Обнаруживаемые в геноме человека 24 типа хромосом легко распознаются на цитологическом уровне множеством специфических методов окрашивания. Часто используют три метода окрашивания, разделяющие хромосомы человека. Ранее в статьях на нашем сайте МедУнивер мы познакомились с окраской хромосом методом Гимзы (G-окраска), наиболее часто используемой в клинических лабораториях. Для специфических целей в некоторых лабораториях используют другие окраски.
Окраска Q. В этом методе используют препараты акрихина (или подобных) и применяют флюоресцентную микроскопию. Хромосомы окрашиваются в виде специфических наборов светлых и темных полос (Q-полосы), светлые полосы почти точно соответствуют темным полосам при G-окраске. Q-, а также С-окраска особенно полезны для выявления редких вариантов строения хромосом или окраски, называемых гетероморфизмом.
Такие варианты обычно безобидны с клинической точки зрения и отражают различия в объеме или типе сателлитных последовательностей ДНК в конкретном положении на хромосоме.
Окраска R. Если хромосомы перед окрашиванием специально обработать (например, нагреть), полученные темные и светлые полосы будут противоположны таковым при G- или Q-окрасках и, соответственно, называются R-полосами. R-окраска позволяет легче анализировать области, плохо красящиеся при G- или Q-окрасках. Это стандартный метод в некоторых лабораториях, особенно в Европе.
Для идентификации хромосом человека, окрашенных любым из трех упомянутых методов, принята единая международная система классификации хромосом. На рисунке приведена схема (идеограмма) окраски нормальных хромосом человека в метафазе, иллюстрирующая набор темных и светлых полос, используемый для идентификации хромосом. Последовательность полос в каждой хромосоме перечисляется на обоих плечах от центромеры к теломере.
При использовании этой системы нумерации может быть точно и однозначно указана позиция любой конкретной полосы, также как последовательности ДНК или гена, и участие ее в хромосомной аномалии.
По положению центромеры хромосомы человека часто классифицируют на три типа, которые легко различаются в метафазе : метацентрические хромосомы, с более или менее центральным расположением центромеры и плечами приблизительно равной длины; субметацентрические хромосомы, с центромерой, смещенной от центра, и плечами, четко отличающимися по длине; и акроцентрические хромосомы, с центромерой, расположенной около одного конца.
Потенциальный четвертый тип хромосом, телоцентрический, с центромерой на одном конце и единственным плечом, не представлен в нормальном кариотипе человека, но иногда бывает при хромосомных перестройках и часто встречается у некоторых других видов. Акроцентрические хромосомы человека (хромосомы 13, 14, 15, 21 и 22) имеют небольшие, отчетливые массы хроматина, известные как спутники, присоединенные к их коротким плечам тонкими нитями (вторичными перетяжками).
Спутничные нити этих пяти хромосом содержат сотни генов, кодирующих рРНК (основной компонент рибосом), а также различные повторяющиеся последовательности.
В конкретных ситуациях может быть использовано множество специализированных методов.
Окраска С специфично окрашивает околоцентромерную область каждой хромосомы и другие участки, содержащие конститутивный гетерохроматин, а именно смежные с центромерой области хромосом lq, 9q и 16q и дистальную часть длинного плеча Y-хромосомы (Yq). Гетерохроматин — тип хроматина, который всегда остается в конденсированном состоянии и окрашивается в интерфазных клетках.
Окраска высокого разрешения (также называемая прометафазной окраской) получается окрашиванием G- или R-методом хромосом, полученных на ранней стадии митоза (в профазе или прометафазе), когда они находятся в сравнительно неконденсированном состоянии. Окраска высокого разрешения особенно полезна при подозрении на аномалии тонкой структуры хромосомы; некоторые лаборатории стандартно используют прометафазную окраску.
Прометафаза деления позволяет выявить от 550 до 850 и даже более полос в гаплоидном наборе хромосом, тогда как на стандартном препарате метафазы видно только около 450 полос. Очевидно увеличение диагностической точности, получаемой при анализе более длинных хромосом.
Ломкие участки — неокрашиваемые промежутки, иногда наблюдаемые в характерных местах в различных хромосомах. Чтобы обнаружить ломкие участки, обычно необходимо подвергать клетки воздействию особых условий выращивания или химических веществ, изменяющих или тормозящих синтез ДНК. Известно множество наследуемых вариантов ломких участков.
Наиболее очевидно клиническое значение ломких участков на длинном плече Х-хромосомы у мальчиков с часто встречающейся специфической формой сцепленной с полом умственной отсталости, а также у некоторых женщин — носителей этого генетического дефекта.
Обнаружение ломкого участка в Х-хромосоме — диагностическая процедура, специфичная для синдрома ломкой Х-хромосомы, хотя в большинстве лабораторий этот тест заменен или дополнен молекулярным тестированием для обнаружения экспансии тринуклеотидного повтора CGG в гене этого заболевания FMR1.
