การทดสอบแคริโอไทป์

วิธีหนึ่งในการวิจัยทางไซโทเจเนติกส์ที่มุ่งศึกษาโครโมโซมคือการสร้างแคริโอไทป์ การวิเคราะห์มีข้อบ่งชี้หลายประการสำหรับการนำไปปฏิบัติ ตลอดจนมีหลายประเภท

แคริโอไทป์คือชุดของโครโมโซมของมนุษย์ ซึ่งอธิบายลักษณะทั้งหมดของยีน ได้แก่ ขนาด จำนวน และรูปร่าง โดยปกติ จีโนมประกอบด้วยโครโมโซม 46 ชุด โดย 44 ชุดเป็นโครโมโซมแบบออโตโซม ซึ่งหมายความว่าโครโมโซมเหล่านี้มีหน้าที่ถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม (สีผมและสีตา รูปร่างหู เป็นต้น) คู่สุดท้ายคือโครโมโซมเพศ ซึ่งกำหนดแคริโอไทป์ ได้แก่ โครโมโซม 46XX ของเพศหญิง และโครโมโซม 46XY ของเพศชาย

ในระหว่างกระบวนการวินิจฉัย ความผิดปกติทางจีโนมต่างๆ จะถูกระบุ:

• การเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบเชิงปริมาณ
• การละเมิดโครงสร้าง
• การละเมิดคุณภาพ

การตรวจแคริโอไทป์มักทำกับทารกแรกเกิดเพื่อตรวจหาความผิดปกติทางพันธุกรรม การวิเคราะห์นี้ยังใช้กับคู่สมรสที่วางแผนจะตั้งครรภ์ด้วย ในกรณีนี้ การศึกษานี้ช่วยให้ระบุความไม่ตรงกันของยีนได้ ซึ่งอาจทำให้ทารกมีโรคทางพันธุกรรมเกิดขึ้นได้

ประเภทของการสร้างแคริโอไทป์ระดับโมเลกุล:

1. กำหนดเป้าหมาย

ใช้เพื่อยืนยันความผิดปกติและอาการต่างๆ ช่วยให้ระบุสาเหตุของการแท้งบุตรได้ เช่น ทารกถูกแช่แข็ง แท้งบุตร หรือยุติการตั้งครรภ์ด้วยเหตุผลทางการแพทย์ นอกจากนี้ยังสามารถระบุสาเหตุของโครโมโซมชุดเพิ่มเติมในภาวะทริปพลอยดี การวิเคราะห์จะดำเนินการกับไมโครเมทริกซ์ที่มีมาร์กเกอร์ 350,000 ตัวที่กระจุกตัวอยู่ในบริเวณโครโมโซมที่มีความสำคัญทางคลินิก ความละเอียดของการศึกษานี้คือ 1 ล้านคู่เบส

2. มาตรฐาน

ตรวจหาความผิดปกติในจีโนมที่มีความสำคัญทางคลินิก วินิจฉัยกลุ่มอาการไมโครดีลีชันและพยาธิสภาพที่เกี่ยวข้องกับโรคทางพันธุกรรมที่ถ่ายทอดทางยีนเด่น ระบุสาเหตุของความผิดปกติของโครโมโซมในกลุ่มอาการที่ไม่สามารถแยกแยะได้ในผู้ป่วยที่มีความผิดปกติของพัฒนาการ ข้อบกพร่องแต่กำเนิด พัฒนาการทางจิตพลศาสตร์ที่ล่าช้า ออทิซึม

ช่วยให้สามารถตรวจจับความผิดปกติของโครโมโซมในช่วงก่อนคลอดได้ โดยวิธีนี้จะตรวจหาภาวะโครโมโซมผิดปกติ (aneuploidies) หรือการขาดหายไปของโครโมโซมที่ผิดปกติในทารกในครรภ์ การศึกษานี้ดำเนินการบนไมโครเมทริกซ์ที่มีมาร์กเกอร์ความหนาแน่นสูง 750,000 ตัว ซึ่งครอบคลุมพื้นที่สำคัญทั้งหมดของจีโนม ความละเอียดของการวิเคราะห์แคริโอไทป์มาตรฐานอยู่ที่ 200,000 คู่เบส

3. ขยายเวลา

ช่วยให้สามารถระบุสาเหตุของความผิดปกติของโครโมโซมในกลุ่มอาการที่ไม่สามารถแยกแยะได้ในเด็ก เผยให้เห็นถึงการลบที่ก่อโรค เช่น การหายไปของส่วนโครโมโซมและการซ้ำซ้อนของยีน การวินิจฉัยส่วนโครโมโซมว่าสูญเสียเฮเทอโรไซโกซิตี ซึ่งเป็นสาเหตุของพยาธิวิทยาแบบถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบถ่ายทอดทางพันธุกรรม

การวิเคราะห์ไมโครอาร์เรย์โครโมโซมขยายจะดำเนินการโดยใช้ไมโครอาร์เรย์ความหนาแน่นสูงซึ่งประกอบด้วยมาร์กเกอร์ความหนาแน่นสูงมากกว่า 2.6 ล้านตัว ความละเอียดของการศึกษานี้ช่วยให้ครอบคลุมจีโนมทั้งหมดและอยู่ในช่วง 50,000 bp ถึง 10,000 bp ซึ่งช่วยให้สามารถศึกษาส่วนต่างๆ ของรหัสยีนได้อย่างแม่นยำมาก ทำให้สามารถระบุความผิดปกติทางโครงสร้างที่เล็กที่สุดได้

