سیتوژنتیک چه علمی است؟

سیتوژنتیک علم مطالعه کروموزوم ها و تقسیم سلولی است.

دانشمندان تصور می کردند که هرسلول انسان ۴۸ کروموزوم داره اما در سال۱۹۵۶ دو دانشمند به نام تیجو و لوان  Tjio and Levan)  ) با مطالعاتی که انجام دادند، مشخص کردند، که سلول های طبیعی سوماتیکی انسان ۴۶ عدد کروموزوم دارند و روشی که این دانشمندان به کار بردند امروزه با مقداری تغییر در آزمایشگاههای سیتوژنتیکی برای آنالیز کروموزومی افراد استفاده می شود و کاریوتایپ نامیده شده. اختلال در هر کدوم از این کروموزوم ها، باعث ایجاد ناهنجاری هایی در انسان میشه که برای بررسی این ناهنجاریها در آزمایشگاههای سیتوژنتیک از تکنیک های مختلفی استفاده می کنند.

اساس و روش های کشت بافت و تهیه کروموزوم:

بطور کلی برای بررسی و مطالعه کروموزوم ها با تکنیک های سیتوژنتیک از بافتهای مختلفی استفاده می شود و انتخاب بافت بر اساس نوع بیمار به عنوان مثال در تشخیص پیش از تولد از مایع آمنیوتیک( amniotic fluid ) ، و پرزهای جفتی chorionic villus ( sampling ) و برای بالغین و نوزادان از خون محیطی و مغز استخوان ( bone marrow ) پوست و دیگر بافتهایی که سلولهایی با قابلیت تقسیم و رشد داشته باشند استفاده می کنند که معمولترین آنها لنفوسیت های خون محیطیه، اگر در نمونه های ذکر شده تعداد سلول هایی که در حال تقسیم هستند کم باشند، این سلول ها در آزمایشگاه کشت داده می شوند اما نیازی به محرک میتوزی ندارند، ولی لنفوسیت های خون محیطی در اغلب مواقع نیاز به محرک میتوزی دارند. اما بطور کلی تمام بافت هایی که در آزمایشگاه بکار میرن، کشت داده میشن به عنوان مثال: خون و مغز استخوان، لنفوسیت ها و تعدادی از بافت ها در آزمایشگاه های سیتوژنتیک بصورت سلول های شناور و آزاد کشت میدن و سلول های مایع آمنیوتیک ، فیبرو بلاست و شبه اپیتلیال پوست و… بصورت متصل به سوبسترای محیط کشت متصل میشن و به شکل یک لایه ای رشد می کنند و کشت یک لایه ای  monolayer  می گویند.

بهتر است بدانید که خون محیطی را به محیط کشت حاوی فیتوهماگلوتینین اضافه می کنند که لنفوسیتهای T راتحریک به تقسیم می کندو در ادامه سلولها در دمای ۳۷ درجه وبه مدت ۳ روز کشت داده می شوند تا سلولها تقسیم بشوند و بعد از این مرحله کلشی سین به محیط اضافه می شوده.در ادامه کار نمک هیپوتونیک اضافه می شود که باعث میشه که سلول ها لیز بشنوند و غشاء سلول از بین می رود و کروموزوم ها پخش می شوند و کروموزوم ها ی بدست آمده را روی اسلاید تثبیت)فیکس( و برای آنالیز، کروموزوم ها را رنگ آمیزی می کنند.

 نکته جالب در مورد کلشی سین اینکه، کلشی سین ویژگی بسیار سودمندی در جلوگیری از تشکیل دوک دارد، بطوریکه تقسیم سلولی را در متافاز متوقف می کند و چون کروموزوم ها در مرحله متافاز به نهایت فشردگی می رسند و کاملا قابل تشخیص هستند معمولا برای بررسی کروموزوم ها در در زیر میکرووسکوپ نوری، کروموزوم ها را در مرحله متافاز مورد مطالعه قرار می دهند.

