Хромосоми є фундаментальними структурами, які зберігають і передають спадкову інформацію в усіх клітинах людини. Завдяки прориву в галузі цитогенетики у 1956 році, коли Джо Хін Тіо та Альберт Леван встановили, що соматичні клітини людини мають 46 хромосом (23 пари), розпочалася нова ера у вивченні генетичних основ розвитку, спадковості та захворювань. Сучасні методи дослідження хромосом дозволяють виявляти численні хромосомні аберації, які лежать в основі вроджених патологій, безпліддя та онкологічних захворювань.
- Структура та типи хромосом
Хромосоми — це компактні структури, що складаються з ДНК та білків, переважно гістонів, які організують молекулу ДНК в щільно упаковану форму. У людини кожна соматична клітина містить 23 пари хромосом:
- 22 аутосомні пари, що однакові у чоловіків і жінок
- 1 пара статевих хромосом: XX у жінок та XY у чоловіків
Кожна пара включає одну хромосому, успадковану від матері, й одну — від батька. Всі хромосоми мають дві хроматиди, об’єднані в центрі центромерою, яка визначає форму та поведінку хромосоми під час поділу клітини.
- Методи дослідження хромосом
Оскільки хромосоми добре візуалізуються лише під час мітозу, для їх аналізу використовують клітини, що активно діляться. Найчастіше культивують лімфоцити периферичної крові, фібробласти шкіри або клітини кісткового мозку. Після фіксації та фарбування спеціальними барвниками ДНК отримують мікрофотографії, на яких формують каріотип — упорядковане зображення 46 хромосом.
Починаючи з Денверської класифікації (1959), хромосоми поділяють на групи залежно від довжини та розташування центромери. Сучасні методи включають диференційне смугасте фарбування, яке дозволяє розпізнавати характерні світлі й темні смуги на кожній хромосомі, що дає змогу виявляти структурні порушення:
Делеції (втрата фрагмента хромосоми)
Дуплікації (подвоєння ділянки)
Інверсії (перевертання сегмента)
Транслокації (переміщення ділянки на іншу хромосому)
- Каріотип людини та статеві хромосоми
Стандартний каріотип людини містить 22 пари аутосом і 1 пару статевих хромосом. Жінки мають дві X-хромосоми (XX), а чоловіки — одну X і одну Y-хромосому (XY). Така система визначення статі називається XY-системою.
X-хромосома містить понад тисячу генів, більшість з яких не пов’язані зі статтю.
Y-хромосома містить небагато генів, зокрема SRY-ген, який запускає розвиток чоловічих статевих ознак.
Чоловіки є гетерогаметною статтю (XY), бо продукують два типи гамет: з X або Y хромосомою. Жінки — гомогаметна стать (XX), всі їхні яйцеклітини містять лише X-хромосому.
- Хромосомні аномалії та патології
Цитогенетичні дослідження показали, що хромосомні аберації є однією з провідних причин:
- викиднів та внутрішньоутробної загибелі плоду
- вроджених вад розвитку
- інтелектуальних порушень
- безпліддя та невиношування
- онкогенезу (наприклад, хронічний мієлолейкоз пов’язаний з філадельфійською хромосомою – транслокацією між хромосомами 9 і 22)
Найбільш відомими синдромами, пов’язаними з чисельними абераціями, є:
Синдром Дауна (трисомія 21 хромосоми)
Синдром Клайнфельтера (47, XXY)
Синдром Тернера (45, X0)
Синдром Патау (трисомія 13) і Едвардса (трисомія 18)
- Сучасна роль цитогенетики
Цитогенетика відіграє важливу роль у пренатальній діагностиці, репродуктивній медицині, генетичному консультуванні, онкології, а також у фундаментальних дослідженнях розвитку.
Данило Ігнатенко