ตามปกติแล้ว การวิเคราะห์แคริโอไทป์จะดำเนินการตามที่แพทย์ด้านพันธุศาสตร์กำหนด โดยอาจกำหนดให้ใช้ประเภทใดประเภทหนึ่งข้างต้น ขึ้นอยู่กับข้อบ่งชี้ของแพทย์ การทดสอบมาตรฐานมีราคาถูกกว่า แต่ใช้กันน้อยมาก เนื่องจากไม่สามารถตรวจพบความผิดปกติของโครโมโซมได้มากนัก แคริโอไทป์แบบกำหนดเป้าหมายเป็นการวิเคราะห์ที่มีราคาแพงกว่า ดังนั้นจึงใช้ในกรณีที่มีอาการทางคลินิกของกลุ่มอาการและความผิดปกติอื่นๆ การวินิจฉัยแบบขยายเป็นวิธีที่มีราคาแพงที่สุดและให้ข้อมูลมากที่สุด เนื่องจากช่วยให้สามารถศึกษาโครโมโซมทั้ง 23 ชุดได้ครบถ้วน

ฉันสามารถทดสอบแคริโอไทป์ได้ที่ไหน

การวิเคราะห์ไมโครอาร์เรย์โครโมโซมจะดำเนินการตามคำสั่งของนักพันธุศาสตร์ การศึกษาครั้งนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาจีโนมของผู้ป่วยและระบุความผิดปกติใดๆ ในโครงสร้างของจีโนม

โครโมโซมคือสายดีเอ็นเอ จำนวนและโครงสร้างจะเฉพาะเจาะจงกับแต่ละสายพันธุ์ ร่างกายมนุษย์มีโครโมโซม 23 คู่ โดยคู่หนึ่งจะกำหนดเพศ ผู้หญิงมีโครโมโซม 46XX และผู้ชายมีโครโมโซม 46XY ยีนที่เหลือเป็นออโตโซม ซึ่งไม่ใช่ยีนที่เกี่ยวข้องกับเพศ

ลักษณะเด่นของการตรวจแคริโอไทป์:

• การวิเคราะห์จะดำเนินการเพียงครั้งเดียวเนื่องจากชุดโครโมโซมไม่เปลี่ยนแปลงตลอดชีวิต
• ให้คุณสามารถระบุสาเหตุของปัญหาการสืบพันธุ์ในคู่สมรสได้
• วินิจฉัยความผิดปกติด้านพัฒนาการหลายประการในเด็ก
• ตรวจพบความผิดปกติทางพันธุกรรม

การตรวจโครโมโซมจะทำในห้องปฏิบัติการทางการแพทย์เฉพาะทางหรือศูนย์พันธุกรรม การศึกษาจะดำเนินการโดยแพทย์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสม โดยปกติแล้ว การทดสอบจะเสร็จภายใน 1-2 สัปดาห์ ผลจะถูกถอดรหัสโดยนักพันธุศาสตร์

ตัวบ่งชี้สำหรับขั้นตอน การทดสอบแคริโอไทป์

การตรวจโครโมโซมเป็นขั้นตอนที่กำหนดให้กับทารกแรกเกิดเพื่อระบุความผิดปกติทางพันธุกรรมและโรคทางพันธุกรรม รวมถึงผู้ชายและผู้หญิงในช่วงที่วางแผนตั้งครรภ์ นอกจากนี้ยังมีข้อบ่งชี้อื่นๆ อีกหลายประการสำหรับการวิเคราะห์:

• ภาวะมีบุตรยากทั้งชายและหญิงโดยไม่ทราบสาเหตุ
• ภาวะมีบุตรยากในชาย: ภาวะอสุจิน้อยแบบรุนแรงและไม่อุดตัน, ภาวะอสุจิพิการแต่กำเนิด
• การยุติการตั้งครรภ์โดยธรรมชาติ: การแท้งบุตร ทารกในครรภ์แช่แข็ง คลอดก่อนกำหนด
• อาการหยุดมีประจำเดือนชนิดปฐมภูมิ
• ประวัติการเสียชีวิตของทารกแรกเกิด
• เด็กที่มีความผิดปกติของโครโมโซม
• เด็กที่มีความผิดปกติแต่กำเนิดหลายอย่าง
• พ่อแม่มีอายุมากกว่า 35 ปี
• ความพยายามผสมเทียม (IVF) หลายครั้งไม่ประสบผลสำเร็จ
• โรคทางพันธุกรรมของพ่อแม่ในอนาคตคนหนึ่ง
• ความผิดปกติของฮอร์โมนในสตรี
• การสร้างอสุจิโดยไม่ทราบสาเหตุ
• การแต่งงานในครอบครัวเดียวกัน
• สภาพแวดล้อมในการอยู่อาศัยระบบนิเวศน์ที่ไม่เอื้ออำนวย
• การสัมผัสสารเคมีและรังสีในระยะยาว
• นิสัยไม่ดี: การสูบบุหรี่, การดื่มแอลกอฮอล์, การใช้ยา, การติดยาเสพติด

การตรวจแคริโอไทป์ของเด็กจะดำเนินการในกรณีต่อไปนี้:

• ความผิดปกติแต่กำเนิด
• ความบกพร่องทางสติปัญญา
• พัฒนาการด้านจิตพลศาสตร์ที่ล่าช้า
• ความผิดปกติในระดับจุลภาคและพัฒนาการการพูดทางจิตที่ล่าช้า
• ความผิดปกติทางเพศ
• การหยุดชะงักหรือความล่าช้าของพัฒนาการทางเพศ
• การเจริญเติบโตช้า
• การพยากรณ์สุขภาพเด็ก

แนะนำให้คู่สมรสทุกคู่เข้ารับการตรวจวินิจฉัยในช่วงที่วางแผนตั้งครรภ์ การวิเคราะห์สามารถทำได้ในระหว่างตั้งครรภ์ด้วย ซึ่งก็คือการวิจัยโครโมโซมก่อนคลอด

การทดสอบแคริโอไทป์มีลักษณะเป็นอย่างไร?

