CYTOGENETICS: KASAYSAYAN, KUNG ANO ANG PAG-AARAL, DISKARTE, APLIKASYON - BIOLOGY - 2025

Ang cytogenetic ay ang pag-aaral ng morpolohiya, istraktura at pag-andar ng mga kromosom, kabilang ang kanilang mga pagbabago sa somatic cell division, o mitosis, at sa panahon ng reproductive cell division, o meiosis.

Sinusuri din ng Cytology ang mga kadahilanan na nagdudulot ng mga pagbabago sa chromosomal, kabilang ang mga pathological, na lumilitaw mula sa isang henerasyon hanggang sa isa pa, at mga ebolusyonaryo, na kumikilos sa maraming henerasyon.

Pinagmulan: pixabay.com

Kasaysayan

Ang hindi malilimot na taon at mga kaganapan sa kasaysayan ng mga cytogenetics ay ang mga sumusunod:

- Noong 1842, napansin ni Karl Wilhelm von Nägeli ang "lumilipas na mga selula ng stem", na tinawag na mga chromosom.

- Noong 1875, kinilala ng Eduard Strasburger ang mga kromosom sa mga halaman. Noong 1979, ginawa ito ng Walther Flemming sa mga hayop. Pinagsama ng Flemming ang mga salitang chromatin, prophase, metaphase, anaphase, at telophase.

- Noong 1888, pinangunahan ni W. Waldeyer ang salitang chromosome.

- Noong 1893, inilathala ni Oscar Hertwig ang unang teksto sa mga cytogenetics.

- Noong 1902, natuklasan nina Theodor Boveri at Walter Sutton ang mga kromosom na homologous.

- Noong 1905, kinilala ng Nettie Stevens ang Y chromosome.

- Noong 1937, pinigilan nina Albert Blakeslee at AG Avery ang metaphase na may colchicine, lubos na pinadali ang pagmamasid sa mga kromosoma.

- Noong 1968, inilarawan ni Torbjörn Caspersson at mga kasosyo ang mga bandang Q. Noong 1971, inilarawan nina Bernard Dutrillaux at Jerome Lejeune ang mga bandang R.

- Noong 1971, ang mga banda ng C ay napag-usapan sa isang kumperensya tungkol sa nomenclature ng chromosome ng tao.

- Noong 1975, inilarawan ng Goodpasture at SE Bloom ang pagnanasa ng Ag-NOR.

- Noong 1979, inilarawan ni Jorge Yunis ang mga pamamaraan ng mataas na resolusyon para sa mga bandang G.

- Noong 1986-1988, binuo nina Daniel Pinkel at Joe Grey ang FISH (fluorescent sa situ hybridization) na pamamaraan.

- Noong 1989, si Hermann - Josef Lüdecke microdissected chromosomes.

- Noong 1996, inilarawan nina Evelyn Schröck at Thomas Ried ang multichromatic spectral karyotypic typing.

Mga natuklasan sa mga tao

Noong 1914, iminungkahi ni Theodor Boveri na ang kanser ay maaaring dahil sa mga pagbabago sa chromosomal. Noong 1958, napansin ni Charles E. Ford ang mga abnormalidad ng chromosomal sa panahon ng leukemia.

Noong 1922, inilathala ng Theophilus Painter na ang mga tao ay may 48 kromosom. Tumagal hanggang 1956 para kina Jo Hin Tjio at Albert Levan upang maitaguyod na mayroon talaga silang 46 na kromosom.

Noong 1932, iminungkahi ni PJ Waardenburg, nang hindi pinatunayan ito, na ang Down syndrome ay maaaring maging resulta ng isang pag-abala ng chromosomal. Noong 1959, ipinakita ni Jerome Lejeune ang pagkakaroon ng isang labis na somatic chromosome sa mga pasyente na may Down syndrome.

Gayundin noong 1959, iniulat ni Charles E. Ford na ang mga kababaihan na may Turner syndrome ay kulang sa isa sa dalawang X kromosoma, habang natuklasan nina Patricia Jacobs at John Strong ang pagkakaroon ng isang karagdagang X kromosoma sa mga kalalakihan na may Klinefelter syndrome.

Noong 1960, inilarawan nina JA Böök at Berta Santesson ang triploidy, inilarawan ni Klaus Patau ang trisomy 13, at inilarawan ni John Edwards ang trisomy 18.

Noong 1969, natuklasan ni Herbert Lubs ang Fragile X syndrome. Sa parehong taon, ang amniocentesis ay nagsimulang magamit para sa diagnosis ng cytogenetic.

