Karyotyp-Test

Eine der Methoden der zytogenetischen Forschung zur Untersuchung von Chromosomen ist die Karyotypisierung. Die Analyse hat eine Reihe von Indikationen für die Durchführung sowie mehrere Typen.

Der Karyotyp ist ein Satz menschlicher Chromosomen. Er beschreibt alle Merkmale der Gene: Größe, Menge, Form. Normalerweise besteht das Genom aus 46 Chromosomen, von denen 44 autosomal sind, d. h. sie sind für Erbmerkmale (Haar- und Augenfarbe, Ohrenform usw.) verantwortlich. Das letzte Paar sind die Geschlechtschromosomen, die den Karyotyp bestimmen: Frauen 46XX und Männer 46XY.

Während des Diagnoseprozesses werden alle genomischen Anomalien identifiziert:

• Änderungen der quantitativen Zusammensetzung.
• Verstoß gegen die Struktur.
• Qualitätsverstoß.

Eine Karyotypisierung wird üblicherweise bei Neugeborenen durchgeführt, um genetische Anomalien festzustellen. Die Analyse ist auch für verheiratete Paare angezeigt, die eine Schwangerschaft planen. In diesem Fall ermöglicht die Studie die Identifizierung einer Genfehlpaarung, die zur Geburt eines Kindes mit Erbkrankheiten führen kann.

Arten der molekularen Karyotypisierung:

1. Gezielt

Es wird zur Bestätigung verschiedener Anomalien und Syndrome verschrieben. Es ermöglicht die Bestimmung der Ursachen für Schwangerschaftsverlust: gefrorener Fötus, Fehlgeburt, Abbruch aus medizinischen Gründen. Es bestimmt die Ätiologie eines zusätzlichen Chromosomensatzes bei Triploidie. Die Analyse erfolgt an Mikromatrizen mit 350.000 Markern, die in klinisch relevanten Chromosomenbereichen konzentriert sind. Die Auflösung dieser Untersuchung beträgt ab 1 Million bp.

2. Standard

Erkennt klinisch relevante Anomalien im Genom. Diagnostiziert Mikrodeletionssyndrome und Pathologien im Zusammenhang mit autosomal-dominanten Erkrankungen. Ermittelt die Ursachen von Chromosomenanomalien bei undifferenzierten Syndromen bei Patienten mit Entwicklungsstörungen, angeborenen Defekten, verzögerter psychomotorischer Entwicklung und Autismus.

Ermöglicht die Erkennung von Chromosomenanomalien in der pränatalen Phase. Die Methode ermittelt Aneuploidien und pathologische Mikrodeletionen beim Fötus. Die Untersuchung erfolgt auf einer Mikromatrix mit 750.000 hochdichten Markern, die alle wichtigen Bereiche des Genoms abdecken. Die Auflösung der Standard-Karyotypanalyse beträgt ab 200.000 bp.

3. Erweitert

Ermöglicht die Ermittlung der Ursachen von Chromosomenanomalien bei undifferenzierten Syndromen bei Kindern. Zeigt pathogene Deletionen, d. h. das Verschwinden von Chromosomenabschnitten und Duplikationen – zusätzliche Genkopien – auf. Diagnostiziert Abschnitte mit Verlust der Heterozygotie, Ursachen autosomal-rezessiver Pathologien.

Die erweiterte Chromosomen-Microarray-Analyse wird mit einem hochdichten Microarray durchgeführt, das mehr als 2,6 Millionen einzelne Marker mit hoher Dichte enthält. Die Auflösung dieser Studie ermöglicht die Abdeckung des gesamten Genoms und reicht von 50.000 bis 10.000 bp. Dadurch können alle Abschnitte des Gencodes mit höchster Präzision untersucht und kleinste strukturelle Anomalien identifiziert werden.

In der Regel wird eine Karyotypanalyse nach Anweisung eines Genetikers durchgeführt. Je nach ärztlicher Indikation kann eine der oben genannten Methoden verschrieben werden. Standardtests sind günstiger, werden aber äußerst selten verschrieben, da sie nur wenige Chromosomenanomalien aufdecken. Die gezielte Karyotypisierung ist eine teurere Analyse und wird daher bei klinischen Anzeichen von Syndromen und anderen Anomalien verschrieben. Die erweiterte Diagnostik ist die teuerste und aussagekräftigste, da sie eine vollständige Untersuchung aller 23 Chromosomensätze ermöglicht.