ชุดคุณลักษณะของโครโมโซมที่สมบูรณ์คือแคริโอไทป์ เพื่อจัดระบบการวิเคราะห์โครโมโซม จะใช้การตั้งชื่อทางไซโตเจเนติกส์ระหว่างประเทศ ซึ่งใช้การย้อมสีจีโนมที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้คำอธิบายโดยละเอียดของส่วนต่างๆ ของสายดีเอ็นเอ

การศึกษาช่วยให้เราสามารถระบุ:

• ทริโซมี – มีโครโมโซมที่ 3 เกินมาในคู่หนึ่ง
• โมโนโซมมี – โครโมโซมหนึ่งหายไปจากคู่หนึ่ง
• การกลับด้านคือการย้อนกลับของบริเวณหนึ่งของจีโนม
• การเคลื่อนย้ายคือการเคลื่อนไหวของส่วนต่างๆ
• การลบคือการสูญเสียพื้นที่
• การทำซ้ำคือการเพิ่มชิ้นส่วนเป็นสองเท่า

ผลการวิเคราะห์จะถูกบันทึกตามระบบต่อไปนี้:

1. จำนวนโครโมโซมทั้งหมดและชุดโครโมโซมเพศคือ 46, XX; 46, XY.
2. มีการระบุโครโมโซมเกินหรือหายไป เช่น 47, XY, + 21; 46, XY -18
3. แขนสั้นของจีโนมกำหนดด้วยสัญลักษณ์ p และแขนยาวด้วยสัญลักษณ์ q
4. การเคลื่อนย้ายคือ t และการลบคือ del เช่น 46,XX,del(6)(หน้า 12.3)

การวิเคราะห์แคริโอไทป์ที่เสร็จแล้วมีลักษณะดังนี้:

• 46, XX – ผู้หญิงปกติ.
• 46, XY – ชายปกติ.
• 45, X – โรค Shereshevsky-Turner
• 47 XXY – กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์
• 47, XXX – ไตรโซมีของโครโมโซม X
• 47, XX (XY), + 21 – ดาวน์ซินโดรม.
• 47, XY (XX), + 18 – กลุ่มอาการเอ็ดเวิร์ดส์
• 47, XX (XY), + 13 – กลุ่มอาการพาเทา

การวิจัยทางไซโตเจเนติกส์เผยให้เห็นความผิดปกติต่างๆ ในโครงสร้างของสายดีเอ็นเอ การวิเคราะห์นี้ยังวินิจฉัยความเสี่ยงต่อโรคต่างๆ มากมาย เช่น โรคต่อมไร้ท่อ ความดันโลหิตสูง ความเสียหายของข้อต่อ กล้ามเนื้อหัวใจตาย และอื่นๆ

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

การจัดเตรียม

การวิเคราะห์แคริโอไทป์ใช้เซลล์เม็ดเลือด ดังนั้นการเตรียมตัวให้พร้อมเพื่อการวินิจฉัยจึงมีความสำคัญมาก

การเตรียมตัวสำหรับการทดสอบโครโมโซมเริ่มต้น 2 สัปดาห์ก่อนที่จะทำการทดสอบและประกอบด้วยการขจัดผลกระทบของปัจจัยต่อไปนี้ต่อร่างกาย:

• โรคเฉียบพลันและเรื้อรัง
• การรับประทานยา
• การใช้แอลกอฮอล์และยาเสพติด การสูบบุหรี่

สำหรับการวิเคราะห์จะใช้เลือดดำ 4 มล. เก็บเลือดขณะท้องว่าง

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

เทคนิค การทดสอบแคริโอไทป์

จีโนมของมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า โครโมโซมสามารถมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์เฉพาะในช่วงบางช่วงของการแบ่งเซลล์เท่านั้น เพื่อกำหนดแคริโอไทป์ จะใช้เม็ดเลือดขาวโมโนนิวเคลียร์ ไฟโบรบลาสต์ของผิวหนัง หรือเซลล์ไขกระดูก เซลล์ในช่วงเมตาเฟสของไมโทซิสเหมาะสำหรับการศึกษานี้ ของเหลวในร่างกายจะถูกวางไว้ในหลอดทดลองที่มีลิเธียมและเฮปาริน เลือดจะถูกเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 72 ชั่วโมง

จากนั้นจึงเติมสารพิเศษที่ยับยั้งการแบ่งตัวของเซลล์ในระยะที่จำเป็นสำหรับการวินิจฉัย จากนั้นจึงใช้สารพิเศษนี้ในการทำสไลด์สำหรับการตรวจสอบ ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสถานะของจีโนมจะได้รับจากการย้อมสี โครโมโซมแต่ละตัวจะมีลายที่มองเห็นได้ชัดเจนหลังการย้อมสี

ในการศึกษาโครโมโซมแบบคลาสสิก การย้อมสีจะทำโดยใช้สีย้อมและส่วนผสมของสีย้อมที่แตกต่างกัน สีย้อมจะจับกับส่วนต่างๆ ของจีโนมต่างกัน ทำให้การย้อมสีไม่สม่ำเสมอ ด้วยเหตุนี้ จึงเกิดรอยขวางที่ซับซ้อน ซึ่งสะท้อนถึงความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของโครโมโซม

วิธีการย้อมสีพื้นฐาน:

• Q – ให้ภาพที่มีรายละเอียดสูง วิธีนี้เรียกว่าการย้อม Kaspersson ด้วย quinacrine-yperite โดยตรวจวินิจฉัยภายใต้กล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์ ใช้ในการวิเคราะห์เพศทางพันธุกรรม ระบุการเคลื่อนย้ายระหว่าง X และ Y, Y และออโตโซม และเพื่อคัดกรองโมเสกด้วยโครโมโซม Y
• วิธี G – ดัดแปลงโดย Romanovsky-Giemsa มีความไวสูงกว่าวิธี Q ใช้เป็นวิธีมาตรฐานในการวิเคราะห์ไซโตเจเนติกส์ ตรวจจับความผิดปกติเล็กน้อย ทำเครื่องหมายโครโมโซม
• R – ใช้ในการตรวจหาบริเวณจีและคิวลบแบบโฮโมโลกัส จีโนมได้รับการบำบัดด้วยสีย้อมอะคริดีนออเรนจ์
• C – วิเคราะห์บริเวณเซนโตรเมียร์ของโครโมโซมที่มีเฮเทอโรโครมาตินอย่างต่อเนื่องและส่วนปลายที่แปรผันของ Y
• T – ใช้ในการวิเคราะห์บริเวณเทโลเมียร์ของสาย DNA

