Презентация Цитогенетический метод изучения генетики человека онлайн

Содержание слайда: МЗ РФ ВГМУ «Цитогенетический метод изучения генетики человека» Выполнила: д.м.н., проф. Каредина В.С 2013г

Содержание слайда: Методы изучения генетики человека Клинико – генеалогический Близнецовый Популяционно – статистический Цитогенетический Метод генетики соматических клеток Биохимический метод Молекулярно – генетические Метод приемных детей Антропометрический Дерматоглифика

Содержание слайда: 4. Цитогенетический метод. 4. Цитогенетический метод.   Основа метода — микроскопическое изучение хромосом человека. Цитогенетические исследования стали широко использоваться с начала 20-х гг. XX в. для изучения морфологии хромосом человека подсчета хромосом, культивирования лейкоцитов для получения метафазных пластинок.

Содержание слайда: Развитие современной цитогенетики человека связано с именами цитологов Д.Тио и А.Левана. В 1956 г. они первыми установили, что у человека 46 (а не 48, как думали раньше) хромосом, что положило начало широкому изучению митотических и мейотических хромосом человека. В 1959 г. французские ученые Д. Лежен, Р.Тюрпен и М. Готье установили хромосомную природу болезни Дауна. В последующие годы были описаны многие другие хромосомные синдромы, часто встречающиеся у человека.

Содержание слайда: Суть цитогенетических методов заключается в микроскопическом анализе хромосом, позволяющем выявить числовые и структурные изменения хро­мосомного набора (кариотипа), так называемые хромосомные и геномные мутации. В 50-х годах XX в. использование цитогенетических методов послужило толчком к открытию этиологии нового класса заболеваний у человека — хромосомных болезней. Суть цитогенетических методов заключается в микроскопическом анализе хромосом, позволяющем выявить числовые и структурные изменения хро­мосомного набора (кариотипа), так называемые хромосомные и геномные мутации. В 50-х годах XX в. использование цитогенетических методов послужило толчком к открытию этиологии нового класса заболеваний у человека — хромосомных болезней.

Содержание слайда: В 1959 г. впервые появились сообщения о специфических изменениях числа хромосом при синдроме Дауна (добавочная 21-я хромосома), аномалиях в системе половых хромосом. Далее, в течение достаточно короткого периода времени описаны и другие хромосомные болезни. Цитогенетические методы стали широко входить в медицину. Было выявлено, что множественные пороки развития у новорожденных часто обусловлены нарушением хромосом. В 1959 г. впервые появились сообщения о специфических изменениях числа хромосом при синдроме Дауна (добавочная 21-я хромосома), аномалиях в системе половых хромосом. Далее, в течение достаточно короткого периода времени описаны и другие хромосомные болезни. Цитогенетические методы стали широко входить в медицину. Было выявлено, что множественные пороки развития у новорожденных часто обусловлены нарушением хромосом.

Содержание слайда: Значительная часть хромосомных и геном-ных мутаций выявлена у мертворожденных и спонтанно абортированных эмбрионов. Ста-ла развиваться и цитогенетика злокачест-венных опухолей человека. Значительная часть хромосомных и геном-ных мутаций выявлена у мертворожденных и спонтанно абортированных эмбрионов. Ста-ла развиваться и цитогенетика злокачест-венных опухолей человека. Цитогенетика стала важнейшим разделом практической медицины. В настоящее время Цитогенетический метод применяется для диагностики хромосомных болезней, составления генетических карт хромосом, изучения мутационного процесса и других проблем генетики человека.

Содержание слайда: Методы цитогенетического исследования Методы цитогенетического исследования можно условно подразделить на: прямые методы — это методы получения препаратов делящихся клеток без культивирования. непрямые методы — это получение препаратов хромосом из клеток, культивированных в искусственных питательных средах.

Содержание слайда: прямые методы — это методы получения препаратов делящихся клеток без культивирования: Прямые методы позволяют проводить хромосомный анализ клеток опухолей, но в основном используются для изучения костного мозга. Костный мозг получают при стернальной пункции, помещают его в питательную среду, добавляют колхицин (он останавливает деление клеток на стадии метафазы митоза), инкубируют клетки около 2—3 ч при 37 °С, а затем готовят препараты хромосом. прямые методы — это методы получения препаратов делящихся клеток без культивирования: Прямые методы позволяют проводить хромосомный анализ клеток опухолей, но в основном используются для изучения костного мозга. Костный мозг получают при стернальной пункции, помещают его в питательную среду, добавляют колхицин (он останавливает деление клеток на стадии метафазы митоза), инкубируют клетки около 2—3 ч при 37 °С, а затем готовят препараты хромосом.

