Kariotyp – czym jest, ile kosztuje i jak interpretować wyniki?

Badanie kariotypu, czyli badanie liczby i budowy chromosomów za pomocą metod cytogenetycznych lub molekularnych, wykonywane jest zwykle w diagnostyce poronień, niepłodności i podłoża wad genetycznych wykrywanych u dzieci, użyteczne jest jednak również np. w diagnostyce hematoonkologicznej, w której umożliwia wykrycie podłoża niektórych schorzeń nowotworowych.

Kariotyp – co to jest?

Chromosomy to umiejscowione w jądrze każdej komórki somatycznej organizmu struktury umożliwiające przestrzenną organizację kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA), czyli materiału genetycznego stanowiącego nośnik informacji genetycznej. Kariotyp zaś to właściwy dla każdego organizmu zestaw chromosomów, dziedziczony od rodziców w momencie zapłodnienia komórki jajowej. W przypadku organizmu ludzkiego prawidłowa liczba chromosomów wynosi 46, przy czym 23 chromosomy odziedziczone są po matce i 23 po ojcu. Dwadzieścia dwie pary chromosomów (od 1 do 22) to tzw. autosomy, czyli chromosomy odpowiedzialne za przeniesienie informacji genetycznej związanej z dziedziczeniem cech somatycznych (niezwiązanych z płcią i determinujących np. wzrost, kolor oczu, włosów i skóry, skłonność do niektórych chorób itd.), natomiast dwudziesta trzecia para chromosomów to tzw. allosomy lub heterosomy, czyli chromosomy X i Y determinujące płeć biologiczną – zapis charakteryzujący płeć żeńską to XX, a zapis charakteryzujący płeć męską to XY.

Badanie kariotypu (kariotypowanie) ma na celu ocenę liczby i budowy (morfologii) chromosomów znajdujących się w stadium metafazy cyklu podziałowego komórki. Wykonuje się je, by wykryć tzw. aneuploidie, tj. obecność dodatkowych chromosomów lub brak jednego z chromosomów, skutkujące zaburzeniami w ilości materiału genetycznego w komórkach oraz aberracje strukturalne, czyli delecje, inwersje lub translokacje (w tym translokacje zrównoważone i niezrównoważone), polegające na zmianie rozmieszczenia materiału genetycznego w jednym lub kilku chromosomach.

Rodzaje badań kariotypu – klasyczne i molekularne

Badania kariotypu można wykonać za pomocą dwóch rodzajów metod, tj. klasycznego mikroskopowego badania cytogenetycznego, polegającego na ocenie mikroskopowej odpowiednio wybarwionych chromosomów oraz nowocześniejszych metod molekularnych (aCGH) i testu FISH (fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ).

Na czym polega analiza kariotypu? Przygotowanie do badania chromosomów

W przypadku klasycznego badania kariotypu metodami cytogenetycznymi, z próbki krwi pobranej od pacjenta izoluje się limfocyty, które następnie poddaje się hodowli komórkowej w warunkach in vitro, a ich wzrost i namnażanie hamuje się w momencie, w którym chromosomy poddawane dalszej analizie będą najlepiej widoczne, czyli w stadium metafazy cyklu komórkowego (faza podziału komórki). Następnie chromosomy barwi się za pomocą odpowiednich barwników i poddaje analizie mikroskopowej, by ocenić ich liczbę, wielkość i budowę m. in. dzięki ocenie widocznych po wybarwieniu prążków.

Kariotypowanie przeprowadza się z wykorzystaniem próbki krwi żylnej pobranej od pacjenta ze zgięcia łokciowego. W uzasadnionych przypadkach (np. w diagnostyce prenatalnej) badanie kariotypu można przeprowadzić np. z wykorzystaniem płynu owodniowego lub materiału z biopsji kosmówki.

Kariotyp – badanie klasyczne

Klasyczne kariotypowanie cytogenetyczne polega na mikroskopowej analizie całych chromosomów w stadium metafazy. Chromosomy uzyskuje się zwykle z hodowanych in vitro limfocytów wyizolowanych z krwi obwodowej i poddaje wytrawianiu enzymem i barwieniu z wykorzystaniem dobranych do metody barwników. Dzięki odpowiedniemu barwieniu w obrazie mikroskopowym uzyskuje się ciemniejsze i jaśniejsze prążki (Q, G, R, C, T) w układzie charakterystycznym dla danej pary chromosomów. Gdy w badaniu wykorzystuje się technikę uniemożliwiającą uzyskanie prążków, analiza mikroskopowa opiera się na zakwalifikowaniu chromosomów do jednej z siedmiu grup (A-G) ze względu na długość i położenie centromeru chromosomu (charakterystyczne przewężenie dzielące dwa ramiona chromosomu). Ocena cytogenetyczna pozwala na zbadanie liczby i budowy wszystkich allo- i autosomów pacjenta i wykrycie aberracji liczbowych i strukturalnych.

Kariotyp – analiza molekularna (FISH) i aCGH

Nowocześniejsze badania kariotypu można wykonać za pomocą techniki porównawczej hybrydyzacji do mikromacierzy (aCGH) oraz fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (test FISH).

Metoda FISH z wykorzystaniem fluorescencyjnych („barwnie świecących") sond DNA i mikroskopii fluorescencyjnej pozwala wykryć w badanym materiale genetycznym określoną sekwencję DNA. Znajduje ona zastosowanie w badaniu jąder komórkowych w stadium metafazy i interfazy oraz w przypadkach, gdy w klasycznym badaniu kariotypu nie udaje się ustalić miejsca rearanżacji lub dokładnego rodzaju aberracji (mutacja), pęknięć lub translokacji (przemieszczenia). Technika FISH pozwala na ocenę mikrodelecji (mikrousunięcia) i mikroduplikacji (mikropodwojenia).