เซลล์ที่ย้อมสีและตรึงไว้จะถูกถ่ายภาพภายใต้กล้องจุลทรรศน์ จากชุดภาพถ่ายที่ได้ จะเกิดชุดคู่ออโตโซมที่มีการนับหมายเลข หรือที่เรียกว่าแคริโอไทป์ที่มีระบบ ภาพของสายดีเอ็นเอจะวางในแนวตั้ง การนับหมายเลขจะขึ้นอยู่กับขนาด โดยคู่โครโมโซมเพศจะปิดชุด

การเตรียมเลือดจะถูกวิเคราะห์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ในจานเมตาเฟส 20-100 เพื่อระบุความคลาดเคลื่อนเชิงปริมาณและโครงสร้าง

• ความคลาดเคลื่อนเชิงปริมาณคือการเปลี่ยนแปลงในจำนวนยีน ซึ่งสังเกตได้ในดาวน์ซินโดรม เมื่อมีโครโมโซมเกินมา 21 ตัว
• ความผิดปกติทางโครงสร้างคือการเปลี่ยนแปลงในโครโมโซมเอง อาจเป็นการสูญเสียส่วนหนึ่งของจีโนม การถ่ายโอนส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่ง การหมุน 180 องศา เป็นต้น

เทคนิคการสร้างโครโมโซมเป็นกระบวนการที่ต้องใช้แรงงานมาก การศึกษาจะดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติสูง อาจต้องใช้เวลาทั้งวันในการวินิจฉัยจีโนมของบุคคลหนึ่งคน

การวิเคราะห์โครโมโซมของคู่สมรส

เมื่อเข้าสู่การแต่งงาน คู่รักหลายคู่ต้องเผชิญกับปัญหาด้านการตั้งครรภ์ การวิเคราะห์ไซโตเจเนติกส์บ่งชี้ว่าสามารถแก้ปัญหาด้านการสืบพันธุ์ได้ การสร้างแคริโอไทป์ของคู่สมรสทำให้สามารถระบุความผิดปกติในโครงสร้างของจีโนมที่ขัดขวางการมีบุตรหรือขัดขวางกระบวนการให้กำเนิดบุตรได้ เป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยนแคริโอไทป์ แต่ด้วยการวินิจฉัยโรค ทำให้สามารถระบุสาเหตุที่แท้จริงของภาวะมีบุตรยากและการยุติการตั้งครรภ์และค้นหาวิธีแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้

การวิเคราะห์โครโมโซมไมโครอาร์เรย์ดำเนินการเพื่อระบุความผิดปกติในโครงสร้างและจำนวนสายดีเอ็นเอที่อาจเป็นสาเหตุของโรคทางพันธุกรรมในบุตรในอนาคตหรือภาวะมีบุตรยากของคู่สมรส มีมาตรฐานสากลสำหรับการดำเนินการวิเคราะห์ในพ่อแม่ในอนาคต:

• ความผิดปกติทางโครโมโซมในครอบครัว
• ประวัติการแท้งบุตร
• หญิงตั้งครรภ์อายุเกิน 35 ปีแล้ว
• ผลการกลายพันธุ์ระยะยาวต่อร่างกาย

วิธีการแคริโอไทป์ที่ใช้ในปัจจุบันมีดังต่อไปนี้:

1. การวิเคราะห์โครโมโซมในเซลล์เม็ดเลือด

ช่วยให้ระบุกรณีของภาวะมีบุตรยากได้ เมื่อโอกาสการมีบุตรของคู่สมรสฝ่ายหนึ่งลดลงอย่างมากหรือไม่มีบุตรเลย การตรวจนี้ยังระบุความเสี่ยงของความไม่เสถียรของจีโนมอีกด้วย ในการรักษาความผิดปกติ ผู้ป่วยอาจได้รับสารต้านอนุมูลอิสระและสารปรับภูมิคุ้มกันซึ่งจะช่วยลดความล้มเหลวในการตั้งครรภ์ได้

สำหรับการศึกษา จะมีการเก็บเลือดดำ ลิมโฟไซต์จะถูกแยกออกจากของเหลวในร่างกาย กระตุ้นในหลอดทดลอง บำบัดด้วยสารพิเศษ ย้อมสี และศึกษา ตัวอย่างเช่น ในกลุ่มอาการของไคลน์เฟลเตอร์ ซึ่งแสดงอาการเป็นหมันในผู้ชาย แคริโอไทป์จะมีโครโมโซม 47 XX เกินมา 1 ตัว นอกจากนี้ยังสามารถตรวจพบการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างในจีโนมได้ เช่น การกลับด้าน การลบออก การเคลื่อนย้าย

2. การวิจัยก่อนคลอด

การตรวจวินิจฉัยโรคทางโครโมโซมของทารกในครรภ์ในระยะเริ่มแรกของการตั้งครรภ์ การวิจัยดังกล่าวมีความจำเป็นสำหรับการวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรมหรือข้อบกพร่องทางพัฒนาการที่นำไปสู่การเสียชีวิตของทารกในครรภ์

วิธีการต่อไปนี้สามารถนำมาใช้ในการดำเนินการวิจัย:

