Citogenética

Genetics
 

Summary

La citogenética es el campo de estudio dedicado a los cromosomas y consiste en la observación directa de número cromosómico de la célula y estructura, Junta conocidos como su cariotipo. Muchas anormalidades cromosómicas se asocian a la enfermedad. Cada cromosoma en un karyotype puede teñirse con una variedad de tintes para dar patrones de bandas únicos. Técnicas más recientes, incluyendo el hibridación genomic comparativo y en situ hibridación de la fluorescencia (pescado), permiten detectar anomalías o características cromosómicas específicas.

Este video comenzará por examinar los principios de estas técnicas de citogenética clásica y moderna. Esto es seguido por un examen de un protocolo general para la realización de FISH. Por último, se presentan varios ejemplos de cómo cariotipo se puede aplicar a diversas aplicaciones médicas.

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JoVE Science Education Database. Fundamentos de la genética. Citogenética. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

La citogenética es el estudio de la estructura y propiedades de los cromosomas, así como su comportamiento durante la división celular y su papel en la herencia. Un cromosoma es una molécula de DNA y sus proteínas asociadas, se puede observar bajo el microscopio con ayuda de tintes y sondas. Tales observaciones son un poderoso enfoque para detectar defectos en la estructura cromosómica y número, que a menudo se asocian con enfermedades y trastornos.

Este video cubre los principios de citogenética, un protocolo para una técnica ampliamente utilizada resaltar características de cromosoma específico, conocidas como fluorescencia in situ hibridación y algunas aplicaciones de esta técnica.

Vamos a empezar por discutir la importancia de la citogenética y los principios detrás de algunas técnicas clásicas y modernas en el campo.

La citogenética implica la observación directa de la estructura de cromosoma de la célula y el número, conocido como su "Cariotipo". Puede ser utilizado para detectar desviaciones de lo normal diploide, o emparejado, número cromosómico, que se denomina aneuploidía, así como defectos en la estructura cromosómica.

Muchas enfermedades y desórdenes resultan de anormalidades cromosómicas. Por ejemplo, el cromosoma Filadelfia, que resulta de un desplazamiento recíproco entre las partes de los cromosomas 9 y 22, se asocia con la leucemia mielógena crónica. Otro ejemplo es la trisomía 21, la causa más común de síndrome de Down, en la que se hereda una copia extra del cromosoma 21.

Cariotipo se realiza en las células que se están preparando para dividirse, cuando sus cromosomas se condensan y se pueden distinguidas fácilmente.

Los cromosomas en un cariotipo pueden tratarse con manchas que revelan patrones de bandas característicos. Los cromosomas teñidos se pueden organizar por tamaño y forma para análisis del karyotype. Pueden ser aplicados varios tintes para resaltar características cromosómicas específicas. Tinción con Giemsa, o bandas G, marca regiones densamente, generalmente pobres en gen rico en bases A-t. R-es una mancha de Giemsa inversa que pone de relieve las regiones cromosómicas ricas en bases de G-C. Las bandas C pone de relieve las regiones cromosómicas más densas alrededor del centrómero, la estructura que une las mitades idénticas de un cromosoma duplicado, mientras que las bandas T destacan los extremos de los cromosomas o telómeros.

Otra técnica denominada hibridación en situ de la fluorescencia, o pescado, permite la detección de cromosomas específicos, regiones de ADN o ARN transcritos. Para ello se incuba una muestra con sondas de oligonucleótidos específicos altamente fluorescente etiquetadas. Porque estas puntas de prueba pueden ser cruzado por hibridación a los cromosomas condensados en las células no se dividen, pescado puede aplicarse más ampliamente que los métodos clásicos de karyotyping.

Por último, los investigadores también han desarrollado un método llamado Hibridación Genómica comparada a la pantalla para las regiones cromosómicas faltantes o duplicadas. ADN genómico de un sujeto de prueba y de control son aislados, fragmentados y marcados con diferentes fluoróforos color. Las preparaciones genómicas fragmentadas se mezclan entonces y competitivo cruzado por hibridación a un cromosoma normal propagación. Colores en el cariotipo que indican si una región está duplicada en la muestra, que genera más fragmentos para enlazar la extensión, o si se elimina la región, dando por resultado la Unión preferencial a los fragmentos más abundantes de control.