Wo kann ich einen Karyotyptest machen lassen?

Die Chromosomen-Microarray-Analyse wird im Auftrag eines Genetikers durchgeführt. Ziel der Studie ist es, das Genom des Patienten zu untersuchen und eventuelle Anomalien in seiner Struktur zu identifizieren.

Chromosomen sind DNA-Stränge, deren Anzahl und Struktur für jede Art spezifisch ist. Der menschliche Körper enthält 23 Chromosomenpaare. Ein Paar bestimmt das Geschlecht: Frauen haben 46XX-Chromosomen, Männer 46XY-Chromosomen. Die übrigen Gene sind Autosomen, also nicht-sexuell.

Merkmale der Karyotypisierung:

• Die Analyse wird einmalig durchgeführt, da sich der Chromosomensatz im Laufe des Lebens nicht verändert.
• Ermöglicht Ihnen, die Ursachen für Fortpflanzungsprobleme bei Ehepartnern zu ermitteln.
• Diagnostiziert mehrere Entwicklungsstörungen bei Kindern.
• Erkennt genetische Anomalien.

Der Karyotyp wird in einem spezialisierten medizinischen Labor oder einem genetischen Zentrum ermittelt. Die Untersuchung wird von einem qualifizierten Arzt durchgeführt. Die Tests sind in der Regel innerhalb von 1-2 Wochen fertig. Die Ergebnisse werden von einem Genetiker entschlüsselt.

Hinweise für das Verfahren Karyotypentest

Das Karyotypisierungsverfahren wird Neugeborenen verschrieben, um genetische Anomalien und Erbkrankheiten zu identifizieren, sowie Männern und Frauen in der Phase der Schwangerschaftsplanung. Darüber hinaus gibt es eine Reihe weiterer Indikationen für die Analyse:

• Männliche und weibliche Unfruchtbarkeit unbekannter Ursache.
• Männliche Unfruchtbarkeit: schwere und nicht-obstruktive Oligozoospermie, Teratozoospermie.
• Spontaner Schwangerschaftsabbruch: Fehlgeburten, eingefrorener Fötus, Frühgeburt.
• Primäre Amenorrhoe.
• Vorgeschichte früher Todesfälle bei Neugeborenen.
• Kinder mit Chromosomenanomalien.
• Kinder mit mehreren angeborenen Fehlbildungen.
• Die Eltern sind über 35 Jahre alt.
• Mehrere erfolglose Versuche einer künstlichen Befruchtung (IVF).
• Erbkrankheit bei einem der zukünftigen Elternteile.
• Hormonelle Störungen bei Frauen.
• Spermatogenese unbekannter Ätiologie.
• Blutsverwandte Ehen.
• Ungünstiges ökologisches Wohnumfeld.
• Langfristiger Kontakt mit Chemikalien, Strahlung.
• Schlechte Angewohnheiten: Rauchen, Alkohol, Drogen, Drogensucht.

Die Karyotypisierung von Kindern wird in folgenden Fällen durchgeführt:

• Angeborene Fehlbildungen.
• Geistige Behinderung.
• Verzögerte psychomotorische Entwicklung.
• Mikroanomalien und verzögerte psychosprachliche Entwicklung.
• Sexuelle Anomalien.
• Störung oder Verzögerung der sexuellen Entwicklung.
• Wachstumsverzögerung.
• Prognose zur Gesundheit von Kindern.

Eine Diagnostik wird allen Ehepartnern bereits bei der Schwangerschaftsplanung empfohlen. Die Analyse kann auch während der Schwangerschaft durchgeführt werden, d. h. als pränatale Chromosomenuntersuchung.

Wie sieht ein Karyotyp-Test aus?

Die Gesamtheit der Merkmale eines vollständigen Chromosomensatzes bildet den Karyotyp. Zur Systematisierung der Chromosomenanalyse wird die Internationale Zytogenetische Nomenklatur verwendet, die auf der Differenzialfärbung des Genoms zur detaillierten Beschreibung aller DNA-Stränge basiert.

Die Studie ermöglicht es uns, Folgendes zu identifizieren:

• Trisomie – es gibt ein drittes zusätzliches Chromosom im Paar.
• Monosomie – einem Chromosom fehlt ein Chromosom.
• Bei einer Inversion handelt es sich um die Umkehrung einer Region des Genoms.
• Unter Translokation versteht man die Bewegung von Abschnitten.
• Löschen ist der Verlust einer Region.
• Duplikation ist die Verdoppelung eines Fragments.