• ไม่รุกราน – ปลอดภัยสำหรับแม่และทารกในครรภ์ การวินิจฉัยทำได้โดยใช้การอัลตราซาวนด์ของทารกและการวิเคราะห์ทางชีวเคมีอย่างละเอียดของเลือดของสตรี
• การตรวจทางห้องปฏิบัติการ – การตรวจชิ้นเนื้อเนื้อเยื่อรก การเจาะสายสะดือ การเจาะรก การเจาะน้ำคร่ำ สำหรับการวิเคราะห์ จะทำการเก็บตัวอย่างเซลล์รกหรือเนื้อเยื่อรก น้ำคร่ำ หรือเลือดจากสายสะดือ แม้จะมีความแม่นยำในการวินิจฉัยสูง แต่การตรวจทางห้องปฏิบัติการก็มีความเสี่ยงต่อภาวะแทรกซ้อนเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงต้องทำตามข้อบ่งชี้ทางการแพทย์อย่างเคร่งครัดเท่านั้น ได้แก่ ตรวจพบพยาธิสภาพของทารกในครรภ์ด้วยอัลตราซาวนด์ มารดามีอายุมากกว่า 35 ปี ผู้ปกครองมีความผิดปกติของโครโมโซม การเปลี่ยนแปลงของเครื่องหมายทางชีวเคมีในเลือด

ไม่เพียงแต่เลือดเท่านั้น แต่น้ำอสุจิยังสามารถนำไปใช้ในการวิจัยไซโทเจเนติกส์ได้อีกด้วย วิธีนี้เรียกว่าทูเนล ซึ่งจะช่วยให้ระบุสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งของภาวะมีบุตรยากในชายได้ โดยต้องให้โครโมโซมเป็นปกติ ซึ่งก็คือการแตกของดีเอ็นเอของอสุจิ

หากตรวจพบยีนกลายพันธุ์หรือความผิดปกติของโครโมโซมในคู่สมรสฝ่ายใดฝ่ายหนึ่ง แพทย์จะอธิบายความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นและความน่าจะเป็นในการมีบุตรที่มีความผิดปกติ เนื่องจากโรคทางพันธุกรรมไม่สามารถรักษาให้หายขาดได้ คู่สมรสจึงต้องตัดสินใจเองว่าจะใช้สารที่บริจาค (อสุจิ ไข่) เสี่ยงที่จะคลอดบุตร หรือจะปล่อยให้บุตรไม่มีลูก

หากตรวจพบความเบี่ยงเบนในจีโนมระหว่างกระบวนการตั้งครรภ์ ทั้งในผู้หญิงและในตัวอ่อน แพทย์จะแนะนำให้ยุติการตั้งครรภ์ดังกล่าว เนื่องจากมีความเสี่ยงที่ทารกจะเกิดความผิดปกติร้ายแรงและในบางกรณีอาจไม่สอดคล้องกับความเบี่ยงเบนของชีวิตเพิ่มขึ้น นักพันธุศาสตร์จะเข้ามาเกี่ยวข้องในการทำการทดสอบและถอดรหัสผลการทดสอบ

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

การตรวจเลือดเพื่อหาโครโมโซม

ส่วนใหญ่แล้ว แคริโอไทป์จะทำโดยการวิเคราะห์เลือดดำโดยใช้เซลล์เพาะเลี้ยง อย่างไรก็ตาม วัสดุทางชีวภาพอื่นๆ ยังสามารถนำมาใช้เพื่อทำการวิจัยไซโทเจเนติกส์ได้อีกด้วย:

• เซลล์จากน้ำคร่ำ
• รก.
• เซลล์ตัวอ่อน
• วัสดุทำแท้ง
• ไขกระดูก.

วัสดุที่จะนำมาตรวจวินิจฉัยนั้นขึ้นอยู่กับเหตุผลและวัตถุประสงค์ของการวิเคราะห์ ขั้นตอนการตรวจเลือดโดยประมาณ:

• วางของเหลวปริมาตรเล็กน้อยไว้ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่อุณหภูมิ 37˚C เป็นเวลา 72 ชั่วโมง
• เนื่องจากโครโมโซมสามารถมองเห็นได้ในระยะเมตาเฟสของการแบ่งเซลล์ จึงมีการเติมสารเคมีลงในสภาพแวดล้อมทางชีววิทยาเพื่อหยุดกระบวนการแบ่งเซลล์ในระยะที่ต้องการ
• เซลล์เพาะเลี้ยงจะถูกย้อมสี คงสภาพ และวิเคราะห์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์

การวิเคราะห์เลือดเพื่อหาแคริโอไทป์ช่วยให้ตรวจจับความผิดปกติใดๆ ในโครงสร้างของสาย DNA ได้อย่างแม่นยำ เช่น การจัดเรียงภายในและระหว่างโครโมโซม การเปลี่ยนแปลงของลำดับชิ้นส่วนจีโนม เป็นต้น เป้าหมายหลักของการวินิจฉัยคือการระบุโรคทางพันธุกรรม

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ]

การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมสำหรับแคริโอไทป์

การวินิจฉัยทางไซโตเจเนติกส์ที่มุ่งศึกษาขนาด จำนวน และรูปร่างของโครโมโซม คือ การสร้างแคริโอไทป์ทางพันธุกรรม การวิเคราะห์มีข้อบ่งชี้ในการนำไปใช้งานดังนี้

• การตรวจหาความผิดปกติแต่กำเนิด
• ความเสี่ยงในการมีบุตรมีโรคทางพันธุกรรม
• สงสัยว่ามีบุตรยาก
• ความผิดปกติของสเปิร์มแกรม
• การแท้งบุตร
• การวางแผนการรักษาสำหรับเนื้องอกบางชนิด

นอกจากนี้ การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมเพื่อหาแคริโอไทป์ยังรวมอยู่ในรายการการทดสอบบังคับสำหรับคู่สมรสที่วางแผนจะมีบุตรอีกด้วย

