Historia cytogenetyki, jakie badania, techniki, zastosowania

Cytogenetyka Jest to badanie morfologii, struktury i funkcjonowania chromosomów, w tym ich zmiany podczas podziału komórek somatycznych lub miitozy, oraz podczas podziału rozrodu komórek lub mejozy.

Cytologia bada również czynniki powodujące zmiany chromosomalne, w tym te patologiczne, które pojawiają się od pokolenia na drugie, i ewolucyjne, które działają przez wiele pokoleń.

Źródło: Pixabay.com

[TOC]

Historia

Niezapomniane lata i wydarzenia w historii cytogenetyki są następujące:

- W 1842 r. Karl Wilhelm von Nägeli zaobserwował „przejściowe cytoblasty”, a następnie nazywane chromosomami.

- W 1875 r. Eduard Strasburger zidentyfikował chromosomy w roślinach. W 1979 roku Walther Flemming zrobił to u zwierząt. Flemming wymyślił terminy chromatyna, profaza, metafaza, anafaza i telofaza.

- W 1888 r. W. Waldeyer wymyślił termin chromosom.

- W 1893 r. Oscar Hertwig opublikował pierwszy tekst cytogenetyczny.

- W 1902 roku Theodor Boveri i Walter Sutton odkryli homologiczne chromosomy.

- W 1905 r. Nettie Stevens zidentyfikował chromosom i.

- W 1937 roku Albert Blakeslee i. G. Avery zatrzymał metafazę z matami, znacznie ułatwiając obserwację chromosomów.

- W 1968 roku Torbjörn Caspersson i współpracownicy opisali zespoły Q. W 1971 roku Bernard Dutrillaux i Jerome Lejeune opisali zespoły R.

- W 1971 r.

- W 1975 r. C. Goodpasture i s. I. Bloom opisał barwienie agencji.

- W 1979 roku Jorge Yunis opisał metody wysokiej rozdzielczości dla zespołów G.

- W latach 1986–1988 Daniel Pinkel i Joe Gray opracowali technikę FISH (fluorescencyjny w hybrydyzacji SIT).

- W 1989 roku Hermann - Josef Lüdecke Microdise Chromosomy.

- W 1996 r. Evelyn Schröck i Thomas Ried opisali wielokromatyczną spektralną charakterystykę.

Odkrycia u ludzi

W 1914 r. Theodor Boveri zasugerował, że rak może wynikać z zmian chromosomalnych. W 1958 roku Charles i. Ford zaobserwował anomalie chromosomalne podczas białaczki.

W 1922 roku Theophilus Painter opublikował, że ludzie mają 48 chromosomów. Musieliśmy poczekać do 1956 roku, aby Jo Hin Tjio i Albert Levan ustalili, że naprawdę mają 46 chromosomów.

W 1932 r. S. J. Waardenburg zasugerował, nie próbując, że zespół Downa może być wynikiem aberracji chromosomalnej. W 1959 r. Jerome Lejeune wykazał obecność dodatkowego chromosomu somatycznego u pacjentów z zespołem Downa.

Również w 1959 roku Charles i. Ford powiedział, że kobietom z zespołem Turnera brakuje jednego z dwóch chromosomów X, podczas gdy Patricia Jacobs i John Strong odkryli obecność dodatkowego chromosomu X u mężczyzn z zespołem Klinefeltera.

W 1960 r. J. DO. Böök i Berta Santesson opisali Triploidy, Klaus Patau opisali Trisomię 13, a John Edwards opisał Trisomię 18.

W 1969 r. W tym samym roku zaczęła być stosowana amniopunkt do diagnozy cytogenetycznej.

Może ci służyć: 12 postępów biologii w ciągu ostatnich 30 lat

Kierunek studiów

Cytogenetyści badają ewolucję chromosomalną żywych istot.

Ponadto badają epidemiologiczne aspekty ludzkich aberracji chromosomalnych i czynników środowiskowych, które wytwarzają, diagnozą i leczą pacjentów dotkniętych nieprawidłowościami chromosomowymi i rozwijają podejście molekularne w celu rozszyfrowania struktury, funkcji i ewolucji chromosomów.

Morfologia chromosomów

Każdy chromosom składa się z dwóch chromatydów, połączonych zwężeniem zwanym centromerem. Sekcje chromosomów, które zaczynają się od centromeru, nazywane są ramionami.

Chromosomy nazywane są metacentrycznym, gdy mają centromer w swojej połowie; SmeTeCentric, jeśli mają go lekko od połowy, tak że przeciwne ramiona nie mają równej długości; akrocentryka, jeśli centromer jest blisko jednego z końców; i tenocentryczne, jeśli centromer jest odpowiedni na jednym końcu chromosomu.