Die Ergebnisse der Analyse werden nach folgender Systematik erfasst:

1. Die Gesamtzahl der Chromosomen und der Satz der Geschlechtschromosomen betragen 46, XX; 46, XY.
2. Zusätzliche und fehlende Chromosomen werden angezeigt, zum Beispiel 47, XY, +21; 46, XY -18.
3. Der kurze Arm des Genoms wird mit dem Symbol p und der lange Arm mit q bezeichnet.
4. Translokation ist t und Deletion ist del, zum Beispiel 46,XX,del(6)(p12.3)

Die fertige Karyotypanalyse sieht folgendermaßen aus:

• 46, XX – normale Frau.
• 46, XY – normaler Mann.
• 45, X – Shereshevsky-Turner-Syndrom.
• 47 XXY – Klinefelter-Syndrom.
• 47, XXX – Trisomie des X-Chromosoms.
• 47, XX (XY), + 21 – Down-Syndrom.
• 47, XY (XX), + 18 – Edwards-Syndrom.
• 47, XX (XY), + 13 – Patau-Syndrom.

Zytogenetische Untersuchungen zeigen verschiedene Anomalien in der Struktur von DNA-Strängen. Die Analyse ermöglicht auch die Diagnose von Prädispositionen für viele Krankheiten: endokrine Pathologien, Bluthochdruck, Gelenkschäden, Herzinfarkt und andere.

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Vorbereitung

Bei der Karyotypanalyse werden Blutzellen verwendet. Daher ist es sehr wichtig, sich richtig auf die Diagnose vorzubereiten.

Die Vorbereitung auf einen Chromosomentest beginnt 2 Wochen vor der Durchführung und besteht darin, die Auswirkungen der folgenden Faktoren auf den Körper auszuschließen:

• Akute und chronische Erkrankungen.
• Einnahme von Medikamenten.
• Alkohol- und Drogenkonsum, Rauchen.

Zur Analyse werden 4 ml venöses Blut verwendet. Die Blutentnahme erfolgt auf nüchternen Magen.

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Technik Karyotypentest

Das menschliche Genom ist mit bloßem Auge nicht erkennbar. Chromosomen sind nur in bestimmten Phasen der Zellteilung unter dem Mikroskop sichtbar. Zur Bestimmung des Karyotyps werden mononukleäre Leukozyten, Hautfibroblasten oder Knochenmarkszellen verwendet. Zellen in der Metaphase der Mitose eignen sich für die Untersuchung. Die biologische Flüssigkeit wird mit Lithium und Heparin in ein Reagenzglas gegeben. Das Blut wird 72 Stunden lang kultiviert.

Die Kultur wird anschließend mit speziellen Substanzen angereichert, die die Zellteilung in der für die Diagnostik notwendigen Phase stoppen. Aus der Kultur werden Objektträger hergestellt, die anschließend untersucht werden. Zusätzliche Informationen über den Zustand des Genoms werden durch Färbung gewonnen. Jedes Chromosom weist eine Streifenbildung auf, die nach der Färbung deutlich sichtbar ist.

Bei einer klassischen Chromosomenuntersuchung wird die Färbung mit verschiedenen Farbstoffen und deren Mischungen durchgeführt. Der Farbstoff bindet unterschiedlich an einzelne Teile des Genoms, wodurch die Färbung ungleichmäßig wird. Dadurch entsteht ein Komplex von Quermarkierungen, die die lineare Heterogenität des Chromosoms widerspiegeln.

Grundlegende Färbemethoden:

• Q – liefert hochdetaillierte Bilder. Diese Methode wird Kaspersson-Färbung mit Chinacrin-Yperit genannt und erfolgt unter dem Fluoreszenzmikroskop. Sie dient der Analyse des genetischen Geschlechts, der Identifizierung von Translokationen zwischen X- und Y- sowie Y- und Autosomen und dem Screening auf Mosaizismus mit Y-Chromosomen.
• G – modifizierte Romanovsky-Giemsa-Methode. Hat eine höhere Sensitivität als Q. Wird als Standardmethode der zytogenetischen Analyse verwendet. Erkennt kleine Abweichungen und markiert Chromosomen.
• R – wird verwendet, um homologe G- und Q-negative Regionen zu erkennen. Das Genom wird mit Acridinorange-Farbstoff behandelt.
• C – analysiert zentromerische Regionen von Chromosomen mit konstitutivem Heterochromatin und variablem distalen Teil von Y.
• T – wird zur Analyse von Telomerregionen von DNA-Strängen verwendet.