ส่วนใหญ่การศึกษามักจะเผยให้เห็นอาการป่วยต่อไปนี้:

1. ภาวะโครโมโซมผิดปกติคือการเปลี่ยนแปลงของจำนวนโครโมโซมที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง ความไม่สมดุลนำไปสู่การแท้งบุตร ซึ่งอาจทำให้ทารกเกิดโรคร้ายแรงแต่กำเนิด ภาวะโครโมโซมผิดปกติแบบโมเสกทำให้เกิดดาวน์ซินโดรม กลุ่มอาการเอ็ดเวิร์ดส์ และโรคอื่นๆ ที่มักไม่สอดคล้องกับชีวิต
2. การจัดระเบียบใหม่ของแคริโอไทป์ – หากการเปลี่ยนแปลงมีความสมดุล ชุดโครโมโซมจะไม่ถูกทำลาย แต่เพียงแต่มีการเรียงลำดับที่แตกต่างออกไป หากมีการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สมดุล ก็มีความเสี่ยงที่จะเกิดการกลายพันธุ์ของยีน ซึ่งเป็นอันตรายอย่างยิ่งสำหรับคนรุ่นต่อๆ ไป
3. การเคลื่อนย้ายเป็นโครงสร้างที่ผิดปกติของสาย DNA กล่าวคือ การแทนที่ชิ้นส่วนหนึ่งของจีโนมด้วยชิ้นส่วนอื่น ในกรณีส่วนใหญ่ การเคลื่อนย้ายจะถ่ายทอดทางพันธุกรรม
4. โรคความผิดปกติทางการแยกเพศเป็นความผิดปกติของโครโมโซมที่พบได้ยากมาก ซึ่งไม่ได้แสดงอาการออกมาทางภายนอกเสมอไป ความไม่สอดคล้องกันของลักษณะทางเพศอาจเป็นสาเหตุหนึ่งของภาวะมีบุตรยาก

การวิเคราะห์แคริโอไทป์จะดำเนินการในห้องปฏิบัติการทางพันธุกรรมโดยนักพันธุศาสตร์ที่มีคุณสมบัติ

การวิเคราะห์แคริโอไทป์โดยมีความคลาดเคลื่อน

ความผิดปกติคือความผิดปกติในโครงสร้างของโครโมโซมที่เกิดจากการแตกหักและการกระจายตัวใหม่พร้อมกับการสูญเสียหรือการเพิ่มจำนวนของวัสดุทางพันธุกรรม การสร้างแคริโอไทป์โดยใช้ความผิดปกติคือการศึกษาที่มุ่งเป้าไปที่การระบุการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในโครงสร้างของจีโนม

ประเภทของความคลาดเคลื่อน:

• เชิงปริมาณ – การละเมิดจำนวนโครโมโซม
• โครงสร้าง – การรบกวนโครงสร้างจีโนม
• ปกติ – พบในเซลล์ส่วนใหญ่หรือทั้งหมดของร่างกาย
• ไม่สม่ำเสมอ – เกิดขึ้นเนื่องจากผลกระทบของปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์ต่างๆ ต่อร่างกาย (ไวรัส รังสี การสัมผัสสารเคมี)

การวิเคราะห์จะกำหนดแคริโอไทป์ ลักษณะเด่น และสัญญาณของผลกระทบของปัจจัยเชิงลบต่างๆ การวิจัยโครโมโซมด้วยความผิดปกติจะดำเนินการในกรณีต่อไปนี้:

• ภาวะมีบุตรยากในชีวิตสมรส
• การแท้งบุตรโดยธรรมชาติ
• ประวัติการตายคลอด
• อัตราการเสียชีวิตของทารกในระยะแรก
• การตั้งครรภ์แช่แข็ง
• ความผิดปกติแต่กำเนิด
• ความผิดปกติทางการแยกเพศ
• สงสัยว่ามีความผิดปกติของโครโมโซม
• พัฒนาการทางจิตใจและร่างกายที่ล่าช้า
• การตรวจก่อนการทำ IVF, ICSI และขั้นตอนการสืบพันธุ์อื่นๆ

การวิเคราะห์นี้ใช้เวลาในการดำเนินการนานกว่าและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าซึ่งแตกต่างจากการทำแคริโอไทป์แบบคลาสสิก

การวิเคราะห์แคริโอไทป์สำหรับเด็ก

ตามสถิติทางการแพทย์ พบว่าโรคที่เกิดแต่กำเนิดเป็นสาเหตุสำคัญของการเสียชีวิตในเด็กเล็ก เพื่อตรวจหาความผิดปกติทางพันธุกรรมและโรคทางพันธุกรรมอย่างทันท่วงที เด็กจะต้องเข้ารับการวิเคราะห์แคริโอไทป์

• ส่วนใหญ่เด็กมักได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคดาวน์ซินโดรม (trisomy) โรคนี้เกิดขึ้นในทารก 1 รายจาก 750 ราย และแสดงอาการออกมาเป็นความผิดปกติต่างๆ ทั้งในพัฒนาการทางร่างกายและสติปัญญา
• โรคที่พบบ่อยเป็นอันดับสอง คือ กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ ซึ่งมีลักษณะเด่นคือพัฒนาการทางเพศที่ล่าช้าในวัยรุ่น และเกิดขึ้นในทารกแรกเกิดเพศชาย 1 ใน 600 ราย
• โรคทางพันธุกรรมอีกชนิดหนึ่งที่วินิจฉัยได้ในเด็กผู้หญิง 1 ใน 2,500 คนคือโรค Shereshevsky-Turner ในวัยเด็ก โรคนี้จะแสดงอาการออกมาโดยผิวหนังมีสีเข้มขึ้น เท้า มือ และหน้าแข้งบวม ในช่วงวัยรุ่น ประจำเดือนมาไม่ปกติ ขนใต้รักแร้และขนหัวหน่าวขึ้น และต่อมน้ำนมยังไม่พัฒนา