Dzięki użyciu DNA pacjenta i DNA referencyjnego (prawidłowego), charakteryzująca się wysoką rozdzielczością metoda aCGH pozwala wykryć w komórce dodatkowy materiał genetyczny lub jego brak. W przebiegu testu pozyskany od pacjenta materiał genetyczny oraz DNA referencyjne znakowane są z wykorzystaniem znaczników fluorescencyjnych, a następnie poddawane procesowi hybrydyzacji (połączenia, zmieszania) z sondami molekularnymi na mikromacierzach, po czym następuje odczyt fluorescencji emitowanej przez próbki DNA, a obraz mikromacierzy analizuje się z wykorzystaniem metod bioinformatycznych. Zaletę badania molekularnego, podobnie jak w metodzie FISH, stanowi możliwość wykrycia mikrodelecji i mikroduplikacji, których nie da się wykryć z wykorzystaniem klasycznej metody cytogenetycznej.

Badanie kariotypu – wskazanie

Do najczęstszych wskazań do wykonania badania kariotypu zarówno u kobiet, jak i mężczyzn, należą niepowodzenia położnicze (trudności z zajściem w ciążę i donoszeniem ciąży, poronienia nawracające, porody martwych dzieci), urodzenie dziecka z wadami rozwojowymi, przygotowanie do procedury zapłodnienia pozaustrojowego in vitro. W przypadku diagnostyki schorzeń niezwiązanych z podejmowanymi przez parę próbami prokreacyjnymi, wskazania do badania kariotypu stanowiły będą m.in. podejrzenie choroby genetycznej z uwagi na nieprawidłowy fenotyp i wady rozwojowe, opóźnienie intelektualne i/lub psychorouchowe, cechy ze spektrum autyzmu, brak dojrzewania płciowego, w tym brak miesiączki u dziewcząt, niedobór wzrostu (np. niskorosłość), nieprawidłowa budowa narządów płciowych, wywiad rodzinny obarczony informacjami o występowaniu chorego potomstwa (wad wrodzonych lub wielokrotnych poronień). W przypadku gdy wyniki nieinwazyjnych badań prenatalnych wykonywanych u pacjentki ciężarnej wskazują na możliwość aberracji chromosomowych u płodu, również wskazane jest kariotypowanie wykonane z płynu owodniowego.

Badanie kariotypu – prawidłowy zapis i główne aberracje genetyczne

Wynik klasycznego badania cytogenetycznego polega na zapisaniu kariotypu, według którego prawidłowy kariotyp męski to 46,XY, a prawidłowy kariotyp żeński to 46,XX.

Jeżeli w kariotypie obserwuje się nieprawidłowości morfologiczne, czyli tzw. aberracje strukturalne (mutacje strukturalne), do ich zapisu używa się ogólnie przyjętych skrótów, tj. del (w przypadku delecji, czyli utraty fragmentu materiału genetycznego, począwszy od nieznacznego ubytku kilku nukleotydów, a skończywszy na braku całego chromosomu), skrót t (dla translokacji, czyli mutacji polegającej na przemieszczeniu się fragmentu chromosomu w inne miejsce tego samego bądź drugiego chromosomu) lub skrót inv (dla inwersji, czyli mutacji, w której chromosom pęka w dwóch miejscach, a swobodny fragment przed ponownym wbudowaniem się do chromosomu odwraca się o 180°). Informacje o dodatkowych chromosomach obecnych w kariotypie podaje się z użyciem znaku „+”.

Ze względu na zaburzenia ilościowe chromosomów wyróżnia się podział na monosomie (tj. brak jednego z chromosomów w danej parze) i trisomie (tj. obecność trzeciego, dodatkowego chromosomu). Monosomie autosomów są śmiertelne u chłopców, ale nie u dziewczyn, u których występuje monosomia umożliwiająca przeżycie i względnie prawidłowy rozwój, czyli tzw. monosomia chromosomu płciowego X – zespół Turnera. Do najczęściej występujących trisomii autosomalnych należą z kolei: zespół Downa (trisomia chromosomu 21), zespół Edwardsa (trisomia chromosomu 18), zespół Pataua (trisomia chromosomu 13). Trisomie chromosomu płciowego występujące u mężczyzn to tzw. zespół Klinefeltera (dodatkowy chromosom X) lub zespół Jacobsa/supersamca (dodatkowy chromosom Y), a u kobiet – tzw. zespół superkobiety lub nadkobiety (obecność trzeciego chromosomu X).

Badanie kariotypu – cena/refundacja i skierowanie

Badania genetyczne nigdy nie należały do najtańszych w ofercie punktów diagnostycznych i tak także jest w tym przypadku. Ile zatem kosztuje badanie kariotypu? Otóż cena analizy chromosomów wykonana klasyczną metodą cytogenetyczną wynosi ok. 350–500 złotych, natomiast ceny badań molekularnych oscylują w okolicy 2000 złotych. Metody badawcze związane z hodowlą komórek i pracochłonną oceną mikroskopową bądź bioinformatyczną powodują, że na wynik badania można oczekiwać nawet do kilku tygodni. W wielu przypadkach na kariotypowanie potrzebne jest skierowanie od lekarza prowadzącego, nawet jeśli badanie wykonuje się za odpłatnością. Badania refundowane przez Narodowy Fundusz Zdrowia (NFZ) możliwe są w sytuacji, gdy planująca ciążę pacjentka przekroczyła 35. rok życia i znacząco wzrosło ryzyko urodzenia przez nią dziecka obarczonego wadami genetycznymi, a także u pacjentek, które w przeszłości cierpiały na nawracające poronienia lub urodziły dziecko martwe lub z wadami genetycznymi.