Die gefärbten und fixierten Zellen werden unter dem Mikroskop fotografiert. Aus den resultierenden Fotografien wird ein nummerierter Satz von Autosomenpaaren, also ein systematisierter Karyotyp, gebildet. Das Bild der DNA-Stränge ist vertikal ausgerichtet, die Nummerierung hängt von der Größe ab, wobei das Paar der Geschlechtschromosomen den Satz abschließt.

Blutpräparate werden unter dem Mikroskop in 20–100 Metaphasenplatten analysiert, um quantitative und strukturelle Abweichungen zu identifizieren.

• Quantitative Abweichungen sind Veränderungen in der Anzahl der Gene. Dies wird beim Down-Syndrom beobachtet, wenn ein zusätzliches Chromosom 21 vorhanden ist.
• Strukturelle Aberrationen sind Veränderungen der Chromosomen selbst. Dabei kann es sich um den Verlust eines Genomabschnitts, die Übertragung eines Teils auf einen anderen, eine 180-Grad-Drehung usw. handeln.

Die Karyotypisierung ist ein arbeitsintensiver Prozess. Die Studie wird von hochqualifizierten Spezialisten durchgeführt. Die Diagnose des Genoms einer Person kann einen ganzen Arbeitstag dauern.

Karyotypanalyse von Ehepartnern

Viele Paare stehen bei der Heirat vor dem Problem der Empfängnis. Eine zytogenetische Analyse ist zur Lösung von Reproduktionsproblemen angezeigt. Die Karyotypisierung der Ehepartner ermöglicht es, Anomalien in der Genomstruktur zu identifizieren, die die Zeugung verhindern oder den Prozess der Kindererziehung stören. Es ist nicht möglich, den Karyotyp zu verändern, aber dank der Diagnostik ist es möglich, die wahren Ursachen für Unfruchtbarkeit und Schwangerschaftsabbruch zu ermitteln und Lösungen zu finden.

Die Chromosomen-Microarray-Analyse dient der Identifizierung von Anomalien in der Struktur und Anzahl der DNA-Stränge, die Erbkrankheiten beim zukünftigen Kind oder Unfruchtbarkeit der Ehepartner verursachen können. Es gibt internationale Standards für die Durchführung von Analysen bei zukünftigen Eltern:

• Chromosomenerkrankungen in der Familie.
• Fehlgeburten in der Vorgeschichte.
• Die Schwangere ist über 35 Jahre alt.
• Langfristige mutagene Wirkungen auf den Körper.

Folgende Karyotypisierungsmethoden werden heute verwendet:

1. Analyse der Chromosomen in Blutzellen.

Ermöglicht die Identifizierung von Unfruchtbarkeitsfällen, bei denen die Chance, ein Kind zu bekommen, für einen der Ehepartner deutlich reduziert oder gar nicht vorhanden ist. Die Untersuchung ermittelt auch das Risiko einer Genominstabilität. Zur Behandlung von Abweichungen können den Patienten Antioxidantien und Immunmodulatoren verschrieben werden, die das Risiko von Empfängnisausfällen verringern.

Für die Studie wird venöses Blut entnommen. Lymphozyten werden aus der biologischen Flüssigkeit isoliert, im Reagenzglas stimuliert, mit einer speziellen Substanz behandelt, gefärbt und untersucht. Beispielsweise enthält der Karyotyp beim Klinefelter-Syndrom, das sich als männliche Unfruchtbarkeit äußert, ein zusätzliches Chromosom 47 XX. Auch strukturelle Veränderungen im Genom können nachgewiesen werden: Inversion, Deletion, Translokation.

2. Pränatale Forschung.

Bestimmt Chromosomenerkrankungen des Fötus in den frühen Stadien der Schwangerschaft. Solche Untersuchungen sind notwendig für die Diagnose genetischer Erkrankungen oder Entwicklungsstörungen, die zum intrauterinen Tod des Fötus führen.

