Chromosomenanomalien sind genetische Veränderungen, die die Anzahl oder Struktur der Chromosomen betreffen. Diese Anomalien verursachen verschiedene Erkrankungen. Anomalien, die die Autosomen betreffen (die 22 paarigen Chromosomen, die bei Männern und Frauen ähnlich sind), kommen häufiger vor als solche, die die Geschlechtschromosomen (X und Y) betreffen (1).
Numerische Anomalien können einen Teil des Chromosoms oder das gesamte Chromosom betreffen.
Numerische Anomalien umfassen:
Trisomie (ein zusätzliches Chromosom)
Monosomie (ein fehlendes Chromosom)
Strukturelle Anomalien umfassen:
Translokationen (Anomalien, bei denen ein ganzes Chromosom oder Segmente von Chromosomen unangemessen mit anderen Chromosomen verbunden sind)
Deletionen und Duplikationen von verschiedenen Teilen von Chromosomen
Terminologie:
Einige spezifische Begriffe aus dem Bereich der Genetik sind für die Beschreibung von Chromosomenanomalien wichtig:
Aneuploidie: Die am häufigsten durch ein zusätzliches oder fehlendes Chromosom verursachte Chromosomenanomalie.
Karyotyp: Der volle Chromosomensatz in den Zellen eines Menschen.
Genotyp: Die genetische Konstitution, die durch den Karyotyp bestimmt wird.
Phänotyp: die klinischen Befunde eines Menschen, einschließlich des äußeren Erscheinungsbilds – die biochemischen, physiologischen und physikalischen Faktoren wie sie von Genotyp und Umweltfaktoren bestimmt werden (siehe Grundprinzipien der medizinischen Genetik)
Mosaik: Das Vorhandensein von ≥ 2 Zelllinien, die sich im Genotyp unterscheiden, obwohl der Mensch von einer einzigen befruchteten Eizelle abstammt.
Allgemeiner Hinweis
1. Suciu N, Plaiasu V. A time stamp comparative analysis of frequent chromosomal abnormalities in Romanian patients. J Matern Fetal Neonatal Med. 2014;27(1):1-6. doi:10.3109/14767058.2013.794215
Diagnose von Chromosomenanomalien
Chromosomenanalyse (Karyotypisierung)
Banding
Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (Fluorescent in situ hybridization [FISH])
Chromosomale Microarray-Analyse (Array-vergleichende genomische Hybridisierung)
(Siehe auch Next-Generation-Sequenzierungstechnologien.)
Größere Chromosomenanomalien sind unter dem Mikroskop sichtbar (z. B. im Karyotyp), im Gegensatz zu Mikrodeletionen, Mikroduplikationen und Einzelgenfehlern (wie Basenpaareinsetzungen, Deletionen, Inversionen oder Substitutionen), die speziellere Tests erfordern. Die Mitose steht im Mittelpunkt vieler Chromosomenuntersuchungen, da sie somatische Zellen mit einem auffälligen diploiden Chromosomensatz hervorbringt, bei denen Anomalien leicht sichtbar gemacht werden können. Die Phasen der Mitose in chronologischer Reihenfolge sind Prophase, Prometaphase, Metaphase (in der die Chromosomen am stärksten verdichtet sind), Anaphase und Telophase.
Chromosomenanalyse beinhaltet typischerweise die Verwendung von Lymphozyten, außer pränatal, wenn Amnionzellen oder Zellen aus den Chorionzotten der Plazenta verwendet werden (siehe Amniozentese und Chorionzottenbiopsie). Ein Karyotypanalyse beinhaltet eine Blockierung von Zellen in der Mitose während der Metaphase und die Färbung der kondensierten Chromosomen. Chromosomen aus einzelnen Zellen werden mit digitalen Bildaufnahmesystemen fotografiert, und ihre Bilder werden angeordnet, sodass ein Karyotyp entsteht.
Verschiedene Techniken werden verwendet, um die Chromosomen genauer zu bestimmen:
Klassische Bänderung (z. B. G-[Giemsa]-Bänderung, Q-[fluoreszenz]-Bänderung und C-Bänderung) verwendet einen Farbstoff, um die Banden auf den Chromosomen anzufärben.
Die hochauflösende Chromosomenanalyse verwendet spezielle Kulturmethoden, um einen hohen Prozentsatz der Prophase und Prometaphase Spreads zu erhalten. Aufgrund des Überwiegens von Prophase und Prometaphase sind die Chromosomen weniger kondensiert als bei der routinemäßigen Metaphaseanalyse, und die Anzahl der identifizierbaren Banden ist vergrößert, was eine empfindlichere Karyotypanalyse ermöglicht.
Die spektrale Karyotyp-Analyse (auch als Chromosom-Malerei bekannt) verwendet Chromosom-spezifische verschiedenfarbige Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH)-Techniken, die die Sichtbarkeit bestimmter Defekte, einschließlich Translokationen und Inversionen, verbessern.
Die chromosomale Mikroarray-Analyse (CMA), auch Array-vergleichende genomische Hybridisierung genannt (aCGH) ist eine Single-Step-Technik, die das gesamte Genom auf Chromosomendosis-Anomalien, einschließlich der Vermehrungen (Vervielfältigungen) oder Verminderungen (Deletionen), die auf eine unausgewogene Translokation hinweisen können. Die Analyse von Single-Nukleotid-Polymorphismen (SNP) mittels Mikroarray ist eine Form der Chromosomen-Microarray-Analyse (CMA), die zusätzlich die Fähigkeit besitzt, Regionen der Homozygotie zu erkennen. Solche Regionen können auftreten, wenn die Eltern gemeinsame Vorfahren haben (Konsanguinität) oder wenn eine uniparentale Disomie vorliegt (d. h. beide Kopien eines Chromosoms oder eines Chromosomenabschnitts stammen von einem Elternteil, anstatt jeweils eine Kopie von der Mutter und eine vom Vater). Es ist wichtig zu beachten, dass eine CMA keine ausgeglichenen Umlagerungen erkennt (z. B. Translokationen, Inversionen), die nicht mit Deletionen oder Duplikationen assoziiert sind.
Vorsorge
Nichtinvasives pränatales Screening (NIPS) werden eingesetzt pränatale genetische Screening-Tests (1). Bei diesen Methoden werden zellfreie fetale DNA-Sequenzen aus einer mütterlichen Blutprobe gewonnen, vor allem für Trisomie 21 (Down-Syndrom), Trisomie 13, Trisomie 18, und Geschlechtschromosom-Aneuploidie. NIPS wurde auch als Screeningtest für allgemeine Mikrodeletionssyndrome (z. B. Deletion 22q11) verwendet. Die Sensitivität und Spezifität des nicht-invasiven Pränataltests (NIPT) variieren je nach der jeweiligen chromosomalen Anomalie. Es wird empfohlen, dass jede Abnormalität, die bei NIPS festgestellt wird, mit einem diagnostischen Test bestätigt wird.
Literatur zum Screening
1. American College of Obstetricians and Gynecologists’ Committee on Practice Bulletins—Obstetrics; Committee on Genetics; Society for Maternal-Fetal Medicine. Screening for fetal chromosomal abnormalities: ACOG Practice Bulletin, Number 226. Obstet Gynecol. 2020;136(4):e48-e69. doi:10.1097/AOG.0000000000004084