Содержание слайда: непрямые методы — это получение препа-ратов хромосом из клеток, культивирован-ных в искусственных питательных средах. Наиболее простым и доступным методом является анализ хромосом лимфоцитов периферической крови человека на стадии метафазы. Для этого используется цельная периферическая кровь, полученная при соблюдении стерильных условий, в кол-ве 1,0 мл. Кровь помещают в питательную среду с добавлением митогена ФГА (фитогемагглютинина), стимулирующего митотическое деление лимфоцитов. непрямые методы — это получение препа-ратов хромосом из клеток, культивирован-ных в искусственных питательных средах. Наиболее простым и доступным методом является анализ хромосом лимфоцитов периферической крови человека на стадии метафазы. Для этого используется цельная периферическая кровь, полученная при соблюдении стерильных условий, в кол-ве 1,0 мл. Кровь помещают в питательную среду с добавлением митогена ФГА (фитогемагглютинина), стимулирующего митотическое деление лимфоцитов.

Содержание слайда: Далее культура по­мещается в термостат и при 37 °С культивируется 48—72 ч. Далее культура по­мещается в термостат и при 37 °С культивируется 48—72 ч. За 2 ч до окончания культивирования вводится колхицин. Приготовление препаратов хромосом проводится по общепринятым методам, описанным в соответствующих лабораторных справочниках.

Содержание слайда: Препараты хромосом можно получать и из других клеток и тканей, используя различные модификации описанного метода культивирования лимфоцитов. Так, в пренатальной диагностике наиболее часто используют получение хромосом из клеток ворсин хориона, плаценты, пуповинной крови и амниотической жидкости, эмбрио-нальных органов. Разработаны различные варианты приготовления препаратов хромо-сом путем «прямых» методов, краткосрочной культивации, культивирования в течение 2—3 сут и, наконец, длительного культивирова-ния в течение нескольких недель. Препараты хромосом можно получать и из других клеток и тканей, используя различные модификации описанного метода культивирования лимфоцитов. Так, в пренатальной диагностике наиболее часто используют получение хромосом из клеток ворсин хориона, плаценты, пуповинной крови и амниотической жидкости, эмбрио-нальных органов. Разработаны различные варианты приготовления препаратов хромо-сом путем «прямых» методов, краткосрочной культивации, культивирования в течение 2—3 сут и, наконец, длительного культивирова-ния в течение нескольких недель.

Содержание слайда: Очень важным моментом для анализа хромосом является их окрашивание. Сплошное или равномерное окрашивание хромосом получило название рутинной окраски. Для рутинной окраски используют простые красители: азур-эозин или краситель Гимза. Очень важным моментом для анализа хромосом является их окрашивание. Сплошное или равномерное окрашивание хромосом получило название рутинной окраски. Для рутинной окраски используют простые красители: азур-эозин или краситель Гимза. Методы дифференциального окрашивания пригодны для анализа хромосом, полученных из культур клеток любых тканей.

Содержание слайда: Цитогенетика включает: Цитогенетика включает: а. Методы экспресс-диагностики пола – определение Х- и Y- хроматина; б. Кариотипирование – определение количества и качества хромосом;

Содержание слайда: В клетках мужского организма Х- хромосома выполняет активную функцию, у женщин одна Х - хромосома играет важную роль и определяет развитие женского пола, а вторая находится в неактивном, спирализо-ванном состоянии (тельце Барра). В клетках мужского организма Х- хромосома выполняет активную функцию, у женщин одна Х - хромосома играет важную роль и определяет развитие женского пола, а вторая находится в неактивном, спирализо-ванном состоянии (тельце Барра). Оно представляет собой маленькую хорошо окрашивающуюся структуру на внутренней поверхности ядерной мембраны соматических клеток женщин (см рис.)