Zur Durchführung der Untersuchung können folgende Methoden verwendet werden:

• Nicht-invasiv – sicher für Mutter und Fötus. Die Diagnose erfolgt mittels Ultraschall des Kindes und einer detaillierten biochemischen Analyse des Blutes der Frau.
• Invasiv – Chorionbiopsie, Cordozentese, Plazentozentese, Amniozentese. Zur Analyse werden Plazenta- oder Chorionzellen, Fruchtwasser oder Nabelschnurblut entnommen. Trotz der hohen diagnostischen Genauigkeit bergen invasive Methoden ein erhöhtes Komplikationsrisiko und werden daher nur nach strenger medizinischer Indikation durchgeführt: fetale Pathologien, die im Ultraschall festgestellt wurden, die Mutter über 35 Jahre alt ist, die Eltern Chromosomenanomalien haben oder Veränderungen der biochemischen Blutmarker aufweisen.

Für die zytogenetische Untersuchung kann nicht nur Blut, sondern auch Ejakulat verwendet werden. Diese Methode heißt Tunel und ermöglicht die Bestimmung einer der häufigsten Ursachen männlicher Unfruchtbarkeit, sofern der Karyotyp normal ist – der Fragmentierung der Spermien-DNA.

Werden bei einem der Ehepartner Genmutationen oder Chromosomenaberrationen festgestellt, bespricht der Arzt die möglichen Risiken und die Wahrscheinlichkeit, ein Kind mit Anomalien zu bekommen. Da Genpathologien unheilbar sind, treffen die Ehepartner ihre eigene Entscheidung: ob sie Spendermaterial (Sperma, Eizelle) verwenden, das Risiko einer Geburt eingehen oder kinderlos bleiben.

Werden während der Schwangerschaft Abweichungen im Genom sowohl bei der Frau als auch beim Embryo festgestellt, empfehlen Ärzte einen Schwangerschaftsabbruch. Dies liegt an dem erhöhten Risiko, ein Baby mit schwerwiegenden und in manchen Fällen lebensunvereinbaren Abweichungen zur Welt zu bringen. Ein Genetiker ist an der Durchführung der Tests und der Entschlüsselung der Ergebnisse beteiligt.

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Bluttest für Karyotyp

Am häufigsten wird die Karyotypisierung durch die Analyse von venösem Blut mittels Zellkultur durchgeführt. Es kann jedoch auch anderes biologisches Material für die zytogenetische Forschung verwendet werden:

• Zellen aus Fruchtwasser.
• Plazenta.
• Embryonale Zellen.
• Material zur Abtreibung.
• Knochenmark.

Das zur Diagnose entnommene Material hängt vom Grund und Zweck der Analyse ab. Ungefährer Bluttestalgorithmus:

• Eine kleine Menge Flüssigkeit wird 72 Stunden lang in ein Nährmedium mit einer Temperatur von 37 °C gegeben.
• Da Chromosomen im Metaphasenstadium der Zellteilung sichtbar sind, wird der biologischen Umgebung ein Reagenz hinzugefügt, das den Teilungsprozess in der erforderlichen Phase stoppt.
• Die Zellkultur wird gefärbt, fixiert und unter dem Mikroskop analysiert.

Eine Blutanalyse zur Karyotypisierung ermöglicht die hochpräzise Erkennung jeglicher Anomalien in der Struktur der DNA-Stränge: intrachromosomale und interchromosomale Umlagerungen, Veränderungen in der Reihenfolge von Genomfragmenten usw. Das Hauptziel der Diagnostik ist die Erkennung genetischer Erkrankungen.

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Genetische Analyse für Karyotyp

Die zytogenetische Diagnostik zur Untersuchung von Größe, Anzahl und Form von Chromosomen ist die genetische Karyotypisierung. Die Analyse hat folgende Indikationen zur Durchführung:

• Erkennung angeborener Defekte.
• Risiko, ein Kind mit Erbkrankheiten zu bekommen.
• Verdacht auf Unfruchtbarkeit.
• Anomalie im Spermiogramm.
• Fehlgeburt.
• Erstellung eines Behandlungsplans für bestimmte Tumorarten.

Außerdem gehört die genetische Analyse des Karyotyps zu den obligatorischen Untersuchungen für Ehepartner, die Kinder planen.