رنگ آمیزی و نوار بندی کروموزومها:

قبل از دهه ۱۹۷۰ کروموزوم ها ی انسانی بطور یکنواخت رنگ آمیزی می شوند، به عنوان مثال orcein که به کروماتین متصل و رنگ آمیزی می شدند و کروموزوم ها را براساس طول، نسبت بازوی کوتاه به بازوی بلند و موقعیت سانترومر طبقه بندی می کردند و به این دلیل که رنگ آمیزی یکنواخت بود بنابراین اطلاعات کمی بدست میاوردند و با این رنگ آمیزی امکان بررسی هر کروموزوم بطور جداگانه وجود ندارد و در واقع با این روش امکان تشخیص آنیوپلوئیدیهای ساده است ولی شناسایی و تشخیص ناهنجاری های ساختاری سخت و معمولا غیر ممکن است. در حال حاضر تکنیک های رنگ آمیزی و نواربندی گسترش و توسعه پیدا کردن و به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند:گروهی که فقط یک ناحیه خاصی از تمام یا بعضی از کروموزوم ها و رنگ می کنند، در موارد خاص زمانی که روش های نوار بندی معمول پاسخگو نیست استفاده می شوند و در این شرایط برای به دست آوردن داده های خاص از رنگ های اختصاصی استفاده می شود. و روشی که نوارهای متناوب در طول کروموزوم ایجاد می کنند در واقع یک الگوی منحصر به فرد برای هر جفت کروموزوم ارائه می دهند و امکان تشخیص ناهنجاری های ساختاری و فراهم می کند و با ساده کردن بررسی ناهنجاری های ساختاری و عددی کل کاریوتایپ بسیاری از سوال ها پاسخ داده می شود.

معمولترین روش شناسایی کروموزوم های منفرد، روش نواربندی G )گیمسا( است.

دراین روش کروموزوم ها ابتدا با تریپسین تیمار می شوند تا محتوای پروتئینی آنها دناتوره بشود و سپس با رنگ متصل شونده به DNAبه نام گیمسا رنگ آمیزی می کنند  که هر کروموزوم الگوی مشخص و قابل تکراری از نوارهای تیره و روشن را نشان می دهد هرچه نواحی غنی تراز باز های ATباشه، ناحیه تیره تر دیده می شود نواحی تیره هترو کروماتین هستند. نوار بندی G ، آنالیز کروموزومی با کیفیت بالا را همراه با ۴۰۰ تا ۵۰۰ نوار درهر مجموعه هاپلوئیدی فراهم می کنه و هر کدوم از این نوارها به طور متوسط معادل ۶۰۰۰ تا ۸۰۰۰ kb از DNA می باشند. نوار بندی با تفکیک بالای کروموزم ها در مراحل اولیه میتوز مثل پروفاز یا پرومتافاز حساسیت بیشتری تا ۸۰۰ باند درهر مجموعه هاپلوئیدی فراهم می کند، دراین روش ابتدا تقسیم سلولی بامعرفی مثل متوتروکسات یا تیمیدین مهار می شود و بعد اضافه کردن اسیدفولیک یا دئوکسی سیتیدین به محیط کشت، سلول ها را وارد تقسیم میتوز می کند، در ادامه کلشی سین در زمانی خاص که تعداد بیشتری از سلول ها درمرحله پرومتافاز هستند و کروموزوم ها به طور کامل متراکم نشدن اضافه می شود. بنابراین یک الگوی نواربندی دقیق تری به دست می آید.

نواربندی C:

این تکنیک اختصاصا نواحی هتروکروماتین اجباری اطراف سانترومر، نواحی پلی مورفیسم توارثی موجود در کرموزوم های۱۶،۹،۱ و انتهای بازوی بلند کروموزوم Y را رنگ آمیزی می کنند. نواحی مثبت باند C حاوی توالی DNA آلفا ساتلای (ماهواره(شدیدا تکراری است که درمرحله همانندسازی دیرتر از سایر نقاط همانندسازی می شوند.

با نواربندی C )نوارهای CBG به وسیله هیدروکسید باریم و بااستفاده از گیمسا (،DNA به طور انتخابی با هیدروکسید باریم دپورینه شده و دورشته ازهم باز می شوند، سپس با گرمخانه گذاری در محلول نمکی گرم قطعات حاصل شسته می شوند.هترو کروماتین اجباری در برابر تجزیه مقاوم باقی مانده و بنابراین تنها بخشی است که به رنگ گیمسا متصل می شود، درنتیجه کروموزوم ها به صورت محو وشبح مانند دیده می شوند که اطراف سانترومر در نواحی پلی مورفیک پری سانترومری کروموزوم های ۱۶،۹،۱ و در انتهای بازوی بلند Y به شدت رنگ گرفته و تیره هستند. نواربندی Cبرای تعیین کروموزم های دی سانتریک، دی سانتریک کاذب و مطالعه کروموزوم های مارکر و انواع پلی مورفیک مفید است. این تکنیک برای بررسی پلی مورفیسم ها مناسبه اندازه C_band ها ممکن است از فردی به فرد دیگر تغییر کند و متفاوت باشد و این ممکن است با مقادیر متفاوت DNAساتلایت مطابقت داشته باشد.