Содержание слайда:

Содержание слайда: Присутствие Х - хроматина в норме у женщин связано с инактивацией одной из двух Х - хромосом. При любом числе Х - хромосом в активном состоянии всегда будет только одна, другие будет образовывать тельце Барра. Половой хроматин в норме выявляется только у женщин и отсутствует у мужчин. Для выявления мужского Y-хроматина (F-тельце) используют люминесцентный микроскоп. Количество F - телец соответствует числу Y- хромосом. Присутствие Х - хроматина в норме у женщин связано с инактивацией одной из двух Х - хромосом. При любом числе Х - хромосом в активном состоянии всегда будет только одна, другие будет образовывать тельце Барра. Половой хроматин в норме выявляется только у женщин и отсутствует у мужчин. Для выявления мужского Y-хроматина (F-тельце) используют люминесцентный микроскоп. Количество F - телец соответствует числу Y- хромосом.  

Содержание слайда: Классификация хромосом человека по размеру и расположению центромеры

Содержание слайда: В 1960 г. в г. Денвере (США) была разработана первая Международная классификация хромосом человека. В 1960 г. в г. Денвере (США) была разработана первая Международная классификация хромосом человека. В ее основу легли размеры хромосом и положение первичной перетяжки — центромеры. Все хромосомы по форме разделены на метацентрические, субметацентрические и акроцентрические и подразделены на 7 групп, обозначен­ных латинскими буквами А, В, С, D, Е, F и G.

Содержание слайда: Каждая пара хромосом была наделена порядковым номером от 1 до 22, выделены отдельно и поименованы латинскими буквами — X и У половые хромосомы (см.Табл.) Каждая пара хромосом была наделена порядковым номером от 1 до 22, выделены отдельно и поименованы латинскими буквами — X и У половые хромосомы (см.Табл.) В 1971 г. на IV Пражской конферен­ции генетиков в дополнении к Денверской классификации были представлены методы дифференциальной окраски хромосом, благодаря которым каж­дая хромосома приобретает свой неповторимый рисунок, что помогает точной идентификации.

Содержание слайда: Основные сведения о морфологии хромосом человека получены при изучении их в метафазах митоза и профазе-метафазе мейоза. При этом важно, чтобы количество делящихся клеток, было достаточно высоко. Важнейшие цитогенетические работы выполнены на лимфоцитах периферической кро­ви, поскольку культивирование лим­фоцитов в течение 2-3 суток в присутствии фитогемагглютинина позволяет получить множество метафазных пластинок для хромосомного анализа. Основные сведения о морфологии хромосом человека получены при изучении их в метафазах митоза и профазе-метафазе мейоза. При этом важно, чтобы количество делящихся клеток, было достаточно высоко. Важнейшие цитогенетические работы выполнены на лимфоцитах периферической кро­ви, поскольку культивирование лим­фоцитов в течение 2-3 суток в присутствии фитогемагглютинина позволяет получить множество метафазных пластинок для хромосомного анализа.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Простая окраска обеспечивает групповую идентификацию хромосом. Используется она для количественного учета хромосомных аномалий при определении мутагенности среды (действия радиации, химических мутагенов и др.). С помощью этого типа окраски были открыты многие хромосомные болезни, а также хромосомные аберрации), вызывающие самопроизвольные аборты, врожденные пороки развития, канцерогенез и т.п. Простая окраска обеспечивает групповую идентификацию хромосом. Используется она для количественного учета хромосомных аномалий при определении мутагенности среды (действия радиации, химических мутагенов и др.). С помощью этого типа окраски были открыты многие хромосомные болезни, а также хромосомные аберрации), вызывающие самопроизвольные аборты, врожденные пороки развития, канцерогенез и т.п.

Содержание слайда: В 70-е гг. XX в. в медицинской практике начали применяться методы дифференциальногo окрашивания, выявляющие структурную разнородность хромосом по длине, что выражается в виде чередования светлых и темных полос (эу- и гетерохроматических районов). Отмечается, что протяженность и рисунок полос специфичны для каждой хромосомы. В 70-е гг. XX в. в медицинской практике начали применяться методы дифференциальногo окрашивания, выявляющие структурную разнородность хромосом по длине, что выражается в виде чередования светлых и темных полос (эу- и гетерохроматических районов). Отмечается, что протяженность и рисунок полос специфичны для каждой хромосомы.

Содержание слайда: Дифференциальное окрашивание хромосом можно проводить рядом способов. Первоначально использовали акрихин - иприт — флюоресцентное алкилирующее вещество (Q-метод). Действие его основано на способности метафазных хромосом дифференциально связывать флюорохромы. После окрашивания акрихин-ипритом сегменты приобретают яркое флюоресцирующее свечение. Для просмотра таких препаратов используют люминесцентный микроскоп. Дифференциальное окрашивание хромосом можно проводить рядом способов. Первоначально использовали акрихин - иприт — флюоресцентное алкилирующее вещество (Q-метод). Действие его основано на способности метафазных хромосом дифференциально связывать флюорохромы. После окрашивания акрихин-ипритом сегменты приобретают яркое флюоресцирующее свечение. Для просмотра таких препаратов используют люминесцентный микроскоп.