Am häufigsten werden bei der Untersuchung folgende Pathologien festgestellt:

1. Aneuploidie ist eine Veränderung der Chromosomenzahl, die entweder zunimmt oder abnimmt. Ein Ungleichgewicht führt zu Fehlgeburten und der Geburt von Babys mit schweren angeborenen Erkrankungen. Mosaik-Aneuploidie verursacht das Down-Syndrom, das Edwards-Syndrom und andere Krankheiten, die oft mit dem Leben unvereinbar sind.
2. Karyotyp-Reorganisation – Sind die Veränderungen ausgeglichen, ist der Chromosomensatz nicht zerstört, sondern lediglich anders angeordnet. Bei unausgewogenen Veränderungen drohen Genmutationen, die insbesondere für zukünftige Generationen gefährlich sind.
3. Bei der Translokation handelt es sich um eine ungewöhnliche Strukturierung von DNA-Strängen, also den Austausch eines Genomfragments durch ein anderes. In den meisten Fällen ist sie vererbt.
4. Die Geschlechtsdifferenzierungsstörung ist eine äußerst seltene Chromosomenstörung, die sich nicht immer durch äußere Symptome äußert. Die Inkonsistenz des phänotypischen Geschlechts kann eine der Ursachen für Unfruchtbarkeit sein.

Die Karyotypanalyse wird in genetischen Labors von qualifizierten Genetikern durchgeführt.

Karyotypanalyse mit Aberrationen

Aberrationen sind Störungen in der Struktur von Chromosomen, die durch Brüche und Umverteilungen mit Verlust oder Verdoppelung von genetischem Material verursacht werden. Die Karyotypisierung mit Aberrationen ist eine Studie, die darauf abzielt, Veränderungen in der Struktur des Genoms zu identifizieren.

Arten von Aberrationen:

• Quantitativ – Verletzung der Chromosomenzahl.
• Strukturell – Störung der Genomstruktur.
• Normal – kommen in den meisten oder allen Körperzellen vor.
• Unregelmäßig – entstehen durch die Einwirkung verschiedener ungünstiger Faktoren auf den Körper (Viren, Strahlung, chemische Belastung).

Die Analyse legt den Karyotyp, seine Merkmale und Anzeichen verschiedener negativer Faktoren fest. Chromosomenuntersuchungen mit Aberrationen werden in folgenden Fällen durchgeführt:

• Unfruchtbarkeit in der Ehe.
• Spontane Fehlgeburten.
• Vorgeschichte einer Totgeburt.
• Frühe Kindersterblichkeit.
• Eingefrorene Schwangerschaft.
• Angeborene Fehlbildungen.
• Störung der Geschlechtsdifferenzierung.
• Verdacht auf Chromosomenanomalien.
• Verzögerte geistige und körperliche Entwicklung.
• Untersuchung vor IVF, ICSI und anderen reproduktiven Verfahren.

Im Gegensatz zur klassischen Karyotypisierung dauert diese Analyse länger und ist teurer.

Karyotypanalyse für ein Kind

Laut medizinischer Statistik sind angeborene Anomalien eine der häufigsten Todesursachen bei Kleinkindern. Um genetische Anomalien und Erbkrankheiten rechtzeitig zu erkennen, wird das Kind einer Karyotypanalyse unterzogen.

• Am häufigsten wird bei Kindern eine Trisomie – das Down-Syndrom – diagnostiziert. Diese Pathologie tritt bei 1 von 750 Babys auf und äußert sich in verschiedenen Abweichungen in der körperlichen und geistigen Entwicklung.
• Die zweithäufigste Erkrankung ist das Klinefelter-Syndrom, das durch eine verzögerte sexuelle Entwicklung in der Adoleszenz gekennzeichnet ist und bei 1 von 600 männlichen Neugeborenen auftritt.
• Eine weitere genetische Erkrankung, die bei 1 von 2.500 Mädchen diagnostiziert wird, ist das Shereshevsky-Turner-Syndrom. Im Kindesalter macht sich diese Krankheit durch eine verstärkte Pigmentierung der Haut sowie Schwellungen an Füßen, Händen und Schienbeinen bemerkbar. In der Pubertät kommt es zu einem Ausbleiben der Menstruation, Haarwuchs unter den Armen und am Schambein sowie zu einer Unterentwicklung der Brustdrüsen.

