3.6. Цитогенетичні методи

3.6.1. Аналіз каріотипу

Принципи цитогенетичних досліджень сформувалися протягом 20–30-х років минулого століття на класичному об’єкті генетики – мушці дрозофілі та деяких рослинах. Метод полягає у мікроскопічному дослідженні хромосом на метафазній стадії мітозу. У людини найзручнішим об’єктом для цього виявилися культивовані в спеціальному розчині лімфоцити периферійної крові. Звичайно досліджувані клітини підлягають спеціальній обробці, в результаті якої хромосоми виявляються чіткими та віддаленими одна від одної. Важливим етапом є фарбування хромосом за допомогою різноманітних методик в залежності від мети дослідження. Це дає можливість підраховувати їх і аналізувати. Нормальний каріотип людини включає 46 хромосом, із яких 22 пари аутосом та 2 статеві хромосоми.

Мал. 26. Схематичний вигляд диференційно фарбованих хромосом людини Кожна хромосома при застосуванні особливого фарбника по своїй довжині виявляє чітке диференціювання на темні та світлі смуги – так звані диски. Послідовність розташування цих дисків, їхня форма строго специфічні для кожної хромосоми. (мал. 26).

Якщо порушення стосується статевих хромосом, то дослідження спрощується. У цьому випадку проводиться не аналіз усього каріотипу, а обстежуються соматичні клітини на наявність у них статевого хроматину. Статевий хроматин – це невелике дископодібне тільце, яке інтенсивно фарбується цитологічними барвниками. Воно виявляється в інтерфазних клітинних ядрах безпосередньо під ядерною мембраною. Статевий хроматин являє собою спіралізовану X-хромосому і утворюється у жінок ще в ранньому ембріогенезі до розвитку статевих залоз. Його наявність можна визначити у будь-яких тканинах. Частіше всього досліджуються епітеліальні клітини слизової оболонки щоки. У каріотипі нормальної жінки є дві X-хромосоми, і одна із них утворює тільце статевого хроматину. Кількість тілець статевого хроматину на одиницю менша, ніж число Х-хромосом у даної особини (мал. 27). У жінок, які мають каріотип 45[ХО] (Х–моносомія; синдром Шерешевського– Тернера), ядра клітин не мають статевого хроматину. При синдромі X– трисомії (47[XXX]) у жінки утворюються два тільця, у чоловіка з каріотипом 47[ХХY] (синдром Кляйнфельтера) є одне тільце (як у нормальних жінок).

Мал. 27. Статевий хроматин у ядрах клітин нормальних жінки (1) та чоловіка (2), а також у жінки з Х-трисомією (3)

Визначення статевого хроматину використовують і в судовій медицині, коли необхідно за плямами крові встановити статеву приналежність особи.

Аналіз каріотипу має широке застосування для вивчення морфології хромосом людини в нормі та при патології, визначення їх кількості, вивчення процесу старіння тканин тіла, діагностування різноманітних захворювань спадкової природи тощо. При необхідності він здійснюється разом з генеалогічним методом, коли цитологічні дані вдається пов’язати з фенотипічним проявом ознаки.

3.6.2. Генетика соматичних клітин

Найбільший інтерес для генетики людини представляє метод гібридизації соматичних клітин. Оскільки соматичні клітини несуть увесь обсяг спадкової інформації, цей метод дає змогу вивчати на них генетичні закономірності всього організму. Для дослідження звичайно використовують клітини сполучної тканини (фібробласти) або лімфоцити крові. Гібридизація культивованих разом соматичних клітин різних організмів здійснюється за допомогою вірусу парагрипу. Гібридизація можлива між клітинами не тільки організмів різних видів (людина – миша), а й різних типів (людина – комар). Гібридна клітина містить усі хромосоми обох батьківських клітин. Наприклад, гібридні клітини людини і миші мають 43 пари хромосом: 23 – від людини та 20 – від миші. Надалі відбувається поступове видалення хромосом того організму, клітини якого мають більш повільний темп розмноження. У гібридних клітин людини–миші видаляються хромосоми людини.

У гібридних клітинах функціонують хромосоми як людини, так і миші, гени яких детермінують (визначають) синтез відповідних ферментів. За умов диференціального фарбування морфологічно можна відрізнити кожну з хромосом. Якщо в гібридній клітині відсутня яка-небудь хромосома і не відбувається синтез певних ферментів, то можна припустити, що гени, які визначають синтез цих ферментів, локалізовані в ній. Таким чином, цей метод дозволяє встановлювати групи зчеплення у людини, а враховуючи делеції та транслокації, – з’ясовувати і послідовність розташування генів, тобто складати генетичні карти хромосом людини; досліджувати генні мутації, а також мутагенну та канцерогенну активність хімічних речовин, у тому числі новостворюваних ліків.

На підставі досліджень гібридних соматичних клітин виявлено, що ген групи крові за системою АВ0 знаходиться в 9-ій хромосомі, за системою MN – в 2-ій хромосомі, а за системою Rh – у 1-ій хромосомі.

Дослідження соматичних клітин людини з використанням спеціальних ДНК-маркерів дає змогу досить точно встановлювати локалізацію генів у хромосомах. Таким способом було визначено, що ген захворювання шкіри гіперкератозу (надмірного зроговіння епідермісу шкіри), знаходиться в 17-ій хромосомі, а ген хвороби Альцгеймера (стареча недоумкуватість) – у 21-ій. Здійснюється вивчення генетичної картини таких захворювань як цукровий діабет, шизофренія та інших.