Techniki: przetwarzanie próbek

Kroki przetwarzania próbek to następujące.

Uzyskanie próbki

Nabycie wymaganej tkanki, przechowując ją po prawej i na odpowiednich drogach.

Przyciąć

Z wyjątkiem próbek do analizy ryb, wymagany jest okres hodowli od jednego dnia do kilku tygodni przed kombajnem.

Zebrane

Otrzymuje komórki w metafazie.

Areszt mitozy

Standardowa analiza cytogenetyczna wymaga zatrzymania mitu, aby komórki pozostały w metafazie, używając w tym MAT lub Colcemid®.

Leczenie hipotoniczne

Zwiększyć objętość komórek, co pozwala rozszerzyć chromosomy.

Fiksacja

3: 1 octowy kwas metanolowy służy do usuwania komórek z komórek, hartowania błon i chromatyny do barwienia.

Przygotowanie arkusza

Stałe komórki są rozszerzone na arkuszach zjeżdżalni, po czym są wysuszone.

Barwienie chromosomów

Istnieje kilka metod barwienia do rozpoznawania różnic między chromosomami. Najczęstsze jest G.

Analiza mikroskopowa

Pozwala wybrać odpowiednie komórki do obserwacji i fotografowania chromosomów.

Rozwój pielęgnacji

Na podstawie fotografii komórkowych metafazy, obrazy chromosomów reprezentatywnej komórki składają się do późniejszych badań.

Pasma chromosomalne

Istnieją cztery rodzaje pasm chromosomalnych: pasma heterochromatyczne; Pasma eukromatyczne, regiony organizujące jądro (NOR); Cinetocoros.

Pasma heterochromatyczne są prezentowane jako dyskretne bloki. Odpowiadają one heterochromatynie, która zawiera wysoce powtarzające się sekwencje DNA, które reprezentują konwencjonalne geny i nie są zniechęcone w interfejsie.

Pasma euchromatyczne składają się z serii alternatywnych segmentów, na które zabarwienie lub nie mają wpływu. Pasma te różnią się wielkością, tworząc charakterystyczne wzorce charakterystyczne dla każdej pary chromosomów gatunku, co czyni je bardzo przydatnymi do identyfikacji translokacji i relgusów chromosomowych.

NORS to segmenty chromosomów zawierające setki lub tysiące genów RNA rybosomalnych. Są one powszechnie wizualizowane jako zwężenia.

Może ci służyć: gram plama

Cinetocoros to miejsca wiązania wrzeciona mikrotubul z chromosomami.

Barwienie pasm chromosomalnych

Chromosomy dotyczą technik barwienia, które ujawniają wzorce różnicowania podłużnego (wyraźne i ciemne regiony), których inaczej nie można było zobaczyć. Wzorce te pozwalają porównać różne gatunki i badanie zmian ewolucyjnych i patologicznych na poziomie chromosomów.

Chromosomy są podzielone na te, które stosują barwienie absorpcji, zwykle pigmenty Giemsa i te, które stosują fluorescencję. Metody barwienia absorpcji wymagają wstępnego leczenia fizycznego, jak opisano w „przetwarzaniu próbkowania”.

Niektóre rodzaje flagi pozwalają na wzorce ograniczonych regionów chromosomów związanych z właściwościami funkcjonalnymi. Inne pozwalają na wizualizację różnic między homologicznymi chromosomami, które umożliwiają identyfikację segmentów.

Zespoły c

C bandeo barwi większość heterochromatycznych pasm, więc uniwersalną techniką jest wykazanie obecności heterochromatyny w chromosomach. Inne metody zabarwiają tylko część całkowitej heterochromatyny, więc są one bardziej przydatne niż pasme c w celu rozróżnienia między rodzajami heterochromatyny.

Zespoły q

Q Bando to najstarsza technika barwienia. Zawdzięcza swoją nazwę użyciu chinakryny. Jest skuteczny niezależnie od metody przygotowania chromosomów. Jest to alternatywna metoda dla G. Niewiele jest używane, ale jego niezawodność sprawia, że ​​jest użyteczny, gdy materiał jest rzadki lub trudny do pobicia.

G zespoły

Gande G, oparty na użyciu Giemsa i Tripsina, jest najczęściej używanym. Umożliwia wykrywanie translokacji, inwestycji, delecji i duplikacji. Jest to najczęściej stosowana metoda charakteryzowania uczucia kręgowca, co dowodzi różnic między chromosomami, których nie można rozróżnić tylko na podstawie ich morfologii.

Zespoły r

Bandement R wytwarza odwrotny wzór barwienia w odniesieniu do pasma G. R bando.