Ahora que usted entiende los principios de la citogenética, vamos a ponerlos en práctica y echa un vistazo a cómo se realiza el pescado.

En primer lugar, aislados de los tejidos o las células se tratan con un fijador como paraformaldehido para preservar la integridad y morfología de cromosomas. Luego, un cromosoma de propagación está preparada, por ejemplo interrumpiendo mecánicamente el material. Los cromosomas son deshidratados en una serie de solución de aumento de concentraciones de etanol y permeabilized en una solución de pepsina para hacer más accesible a las sondas de secuencias diana. Cromosomas son luego lavados y estabilizados con un postfix, desnaturalizados con formamida para que el ADN ahora puede atar las puntas de prueba y deshidratados en una segunda serie de soluciones de etanol cada vez más concentrada.

Sonda de ADN marcada con fluorescencia, altamente específico preparado y mezclado con fragmentos de ADN repetitivos sin etiqueta para bloquear la fijación no específica. La punta de prueba entonces se aplica al cromosoma separado, donde cruza por hibridación a la secuencia de destino, y sonda no Unido se elimina con una serie de lavados.

Por último, los cromosomas están montados en un medio que conserva la muestra y que contiene un contraste general de ADN, como DAPI que etiquetas fondo ADN genómico y se aplica un cubreobjetos. En este punto, las muestras pueden observarse bajo un microscopio de fluorescencia utilizando que el filtro apropiado establece para visualizar ADN genómico y características específicas de la secuencia.

Después de ver cómo se realiza el pescado, vamos a ver algunas aplicaciones de esta técnica de gran alcance.

PESCADO puede utilizarse para confirmar que el cariotipo del embrión es normal antes de la implantación. Aquí, una sola célula, conocida como un blastómero, fue hecho una biopsia de un embrión tres días después de la fecundación, entonces lisada y fijado directamente en un portaobjetos de microscopio. La propagación de cromosoma entonces cruzado por hibridación para sondas específicamente seleccionadas para identificar posibles trastornos cromosómicos. En este caso, las desviaciones en el patrón esperado de las señales de hibridación indican alteraciones en la estructura o número de cromosomas.

También ha desarrollado técnicas innovadoras para etiquetar todos los cromosomas de una sola muestra biológica. Un tal método implica el dispositivo de Octochrome, un portaobjetos de vidrio de ocho-celled precargado con sondas fluorescentes. Todos 22 no sexo determinante los cromosomas, llamados autosomas y los cromosomas dos sexuales fueron etiquetados por distribuirlas entre las ocho ventanas, cada una con tres fluoróforos específicos de cromosoma. Esto permitió para la detección simultánea de todos los cromosomas de un sola hibridación.

Finalmente, en lugar de separar las puntas de prueba en diferentes ventanas de una diapositiva, todos los cromosomas pueden ser etiquetados y luego detectaron utilizando un enfoque llamado cariotipo espectral o cielo. Varias puntas de prueba cromosoma-específicas con diferentes etiquetas fluorescentes fueron hibridadas a cada cromosoma, dándole cada uno un color espectral único. Observaciones simultáneas de la mezcla de cromosomas combinados son particularmente útiles para identificar defectos de cariotipo y pueden utilizarse para identificar la aneuploidía como deleciones cromosómicas y translocaciones.

Sólo has visto video de Zeus en citogenética. En este video, usted aprendió acerca de los principios de la citogenética, técnicas como el pescado que se utiliza para resaltar características específicas del cromosoma y cariotipo y aplicaciones de estas técnicas. Los recientes avances en citogenética han aumentado sus capacidades en laboratorios de investigación y patología por igual, y siguen encontrar uso extenso en la vanguardia de la investigación de la enfermedad y el diagnóstico. ¡Gracias por ver!

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