Содержание слайда: В дальнейшем был разработан способ окраски хромосом без флюоресцентных красителей. Это — G-окраска (краситель Гимза). После предварительной инкубации в солевом растворе хромосомы обрабатываются протеазой. В результате они приобретают сегментированный вид благодаря чередованию темно и светлоокрашенных участков. Механизм образования сегментов пока недостаточно ясен. Предполагается, что окрашенные сегменты — это гетерохроматиновые участки с повторяющимися последовательностями ДНК, а неокрашенные — эухроматиновые районы с кодирующими последовательностями ДHК (рис. 9). В дальнейшем был разработан способ окраски хромосом без флюоресцентных красителей. Это — G-окраска (краситель Гимза). После предварительной инкубации в солевом растворе хромосомы обрабатываются протеазой. В результате они приобретают сегментированный вид благодаря чередованию темно и светлоокрашенных участков. Механизм образования сегментов пока недостаточно ясен. Предполагается, что окрашенные сегменты — это гетерохроматиновые участки с повторяющимися последовательностями ДНК, а неокрашенные — эухроматиновые районы с кодирующими последовательностями ДHК (рис. 9). .

Содержание слайда: К разновидностям дифференциального окрашивания по методу Гимзы относятся R-окрашиваемость и С-окрашиваемость. Эти разновидности дифференциального окрашивания получают при определенном измене­нии времени инкубации препаратов, окрашенных по методу Гимзы. В первом случае распределение окрашенных и неокрашенных сегментов будет обратным тому, что наблюдается при G и Q-окрашивании. К разновидностям дифференциального окрашивания по методу Гимзы относятся R-окрашиваемость и С-окрашиваемость. Эти разновидности дифференциального окрашивания получают при определенном измене­нии времени инкубации препаратов, окрашенных по методу Гимзы. В первом случае распределение окрашенных и неокрашенных сегментов будет обратным тому, что наблюдается при G и Q-окрашивании.

Содержание слайда: На R-окрашенных хромосомах гетерохрома-тиновые и околоцентромерные районы остаются светлыми. В случае же С-окраски выявляются районы структурного гетеро-хроматина, наиболее устойчивого к химичес-ким и физическим по­вреждениям. В аутосо-мах и Х-хромосомах человека эти районы локализо­ваны в околоцентромерных участках, а в Y-хромосоме — в дистальной половине длинного плеча. Наиболее круп-ные блоки С-хроматина имеются в аутосомах 1, 9 и 16 в области их вторичных перетяжек, а также в Y-хромосоме. На R-окрашенных хромосомах гетерохрома-тиновые и околоцентромерные районы остаются светлыми. В случае же С-окраски выявляются районы структурного гетеро-хроматина, наиболее устойчивого к химичес-ким и физическим по­вреждениям. В аутосо-мах и Х-хромосомах человека эти районы локализо­ваны в околоцентромерных участках, а в Y-хромосоме — в дистальной половине длинного плеча. Наиболее круп-ные блоки С-хроматина имеются в аутосомах 1, 9 и 16 в области их вторичных перетяжек, а также в Y-хромосоме.

Содержание слайда: Самыми мелкими центромерными блоками обладают Y-хромосома и аутосома 2 (см рис.). Одной из особенностей хромосом человека является асинхронность (неодновременность) репликации по длине. В каждой хромосоме есть рано и поздно реплицирующиеся участки. Для выявления последовательности репли­кации применяется 5-бромдезоксиуридин — аналог тимина. Включившие его участки окрашиваются слабо. Самыми мелкими центромерными блоками обладают Y-хромосома и аутосома 2 (см рис.). Одной из особенностей хромосом человека является асинхронность (неодновременность) репликации по длине. В каждой хромосоме есть рано и поздно реплицирующиеся участки. Для выявления последовательности репли­кации применяется 5-бромдезоксиуридин — аналог тимина. Включившие его участки окрашиваются слабо.