การตรวจโครโมโซมมีความจำเป็นไม่เพียงแต่สำหรับทารกที่มีความผิดปกติที่มองเห็นได้เท่านั้น แต่ยังช่วยให้สามารถสงสัยปัญหาทางพันธุกรรมและเริ่มแก้ไขได้ การวิเคราะห์จะทำที่ศูนย์พันธุกรรมทางการแพทย์ โดยอาจเก็บเลือดจากส้นเท้าหรือเส้นเลือดได้ขึ้นอยู่กับอายุของเด็ก หากจำเป็น นักพันธุศาสตร์อาจขอให้พ่อแม่เข้ารับการวิเคราะห์โครโมโซม

การวิเคราะห์แคริโอไทป์ของทารกแรกเกิด

การตรวจคัดกรองทารกแรกเกิดเป็นการตรวจครั้งแรกที่ทำกับทารกแรกเกิด โดยจะทำการตรวจที่โรงพยาบาลสูติศาสตร์ในวันที่ 3-4 ของชีวิต และจะทำกับทารกคลอดก่อนกำหนดในวันที่ 7 การตรวจแคริโอไทป์ในระยะเริ่มต้นช่วยให้สามารถระบุความผิดปกติทางพันธุกรรมและความผิดปกติของโครงสร้างดีเอ็นเอได้ก่อนที่จะเกิดอาการทางพยาธิวิทยาที่มองเห็นได้

เลือดจากส้นเท้าของทารกใช้สำหรับการวินิจฉัยในระยะเริ่มต้น การทดสอบไซโตเจเนติกส์มีจุดมุ่งหมายเพื่อระบุโรคที่พบบ่อยในทารก เช่น:

• โรคฟีนิลคีโตนูเรียเป็นโรคทางพันธุกรรมที่มีลักษณะเฉพาะคือเอนไซม์ที่ย่อยสลายกรดอะมิโนฟีนิลอะลานีนทำงานลดลงหรือไม่มีเลย เมื่อโรคดำเนินไป จะทำให้การทำงานของสมองผิดปกติและปัญญาอ่อน
• โรคซีสต์ไฟโบรซิส – เป็นโรคที่ส่งผลต่อต่อมที่ผลิตสารคัดหลั่ง น้ำย่อย เหงื่อ น้ำลาย เมือก ทำให้เกิดปัญหาในปอดและทางเดินอาหาร โรคนี้ถ่ายทอดทางพันธุกรรม
• ภาวะไทรอยด์ทำงานน้อยแต่กำเนิดเป็นความผิดปกติของต่อมไทรอยด์ซึ่งผลิตฮอร์โมนได้ไม่เพียงพอ ส่งผลให้พัฒนาการทางร่างกายและจิตใจล่าช้า
• กลุ่มอาการต่อมหมวกไตและอวัยวะสืบพันธุ์เป็นภาวะทางพยาธิวิทยาที่ต่อมหมวกไตสร้างฮอร์โมนไม่เพียงพอ ส่งผลให้การพัฒนาของอวัยวะสืบพันธุ์หยุดชะงัก
• โรคกาแลกซีเมียเป็นโรคที่การเปลี่ยนกาแลกโตสเป็นกลูโคสถูกขัดขวาง การรักษาคือการเลิกผลิตภัณฑ์นม หากไม่ได้รับการวินิจฉัยอย่างทันท่วงที อาจทำให้ตาบอดและเสียชีวิตได้

หากผลการวิเคราะห์แคริโอไทป์เผยให้เห็นความเบี่ยงเบนหรือความผิดปกติใดๆ ในทารกแรกเกิด ก็จะต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อชี้แจงการวินิจฉัย การวินิจฉัยในระยะเริ่มต้นดังกล่าวจะช่วยให้ตรวจพบปัญหาในร่างกายของเด็กได้ทันท่วงทีและเริ่มการรักษาได้

[ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ]

การทดสอบแคริโอไทป์ใช้เวลานานแค่ไหน?

การศึกษาโครโมโซมใช้เวลา 10 ถึง 21 วัน โดยผลการวิเคราะห์จะพร้อมเมื่อใดนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของการวิเคราะห์ เช่น การวิเคราะห์แบบเบี่ยงเบนหรือการวิเคราะห์แคริโอไทป์แบบคลาสสิก

การวิเคราะห์แคริโอไทป์ที่เสร็จสมบูรณ์มีข้อมูลต่อไปนี้:

• จำนวนโครโมโซม
• โครงสร้างโครโมโซมมีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่?
• มีการรบกวนใดๆ ในลำดับของจีโนมหรือไม่?

ผลการตรวจจะถูกถอดรหัสและตีความโดยนักพันธุศาสตร์ หากพบความผิดปกติใดๆ แพทย์จะให้คำแนะนำทางการแพทย์สำหรับการวินิจฉัยเพิ่มเติมหรือคำแนะนำการรักษา

สมรรถนะปกติ

แคริโอไทป์ปกติของมนุษย์คือ 46, XX หรือ 46, XY โดยทั่วไป การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นในระยะเริ่มต้นของการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต:

• ส่วนใหญ่ความผิดปกติมักเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ (การพัฒนาก่อนตัวอ่อน) เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ของพ่อแม่สร้างแคริโอไทป์ของไซโกต การพัฒนาไซโกตดังกล่าวต่อไปจะทำให้เซลล์ทั้งหมดของตัวอ่อนมีจีโนมที่ผิดปกติ
• ความผิดปกติอาจเกิดขึ้นในระยะเริ่มต้นของการแบ่งตัวของไซโกต ในกรณีนี้ เอ็มบริโอจะมีโคลนเซลล์หลายโคลนที่มีแคริโอไทป์ที่แตกต่างกัน กล่าวคือ เกิดการพัฒนาโมเสก - แคริโอไทป์หลายแบบของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและอวัยวะของมัน

การเปลี่ยนแปลงในจีโนมแสดงออกมาในรูปของโรคและข้อบกพร่องต่างๆ ลองพิจารณาความผิดปกติของแคริโอไทป์ทั่วไป:

• 47,XXY; 48,XXXY – กลุ่มอาการ Klinefelter โพลีโซมีของโครโมโซม X ในเพศชาย
• 45X0; 45X0/46XX; 45.X/46.XY; 46,X iso (Xq) – กลุ่มอาการ Shereshevsky-Turner, ภาวะโมโนโซมีบนโครโมโซม X, โมเสก
• 47,XXX; 48,XXXX; 49,ХХХХХ – โพลีโซมีบนโครโมโซม X หรือ ไตรโซมี
• 47,XX,+18; 47,ХY,+18 – กลุ่มอาการเอ็ดเวิร์ดส์ ไตรโซมีของโครโมโซม 18
• 46,XX, 5p- – กลุ่มอาการ Cri du chat การลบแขนสั้นของคู่ที่ 5 ของจีโนม
• 47,XX,+21; 47,ХY,+21 – ดาวน์ซินโดรม ไตรโซมีของโครโมโซม 21
• 47,XX,+13; 47,ХY,+13 – กลุ่มอาการพาทอ ไตรโซมีของโครโมโซมคู่ที่ 13

การวิจัยทางไซโตเจเนติกส์มีจุดมุ่งหมายเพื่อระบุสถานะของสายดีเอ็นเอ ระบุข้อบกพร่องและความผิดปกติ การเบี่ยงเบนใดๆ จากตัวบ่งชี้ปกติเป็นเหตุผลในการตรวจร่างกายอย่างครอบคลุม

[ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ]

อุปกรณ์สำหรับการวิเคราะห์

ในการถอดรหัสแคริโอไทป์ จะใช้การเรียงลำดับ วิธีนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 1970 และขึ้นอยู่กับการกำหนดลำดับของกรดอะมิโนใน DNA อุปกรณ์การเรียงลำดับใช้ปฏิกิริยาเอนไซม์แบบวงจรโต้ตอบกับการประมวลผลและการเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ได้ในภายหลัง

หน้าที่หลักของเครื่องเรียงลำดับ:

• การศึกษาเบื้องต้นที่สมบูรณ์ของจีโนม เอ็กโซม และทรานสคริปโทมที่ไม่รู้จัก
• แคริโอไทป์
• บรรพพันธุศาสตร์
• เมตาจีโนมิกส์และความหลากหลายทางจุลินทรีย์
• การเรียงลำดับใหม่และการทำแผนที่
• การวิเคราะห์เมทิลเลชันของดีเอ็นเอ
• การวิเคราะห์ทรานสคริปโตม

ในขั้นตอนแรก อุปกรณ์จะสร้างคลังลำดับสายดีเอ็นเอแบบสุ่ม จากนั้นจึงสร้างแอมพลิคอน PCR ซึ่งใช้เป็นตัวอย่าง ในขั้นตอนสุดท้าย จะกำหนดโครงสร้างหลักของชิ้นส่วนทั้งหมด

เครื่องเรียงลำดับรุ่นล่าสุดทำงานอัตโนมัติเต็มรูปแบบและถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์จีโนม ซึ่งช่วยลดโอกาสเกิดผลลัพธ์ที่ผิดพลาดเนื่องจากข้อผิดพลาดของมนุษย์

การถอดรหัสผลลัพธ์ของการวิเคราะห์แคริโอไทป์

นักพันธุศาสตร์จะตีความผลการศึกษาไซโตเจเนติกส์ โดยทั่วไป การวิเคราะห์จะเสร็จภายใน 1-2 สัปดาห์ และอาจมีลักษณะดังนี้:

• 46XX(XY) จัดกลุ่มเป็น 22 คู่ และ 1 คู่ตามลำดับยีนเพศ จีโนมมีขนาดและโครงสร้างปกติ ไม่พบสิ่งผิดปกติ
• จีโนมถูกทำลาย ตรวจพบโครโมโซมมากกว่าหรือน้อยกว่า 46 โครโมโซม รูปร่างและขนาดของโครโมโซมหนึ่งหรือหลายโครโมโซมผิดปกติ คู่จีโนมถูกทำลายหรือจัดกลุ่มไม่ถูกต้อง

ในส่วนของความเบี่ยงเบนทางพยาธิวิทยาในแคริโอไทป์ จะพบความผิดปกติทั่วไปได้ดังนี้:

• ทริโซมี - โครโมโซมร่างกายส่วนเกิน ดาวน์ซินโดรม เอ็ดเวิร์ดส์ซินโดรม
• ภาวะโมโนโซมีคือการสูญเสียโครโมโซมหนึ่งอัน
• การลบออก - ไม่มีบริเวณจีโนม -46, xx, 5p - กลุ่มอาการ Cri du chat
• การเคลื่อนย้ายคือการย้ายส่วนหนึ่งของจีโนมไปยังอีกส่วนหนึ่ง
• การทำซ้ำคือการเพิ่มชิ้นส่วนเป็นสองเท่า
• การกลับด้านคือการหมุนของชิ้นส่วนโครโมโซม

จากผลการวิเคราะห์แคริโอไทป์ แพทย์จะสรุปผลเกี่ยวกับสถานะของจีโนไทป์และระดับความเสี่ยงทางพันธุกรรม หากโครงสร้างของสายดีเอ็นเอมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย แพทย์อาจสั่งให้ทำการศึกษาเพิ่มเติม ความผิดปกติที่ระบุอาจไม่แสดงออกมาแต่อย่างใด แต่จะเพิ่มความเสี่ยงในการมีบุตรที่มีความผิดปกติทางพันธุกรรม