Eine Karyotypisierung ist nicht nur bei Babys mit sichtbaren Anomalien notwendig, da sie genetische Probleme erkennen und deren Korrektur einleiten kann. Die Analyse wird in einem medizinisch-genetischen Zentrum durchgeführt. Je nach Alter des Kindes kann Blut aus der Ferse oder einer Vene entnommen werden. Bei Bedarf kann der Genetiker von den Eltern eine Karyotypanalyse verlangen.

Karyotypanalyse eines Neugeborenen

Das Neugeborenenscreening ist die erste Untersuchung bei Neugeborenen. Der Test wird am 3.-4. Lebenstag im Entbindungsheim durchgeführt, bei Frühgeborenen am 7. Tag. Durch die frühzeitige Karyotypisierung können genetische Anomalien und DNA-Strukturstörungen erkannt werden, bevor sichtbare pathologische Symptome auftreten.

Blut aus der Ferse des Säuglings wird zur Frühdiagnostik verwendet. Zytogenetische Untersuchungen zielen darauf ab, häufige Erkrankungen bei Säuglingen zu identifizieren, wie zum Beispiel:

• Phenylketonurie ist eine Erbkrankheit, die durch eine verminderte Aktivität oder das Fehlen des Enzyms gekennzeichnet ist, das die Aminosäure Phenylalanin abbaut. Im weiteren Verlauf führt sie zu Störungen der Gehirnfunktion und geistiger Behinderung.
• Mukoviszidose – betrifft die Drüsen, die Sekrete, Verdauungssäfte, Schweiß, Speichel und Schleim produzieren. Verursacht Probleme mit der Lunge und dem Magen-Darm-Trakt. Die Krankheit ist vererbt.
• Bei der angeborenen Hypothyreose handelt es sich um eine Erkrankung der Schilddrüse mit unzureichender Hormonproduktion. Sie führt zu einer verzögerten körperlichen und geistigen Entwicklung.
• Das Adrenogenitale Syndrom ist eine Erkrankung, bei der die Nebennierenrinde nicht genügend Hormone produziert. Dies führt zu einer Störung der Entwicklung der Geschlechtsorgane.
• Galaktesämie ist eine Erkrankung, bei der die Umwandlung von Galaktose in Glukose gestört ist. Die Behandlung besteht im Verzicht auf Milchprodukte. Ohne rechtzeitige Diagnose kann dies zu Erblindung und Tod führen.

Wenn die Ergebnisse der Karyotypanalyse Abweichungen oder Anomalien beim Neugeborenen zeigen, werden weitere Untersuchungen durchgeführt, um die Diagnose zu klären. Eine solche Frühdiagnostik ermöglicht es, etwaige Probleme im Körper des Kindes rechtzeitig zu erkennen und mit der Behandlung zu beginnen.

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Wie lange dauert ein Karyotyp-Test?

Die Dauer der Chromosomenuntersuchung beträgt 10 bis 21 Tage. Wann die Ergebnisse vorliegen, hängt von der Art der Analyse ab, d. h. von Aberrationen oder der klassischen Karyotypisierung.

Die abgeschlossene Karyotypanalyse enthält folgende Informationen:

• Anzahl der Chromosomen.
• Gibt es Veränderungen in der Chromosomenstruktur?
• Gibt es Störungen in der Ordnung des Genoms?

Die Ergebnisse werden von einem Genetiker ausgewertet und interpretiert. Bei Auffälligkeiten gibt der Arzt medizinische Empfehlungen zur weiteren Diagnostik oder Behandlungsanweisungen.

Normale Leistung

Normale Karyotypen für den Menschen sind 46, XX oder 46, XY. Ihre Veränderung erfolgt in der Regel in den frühen Stadien der Entwicklung des Organismus:

• Am häufigsten tritt die Störung während der Gametogenese (präembryonale Entwicklung) auf, wenn die elterlichen Keimzellen den Zygotenkaryotyp produzieren. Die weitere Entwicklung einer solchen Zygote führt dazu, dass alle Zellen des Embryos ein abnormales Genom enthalten.
• Die Störung kann in den frühen Stadien der Zygotenteilung auftreten. In diesem Fall enthält der Embryo mehrere Zellklone mit unterschiedlichen Karyotypen. Das heißt, es entwickelt sich ein Mosaizismus – eine Vielzahl von Karyotypen des gesamten Organismus und seiner Organe

Veränderungen im Genom äußern sich in verschiedenen Pathologien und Defekten. Betrachten wir häufige Karyotyp-Anomalien:

• 47,XXY; 48,XXXY – Klinefelter-Syndrom, Polysomie des X-Chromosoms beim Mann.
• 45X0; 45X0/46XX; 45.X/46.XY; 46,X iso (Xq) – Shereshevsky-Turner-Syndrom, Monosomie auf dem X-Chromosom, Mosaizismus.
• 47,XXX; 48,XXXX; 49,ХХХХХ – Polysomie auf dem X-Chromosom, Trisomie.
• 47,XX,+18; 47,ХY,+18 – Edwards-Syndrom, Trisomie des Chromosoms 18.
• 46,XX, 5p- – Cri-du-chat-Syndrom, Deletion des kurzen Arms des 5. Paares des Genoms.
• 47,XX,+21; 47,ХY,+21 – Down-Syndrom, Trisomie des Chromosoms 21.
• 47,XX,+13; 47,ХY,+13 – Patau-Syndrom, Trisomie des Chromosoms 13.

Die zytogenetische Forschung zielt darauf ab, den Zustand von DNA-Strängen zu bestimmen und Defekte und Anomalien zu identifizieren. Jede Abweichung vom Normalwert ist Anlass für eine umfassende Untersuchung des Körpers.

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Das Gerät für die Analyse

Zur Entschlüsselung des Karyotyps wird die Sequenzierungsmethode verwendet. Diese Methode wurde 1970 entwickelt und basiert auf der Bestimmung der Aminosäuresequenz in der DNA. Sequenzierungsgeräte verwenden interaktive zyklische enzymatische Reaktionen mit anschließender Verarbeitung und Vergleich der erhaltenen Ergebnisse.

Die Hauptfunktionen von Sequenzern:

• Primäre vollständige Untersuchung unbekannter Genome, Exome und Transkriptome.
• Karyotypisierung.
• Paläogenetik.
• Metagenomik und mikrobielle Vielfalt.
• Neusequenzierung und Zuordnung.
• DNA-Methylierungsanalyse.
• Transkriptomanalyse.

Im ersten Schritt erstellt das Gerät eine Bibliothek zufälliger DNA-Strangsequenzen. Anschließend werden PCR-Amplifikate erzeugt, die als Proben dienen. Im letzten Schritt wird die Primärstruktur aller Fragmente bestimmt.

Die neueste Generation von Sequenzern ist vollautomatisch und wird häufig in der Genomanalyse eingesetzt, wodurch die Möglichkeit fehlerhafter Ergebnisse aufgrund menschlicher Fehler minimiert wird.

Entschlüsselung der Ergebnisse einer Karyotypanalyse

Ein Genetiker interpretiert die Ergebnisse einer zytogenetischen Untersuchung. In der Regel ist die Analyse in 1-2 Wochen fertig und kann wie folgt aussehen:

• 46XX(XY), gruppiert in 22 Paare und 1 Paar Geschlechtsgene. Das Genom hat eine normale Größe und Struktur. Es wurden keine Anomalien festgestellt.
• Das Genom ist gestört. Es wurden mehr/weniger als 46 Chromosomen nachgewiesen. Die Form und Größe eines/mehrerer Chromosomen ist abnormal. Die Genompaare sind gestört/falsch gruppiert.

Bei pathologischen Abweichungen im Karyotyp werden folgende häufige Störungen unterschieden:

• Trisomie – ein zusätzliches somatisches Chromosom. Down-Syndrom, Edwards-Syndrom.
• Monosomie ist der Verlust eines Chromosoms.
• Deletion – Fehlen einer Genomregion. -46, xx, 5p – Cri-du-chat-Syndrom.
• Unter Translokation versteht man die Bewegung eines Teils des Genoms zu einem anderen.
• Duplikation ist die Verdoppelung eines Fragments.
• Bei einer Inversion handelt es sich um eine Drehung eines Chromosomenfragments.

Basierend auf den Ergebnissen der Karyotypanalyse zieht der Arzt Rückschlüsse auf den Zustand des Genotyps und das Ausmaß des genetischen Risikos. Bei geringsten Veränderungen in der Struktur der DNA-Stränge werden zusätzliche Untersuchungen verordnet. Die festgestellten Abweichungen manifestieren sich möglicherweise nicht, erhöhen jedoch das Risiko, Babys mit genetischen Anomalien zu bekommen.