Содержание слайда: Применяется 5-бром-дезоксиуридин и для дифференциальной окраски сестринских хроматид, если он вводится на полный клеточный цикл. В этом случае вновь образуемая хроматида, включит этот аналог тимина и будет окрашена слабо, а другая (старая) окрасится интенсивно (см рис.). Этот метод позволяет выявлять участки обмена между сестринскими хроматида-ми (СХО). При воздействии различными мута­генными факторами число СХО уве­личивается, следовательно, этот метод пригоден для изучения мутационного процесса у человека. Применяется 5-бром-дезоксиуридин и для дифференциальной окраски сестринских хроматид, если он вводится на полный клеточный цикл. В этом случае вновь образуемая хроматида, включит этот аналог тимина и будет окрашена слабо, а другая (старая) окрасится интенсивно (см рис.). Этот метод позволяет выявлять участки обмена между сестринскими хроматида-ми (СХО). При воздействии различными мута­генными факторами число СХО уве­личивается, следовательно, этот метод пригоден для изучения мутационного процесса у человека.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Успехи молекулярной цитогенетики человека позволяют разрабатывать новые методы изучения хромосом. Так, следует отметить метод флюоресценной гибридизации in situ (FISН), который дает возможность исследовать широкий круг вопросов: от локализации гена до расшифровки сложных перестроек между несколькими хромосомами. Метод FISН может применяться и для диагностики анеуплоидий в интерфазных ядрах. Успехи молекулярной цитогенетики человека позволяют разрабатывать новые методы изучения хромосом. Так, следует отметить метод флюоресценной гибридизации in situ (FISН), который дает возможность исследовать широкий круг вопросов: от локализации гена до расшифровки сложных перестроек между несколькими хромосомами. Метод FISН может применяться и для диагностики анеуплоидий в интерфазных ядрах.

Содержание слайда: Таким образом, соединение цитогенетических и молекулярно -генетических методов в генетике человека делает почти неограниченными возможности диагностики хромосомных аномалий. Таким образом, соединение цитогенетических и молекулярно -генетических методов в генетике человека делает почти неограниченными возможности диагностики хромосомных аномалий.

Содержание слайда: Цитогенетические методы сразу же нашли практическое применение в диагностике хромосомных болезней. Клиническая картина при хромосомных синдромах достаточно специфична, но есть и стертые формы, трудные для клинической диагностики. Их невозможно клинически дифференцировать. В этих ситуациях определяющей является цитогенетическая диагностика. Особое значение эти методы имеют при оказании помощи больным педиатрического, акушерско-гинекологического и эндокринологического профилей. Цитогенетические методы сразу же нашли практическое применение в диагностике хромосомных болезней. Клиническая картина при хромосомных синдромах достаточно специфична, но есть и стертые формы, трудные для клинической диагностики. Их невозможно клинически дифференцировать. В этих ситуациях определяющей является цитогенетическая диагностика. Особое значение эти методы имеют при оказании помощи больным педиатрического, акушерско-гинекологического и эндокринологического профилей.

Содержание слайда: Все вопросы назначения того или иного цитогенетического исследования осуществляются при медико-генетическом консультировании. В целом же, все практические проблемы, решаемые лабораторными цитогенетическими методами, можно свести к следующим: Все вопросы назначения того или иного цитогенетического исследования осуществляются при медико-генетическом консультировании. В целом же, все практические проблемы, решаемые лабораторными цитогенетическими методами, можно свести к следующим:

Содержание слайда: подозрение на хромосомную болезнь по клинической симптоматике; подозрение на хромосомную болезнь по клинической симптоматике; наличие у ребенка множественных врожденных пороков развития, не относящихся к генному синдрому; многократные спонтанные аборты, мертворождения или рождение детей с врожденными пороками развития; нарушение репродуктивной функции неясного генеза у женщин и мужчин (первичная аменоррея, бесплодный брак и др.);

Содержание слайда: существенная задержка умственного и физического развития ребенка; существенная задержка умственного и физического развития ребенка; пренатальная диагностика (риск по возрасту, в связи с наличием транслокации у родителей при рождении предыдущего ребенка с хромосомной болезнью); подозрение на синдромы, характеризующи-еся хромосомной нестабильностью; лейкозы (для дифференциальной диагностики, оценки эффективности лечения и прогноза течения);

Содержание слайда: Оценка мутагенных воздействий (радиационных, химических). Оценка мутагенных воздействий (радиационных, химических). Участие цитогенетиков в анализе трудных с диагностической точки зрения случаев часто приводит к более точной диагностике и, соответственно, к своевременному лечению и предупреждению рождения больного ребенка