Larangan ng pag-aaral

Pinag-aaralan ng mga cytogeneticists ang ebolusyon ng chromosomal ng mga bagay na may buhay, gamit ang karyotypes upang gawin ang pagsusuri ng phylogenetic at lutasin ang mga problema sa taxonomic.

Bilang karagdagan, sinisiyasat nila ang mga epidemiological na aspeto ng mga aberrasyon ng chromosomal ng tao at ang mga kadahilanan sa kapaligiran na gumagawa ng mga ito, mag-diagnose at magpapagamot sa mga pasyente na apektado ng mga abnormalidad ng chromosomal, at bumuo ng mga diskarte sa molekular upang matukoy ang istruktura, pag-andar, at paglaki ng mga kromosoma.

Moromolohiya ng Chromosome

Ang bawat kromosom ay binubuo ng dalawang chromatids, na gaganapin ng isang constriction na tinatawag na centromere. Ang mga seksyon ng chromosome na nagsisimula mula sa sentromere ay tinatawag na mga armas.

Ang mga Chromosome ay tinatawag na metacentric kapag mayroon silang sentromere sa kanilang gitna; submetacentric kung mayroon silang bahagyang malayo sa gitna, upang ang kabaligtaran ng mga braso ay hindi pantay na haba; acrocentric kung ang centromere ay malapit sa isa sa mga labis na labis; at telocentric kung ang sentromere ay nasa isang dulo lamang ng chromosome.

Mga pamamaraan: pagproseso ng sample

Ang mga hakbang na dapat gawin upang maproseso ang mga halimbawa ay ang mga sumusunod.

Pagkuha ng sample

Pagkuha ng kinakailangang tisyu, iniimbak ito sa daluyan at sa angkop na mga panaksan.

Kultura

Maliban sa mga halimbawa para sa pagsusuri ng FISH, ang isang panahon ng kultura sa pagitan ng isang araw at ilang linggo ay kinakailangan bago anihin.

Inani

Ito ay ang pagkuha ng mga cell sa metaphase.

Ang pagtigil sa mitosis

Ang pamantayang pagsusuri ng cytogenetic ay nangangailangan ng pagtigil sa mitosis upang ang mga selula ay mananatili sa metaphase, gamit ang colchicine o Colcemid®.

Paggamot ng hypotonic

Pinatataas nito ang dami ng mga cell, na nagpapahintulot sa mga kromosom na palawakin.

Pag-aayos

3: 1 methanol-acetic acid ay ginagamit upang alisin ang tubig mula sa mga cell, pinapatigas ang mga lamad at chromatin para sa paglamlam.

Paghahanda ng sheet

Ang mga nakapirming cell ay kumakalat sa mga slide ng mikroskopyo, pagkatapos nito ay tuyo.

Paglamlam ng kromo

Mayroong maraming mga pamamaraan ng paglamlam upang makilala ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga kromosoma. Ang pinakakaraniwan ay ang G.

Pagsusuri ng mikroskopiko

Pinapayagan kang pumili ng angkop na mga cell upang obserbahan at kunan ng litrato ang mga kromosom.

Paghahanda ng mga karyograms

Batay sa mga larawan ng mga cell sa metaphase, ang mga larawan ng hanay ng mga kromosom ng isang kinatawan na cell ay binubuo para sa pag-aaral sa paglaon.

Mga banda ng Chromosome

Mayroong apat na uri ng mga banda ng chromosomal: heterochromatic band; mga banda ng euchromatic, mga rehiyon ng pag-aayos ng nucleolus (NOR); kinetochores.

Ang mga bandang Heterochromatic ay lilitaw bilang mga bloke ng discrete. Nakaugnay ito sa heterochromatin, na naglalaman ng lubos na paulit-ulit na mga pagkakasunud-sunod ng DNA na kumakatawan sa maginoo na mga gene at hindi decondensyado sa interface.

Ang mga bandang Euchromatic ay binubuo ng isang serye ng mga alternating na mga segment na o hindi apektado sa pamamagitan ng paglamlam. Ang mga banda na ito ay naiiba sa laki, na bumubuo ng mga natatanging pattern na katangian ng bawat pares ng mga chromosom ng isang species, na ginagawang kapaki-pakinabang sa kanila para sa pagkilala sa mga chromosomal na mga pagsasalin at pagbabagong-anyo.

