает большинство гетерохроматических полос, поэтому это универсальный метод, позволяющий показать присутствие гетерохроматина в хромосомах. Другие методы окрашивают только часть общего гетерохроматина, что делает их более полезными, чем C-бэндинг, для различения типов гетерохроматина. Q диапазоны Группы G G-диапазон, основанный на использовании Гимзы и трипсина, сегодня наиболее широко используется. Это позволяет обнаруживать транслокации, инверсии, делеции и дупликации. Это наиболее часто используемый метод для характеристики кариотипов у позвоночных, позволяющий выявить различия между хромосомами, которые нельзя различить только по их морфологии. Полосы R Полосы R создают обратную картину окрашивания по сравнению с полосами G (светлые полосы R равны темным полосам G и наоборот). Полоса R особенно полезна для выделения концов хромосом, которые слегка окрашиваются при использовании полосы G. Т-полосы Т-полоса представляет собой вариант R-полосы, в которой отсутствует окрашивание большей части интерстициальных полос хромосом, так что концевые области хромосом сильно окрашиваются. Группы Ag-NOR Бэндинг Ag-NOR используется для обнаружения NOR путем окрашивания серебром. При объединении Ag-NOR неактивные гены NOR могут не окрашиваться. Таким образом, это бэндинг используется для изучения изменений активности рибосомных генов во время гаметогенеза и эмбрионального развития. Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) FISH-бэндинг позволяет визуализировать хромосомы с помощью флуоресцентно меченных зондов. Технология FISH позволяет проводить кариотипический анализ неделящихся клеток. FISH-бэндинг позволяет обнаруживать специфические последовательности ДНК в хромосомах, клетках и тканях. Следовательно, его можно использовать для обнаружения хромосомных аномалий, затрагивающих небольшие сегменты ДНК. Бэндинг FISH проложил путь к двум более сложным связанным методам, известным как спектральное кариотипирование (SKY) и многоцветное FISH (M-FISH). В SKY и M-FISH используются флуоресцентные красители, которые вместе создают цветовые комбинации, по одной для каждой хромосомы. Эти методы были очень полезны при обнаружении сложных хромосомных аберраций, таких как те, которые наблюдаются при определенных опухолях и при остром лимфобластном лейкозе. Медицинские приложения — Цитогенетика рака. Хромосомные аберрации и анеуплоидии часто встречаются в опухолях. Хромосомные транслокации могут иметь канцерогенные эффекты за счет образования гибридных белков. Цитогенетика используется для наблюдения за ходом лечения рака. — Хрупкие участки и перелом хромосом. Хрупкие участки хромосом могут привести к таким патологиям, как синдром ломкой Х-хромосомы. Воздействие цитотоксических агентов может вызвать перелом хромосомы. Носители некоторых аутосомных мутаций не способны восстанавливать ДНК, поврежденную во время перелома хромосомы. — Численные аномалии хромосом. Подсчет хромосом позволяет диагностировать трисомии, такие как та, которая вызывает синдромы Дауна, Эдвардса и Патау. Он также позволяет диагностировать синдромы Тернера и Клайнфельтера. — При хроническом миелолейкозе белые кровяные тельца имеют «филадельфийскую хромосому». Эта аномальная хромосома является результатом транслокации хромосом 9 и 22. Источник визитки установка дверей шаблоны → Вам также понравится Что можно сделать с помощью батарейки 10.04.202212.04.2022 admin 0 К чему снятся монеты во сне 10 рублей 16.05.202216.05.2022 admin 0 К чему снится спать с бывшим во сне 16.05.202216.05.2022 admin 0 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.