Zespoły t

T Bande jest wariantem zespołu R, w którym nie ma barwienia większości śródmiąższowych pasm chromosomów, tak że końcowe obszary chromosomów są intensywnie barwione.

Zespoły agencji

Bando Ag-Nor służy do lokalizacji pielęgniarek poprzez barwienie srebrem. W bandeo w ageo, ani nieaktywne geny nie mogą być barwione. Dlatego ten płomień służy do badania zmian aktywności genu rybosomalnego podczas gameteogenezy i rozwoju embrionalnego.

Fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH)

Bandeo rybne umożliwia wizualizację chromosomów przez oznaczone sondy fluorescencyjne. Technologia FISH pozwala na analizę kariotypową komórek, które nie są w podziale.

Może ci służyć: bulion mocznika: co to jest, podkład, przygotowanie, użycia

Bandeo rybne umożliwia wykrycie określonych sekwencji DNA w chromosomach, komórkach i tkankach. Dlatego można go wykorzystać do wykrywania anomalii chromosomalnych, które obejmują małe segmenty DNA.

Fish Bandeo otworzył drogę do dwóch bardziej wyrafinowanych powiązanych technik, znanych jako przywiązanie spektralne (niebo, kariotypowanie spektralne) i ryb wielokromatycznych (M-Fish, wielokolorowa ryba)

Pigmenty fluorescencyjne są stosowane na niebie i M-Fish, które razem wytwarzają kombinacje kolorów, po jednym dla każdego chromosomu. Techniki te były bardzo przydatne do wykrywania złożonych aberracji chromosomalnych, takich jak te obserwowane w niektórych guzach i ostrej białaczce limfoblastycznej.

Zastosowania medyczne

- Cytogenetyka raka. Aberracje chromosomowe i aneupplodia są częste w guzach. Translokacje chromosomowe mogą mieć działanie rakotwórcze poprzez produkcję białka fuzyjnego. Cytogenetyka służy do monitorowania postępu leczenia raka.

- Kruche miejsca i złamanie chromosomów. Miejsca chromosomów kruche mogą powodować patologie, takie jak zespół kruchego X chromosomu. Ekspozycja na środki cytotoksyczne może wytwarzać złamanie chromosomów. Nośnik niektórych mutacji autosomalnych nie mają zdolności do naprawy uszkodzonego DNA podczas złamania chromosomów.

- Numeryczne nieprawidłowości chromosomów. Liczba chromosomów pozwala zdiagnozować trisomie, takie jak ta wyprodukowana przez zespoły Edwardsa i Patau. Pozwala również zdiagnozować zespoły Turnera i Klinefeltera.

- W przewlekłej białaczce szpikowej białe krwinki mają „chromosom z Filadelfii”. Ten nieprawidłowy chromosom jest wynikiem transokalizacji chromosomów 9 i 22.

Bibliografia

1. Abbott, J. K., Nordén, a. K., Hansson, ur. 2017. Ewolucja chromosomów seksualnych: historyczne spostrzeżenia i przyszłe perspektywy. Proces of the Royal Society B, 284, 20162806.
2. Uwierz, e. R. C. 2008. Wszystko o mitozie i mejozie. Nauczyciel stworzony Materiały Publishing, Huntington Beach, Kalifornia.
3. Gersen, s. L., Keagle, m. B., eds. 2013. Zasady cytogenetyki klinicznej. Springer, Nowy Jork.
4. Gosden, J. R., wyd. 1994. Metody w biologii molekularnej, vol. 29. Protokoły analizy chromosomów. Human Press, Totowa, n.J.
5. Hughes, J. F., Strona, d. C. 2015.Biologia i ewolucja ssaków i chromosomów. Coroczny przegląd genetyki, 49, 22.1-22.dwadzieścia jeden.
6. Kannan, t. P., Alwi, Z. B. 2009. Cytogenetyka: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość. Malezyjski Journal of Medical Sciences, 16, 4-9.
7. Lawce, h. J., Brown, m. G. 2017. Cytogenetyka: przegląd. W: The Agt Cytogenetyka Laboratorium, czwarta edycja. Arsham, m. S., Barch, m. J., Lawce, h. J., eds. Wiley, Nowy Jork.
8. Kapłan, c., Louis, a., Bon, c., Berthelot, c., Crolius, h. R. 2018. Ewolucja chromosomów u pochodzenia rodowego genomu kręgowca. Genome Biology, 19, 166.
9. Schubert, i. 2007. Ewolucja chromosomu. Obecna opinia w biologii roślin, 10, 109-15.
10. Schulz-Schaeffer, J. 1980. Cytogenetyka - rośliny, zwierzęta, ludzie. Springer-Verlag, Nowy Jork.