Ang mga NOR ay mga segment ng chromosom na naglalaman ng daan-daang o libu-libong mga ribenomal na RNA genes. Karaniwang nakikita sila bilang mga konstriksyon.

Ang mga Kinetochores ay ang mga nagbubuklod na site ng microtubule spindle sa mga chromosom.

Paglamlam ng banda ng Chromosomal

Ang Chromosome banding ay binubuo ng mga pamamaraan ng paglamlam na nagpapakita ng mga pattern ng paayon na pagkita ng kaibahan (ilaw at madilim na mga rehiyon) na hindi makikita sa kabilang banda. Ginagawang posible ang mga pattern na ito upang ihambing ang iba't ibang mga species at pag-aralan ang mga pagbabago sa ebolusyon at pathological sa antas ng chromosome.

Ang mga paraan ng pag-aayos ng Chromosome ay nahahati sa mga gumagamit ng paglamlam ng pagsipsip, karaniwang mga pigment ng Giemsa, at ang mga gumagamit ng fluorescence. Ang mga pamamaraan ng paglamlam ng pagsipsip ay nangangailangan ng isang paunang paggamot sa pisika-kemikal, tulad ng inilarawan sa "Sample Processing."

Ang ilang mga uri ng banding pinapayagan ang katibayan ng mga pattern ng mga pinaghihigpitan na mga rehiyon ng chromosome na may kaugnayan sa mga pag-aari ng pagganap. Pinapayagan ng iba na ang paggunita ng mga pagkakaiba sa pagitan ng mga homologous chromosome na posible upang makilala ang mga segment.

Mga banda ng C

Ang C-band ay nagmumula sa karamihan ng mga bandang heterochromatic, ginagawa itong unibersal na pamamaraan upang ipakita ang pagkakaroon ng heterochromatin sa mga chromosom. Ang iba pang mga pamamaraan ay nakatanim lamang ng bahagi ng kabuuang heterochromatin, na ginagawang mas kapaki-pakinabang ang mga ito kaysa sa C-banding upang makilala ang pagitan ng mga uri ng heterochromatin.

Q banda

Ang Q-banding ay ang pinakalumang diskarte sa paglamlam. Utang nito ang pangalan nito sa paggamit ng quinacrine. Mabisa ito anuman ang paraan ng paghahanda ng chromosome. Ito ay isang alternatibong pamamaraan sa G banding.Madalang ginagamit ito, ngunit ang pagiging maaasahan nito ay ginagawang kapaki-pakinabang kapag ang materyal ay mahirap o mahirap mag-banding.

G banda

Ang G-band, batay sa paggamit ng Giemsa at trypsin, ang pinaka ginagamit ngayon. Pinapayagan nito ang pagtuklas ng mga pagsasalin, pag-iikot, pagtanggal at pagkopya. Ito ang pinaka ginagamit na pamamaraan para sa pagkilala sa mga karyotypes sa mga vertebrates, na nagpapakita ng mga pagkakaiba sa pagitan ng mga kromosom na hindi mailalarawan batay lamang sa kanilang morpolohiya.

R banda

Ang band banding R ay gumagawa ng isang kabaligtaran pattern ng paglamlam na may paggalang sa G banding (light R band pantay na madilim G band at kabaligtaran). Lalo na kapaki-pakinabang ang bandang R para sa pag-highlight ng mga dulo ng chromosom, na kung saan ay bahagyang mantsa kapag ginagamit ang band na G.

Mga banda ng T

Ang T-band ay isang pagkakaiba-iba ng R-band na kung saan walang paglamlam sa karamihan ng mga interstitial band ng mga chromosom, upang ang mga terminal na rehiyon ng mga chromosome ay matindi ang mantsa.

Mga banda ng Ag-NOR

Ang Ag-NOR banding ay ginagamit upang hanapin ang mga NOR sa pamamagitan ng paglamlam ng pilak. Sa Ag-NOR banding, ang hindi aktibo na mga gen ng NOR ay maaaring hindi marumi. Samakatuwid, ang banding na ito ay ginagamit upang pag-aralan ang mga pagbabago sa aktibidad ng ribosomal genes sa panahon ng gametogenesis at pag-unlad ng embryonic.

Fluorescent sa situ hybridization (FISH)

Pinapayagan ng FISH banding ang mga kromosom na ma-visualize gamit ang mga probes na may fluorescently na may label. Pinapayagan ng teknolohiya ng FISH ang karyotypic analysis ng mga cell na hindi naghahati.

Pinapayagan ng FISH banding ang pagtuklas ng mga tukoy na pagkakasunud-sunod ng DNA sa mga chromosome, cell at tisyu. Samakatuwid, maaari itong magamit upang makita ang mga abnormalidad ng chromosomal na nagsasangkot ng maliit na mga segment ng DNA.

FISH banding ay naka-daan sa daan para sa dalawang mas sopistikadong mga pamamaraan na may kaugnayan, na kilala bilang parang multo karyotyping (SKY) at multicolour FISH (M-FISH).

Sa SKY at M-FISH, ginagamit ang mga fluorescent dyes, na magkasama ay gumagawa ng mga kumbinasyon ng mga kulay, isa para sa bawat kromosoma. Ang mga teknolohiyang ito ay naging kapaki-pakinabang sa pag-detect ng mga kumplikadong mga aberrasyon ng chromosomal, tulad ng mga nakikita sa ilang mga bukol at sa talamak na lymphoblastic leukemia.

Mga application medikal

- Cytogenetics ng cancer. Ang mga Chromosomal aberrations at aneuploidy ay pangkaraniwan sa mga bukol. Ang mga pag-translate ng Chromosomal ay maaaring magkaroon ng mga epekto sa carcinogen sa pamamagitan ng paggawa ng mga fusion protein. Ginagamit ang mga cytogenetics upang masubaybayan ang pag-unlad ng paggamot sa kanser.

- Mga site na malupit at chromosome fracture. Ang mga malupit na site ng chromosome ay maaaring humantong sa mga pathology tulad ng Fragile X syndrome. Ang pagkakalantad sa mga ahente ng cytotoxic ay maaaring maging sanhi ng bali ng chromosome. Ang mga carrier ng ilang mga autosomal mutations ay kulang sa kakayahang ayusin ang DNA na nasira sa panahon ng chromosome fracture.

- Maraming abnormalidad ng mga kromosom. Ang pagbilang ng Chromosome ay maaaring mag-diagnose ng mga trisomies, tulad ng isa na nagiging sanhi ng mga sindrom ng Down, Edwards, at Patau. Pinapayagan din nito ang diagnosis ng Turner at Klinefelter syndromes.

- Sa talamak na myelogenous leukemia, ang mga puting selula ng dugo ay may "Philadelphia chromosome". Ang hindi normal na kromosom na ito ay ang resulta ng pagsasalin ng mga kromosom 9 at 22.

Mga Sanggunian

1. Abbott, JK, Nordén, AK, Hansson, B. 2017. Ebolusyon ng chromosome ng sex: makasaysayang pananaw at pananaw sa hinaharap. Mga pamamaraan ng Royal Society B, 284, 20162806.
2. Cregan, ERC 2008. Lahat ng tungkol sa mitosis at meiosis. Pag-publish ng Mga Materyal na nilikha ng Guro, Huntington Beach, CA.
3. Gersen, SL, Keagle, MB, eds. 2013. Ang mga prinsipyo ng klinikal na cytogenetics. Springer, New York.
4. Gosden, JR, ed. 1994. Mga pamamaraan sa molekular na biyolohiya, Tomo 29. Mga protocol ng pagsusuri ng Chromosome. Humana Press, Totowa, NJ
5. Hughes, JF, Pahina, DC 2015.Ang biyolohiya at ebolusyon ng mga mammalian Y chromosome. Taunang Pagrepaso sa Mga Genetika, 49, 22.1–22.21.
6. Kannan, TP, Alwi, ZB 2009. Cytogenetics: nakaraan, kasalukuyan at hinaharap. Malaysian Journal of Medical Sciences, 16, 4-9.
7. Lawce, HJ, Brown, MG 2017. Cytogenetics: isang pangkalahatang-ideya. Sa: Ang Manu-manong Laboratory ng AGT Cytogenetics, Ikaapat na Edisyon. Arsham, MS, Barch, MJ, Lawce, HJ, eds. Wiley, New York.
8. Sacerdot, C., Louis, A., Bon, C., Berthelot, C., Crollius, HR 2018. Ebolusyon ng Chromosome sa pinagmulan ng genetic na vertebrate ng mga ninuno. Genome Biology, 19, 166.
9. Schubert, I. 2007. Ebolusyon ng Chromosome. Kasalukuyang Opinyon sa Plant Biology, 10, 109-115.
10. Schulz-Schaeffer, J. 1980. Cytogenetics - halaman, hayop, tao. Springer-Verlag, New York.