Изучение кариотипа человека с помощью Видео-Карио-Теста

Размещено на http://www.allbest.ru/

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа №22

МО городской округ "Города Южно-Сахалинска"

Изучение кариотипа человека с помощью Видео-Карио-Теста

Научно-исследовательская работа по биологии

Выполнили:

Зданович Полина

Южно-Сахалинск, 2014

Оглавление

Введение

Глава I. Изучение хромосомных заболеваний

1.1 Выявление хромосомных заболеваний

1.2 Систематика хромосомных заболеваний

1.3 Статистика заболеваний

Глава II. Исследование

2.1 Видео-Карио-Тест и Leica DM2500 в изучении кариотипа человека

2.2 Работа в медико-генетическом отделении и протоколирование эксперимента

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

Изучение наследственности хромосомных заболеваний человека является предметом медицинской генетики. Хромосомные заболевания интересны тем, что они возникают ещё в эмбриогенезе человека, их можно определить на сроке до 13 недель беременности. Лечению такие аномалии не поддаются, поэтому молодым родителям необходимо обращаться к врачам-генетикам с целью возможного предотвращения последствий генетических дефектов будущего ребенка.

Проблема: Существуют ли современные технологии в медицинских учреждениях города Южно-Сахалинска, позволяющие выявлять хромосомных заболеваний у человека.

Гипотеза: мы предполагаем, что Федеральные программы Здравоохранения по оснащению современным медицинским оборудованием, обеспечили медицинские учреждения города Южно-Сахалинска новейшими технологиями, позволяющими выявлять хромосомные патологии в эмбриогенезе человека.

Цель: изучить хромосомные заболевания, связанные с нарушениями в кариотипе человека с помощью флуоресцентного микроскопа Leica DM 2500 и программного обеспечения ВидеоКариоТест и Cyto Vision.

Задачи:

1. Изучить хромосомные болезни человека.

2. Провести исследование по выявлению хромосомных патологий у человека на базе Сахалинской областной больницы медико-генетического отделения перинатального центра, с использованием специального медицинского оборудования:

- познакомиться с медицинским оборудованием для выявления хромосомных заболеваний;

- выяснить технологию выявления аномального хромосомного набора;

- апробировать программу Видео-Карио-Тест и освоить компьютерную методику кариотипирования.

Методы исследования:

Теоретические: Анализ и синтез полученной информации. Сравнение и аналогии полученных данных.

Эмпирические: Эксперимент, наблюдение.

Объект исследования: явления наследственности и изменчивости кариотипа, т.е. изменение количества хромосом и их структурные перестройки.

Предмет исследования: кариотип человека.

База для исследования: Сахалинская областная больница. Перинатальный центр. Медико-генетическое отделение.

Глава I. Изучение хромосомных заболеваний

1.1 Выявление хромосомных заболеваний

Хромосомные болезни -- наследственные заболевания, обусловленные изменением числа или структуры хромосом, возникающих на ранних стадиях дробления зиготы. Хромосомные болезни возникают в результате мутаций в половых клетках одного из родителей. Хромосомными нарушениями обусловлены примерно 50 % спонтанных абортов и 7 % всех мёртворождений. В настоящее время у человека известно более 700 заболеваний, вызванных изменением числа или структуры хромосом, число хромосомных аномалий приближается к 1000.

Причинами возникновения хромосомных заболеваний является нарушение нормального расхождения хромосом к полюсам клетки при её делении в ходе митоза или мейоза. Так же хромосомные заболевания могут быть связаны с излишком генетической информации, с утратой части генетического материала или с различными хромосомными перестройками. В отличие от генных болезней, подавляющее большинство хромосомных заболеваний не наследуются от предшествующих поколений, а возникают вследствие новой мутации.

В 60х годах ХХ века благодаря широкому развертыванию цитогенетических исследований была показана роль хромосомных мутаций в патологии человека, расшифрована хромосомная этиология многих синдромов, врожденных пороков развития, определена частота хромосомных болезней среди новорожденных и при спонтанных абортах. По мере совершенствования цитогенетических методов, особенно таких, как дифференциальная окраска и молекулярная цитогенетика, открывались новые хромосомные синдромы и устанавливались связи между кариотипом и фенотипом при небольших изменениях хромосом. В результате интенсивного изучения хромосом человека и хромосомных болезнях на протяжении 45-50 лет сложилось учение о хромосомной патологии, которая имеет большое значение в современной медицине.

1.2 Систематика хромосомных заболеваний

Классификация хромосомных заболеваний основана на типах мутаций вовлеченных в них хромосом. Хромосомные заболевания разделяются на два типа: одни связаны с аномалиями числа хромосом, а другие - со структурными аномалиями.

К заболеваниям, которые связаны с числовыми аномалиями, относятся такие как синдром Дауна, синдром Клайнфельтера, синдром Патау, синдром Тернера и синдром Эдвардса (Приложение 1).

Синдром Дауна (Приложение 2):

Синдром возникает из-за процесса расхождения хромосом при образовании яйцеклеток и сперматозоидов, в результате чего ребенок получает от матери или от отца лишнюю 21-ю хромосому. У большинства больных синдромом Дауна имеется три 21-х хромосомы вместо положенных двух; в 5% случаев аномалия связана с присутствием не целой лишней хромосомы, а ее фрагментов. Исследование, проведенное учеными Университета города Майсор (Индия), позволило выявить четыре фактора, влияющие на вероятность синдрома Дауна у ребенка: возраст матери, возраст отца, близкородственные браки, возраст бабушки по материнской линии

Причем последний из четырех факторов оказался наиболее значимым. Чем старше была бабушка, когда рожала дочь, тем выше вероятность, что та родит ей внука или внучку с синдромом Дауна.

Синдром Клайнфельтера:

Особенностью синдрома Клайнфельтера является обязательное наличие мужской У хромосомы, поэтому, несмотря на дополнительные Х хромосомы, пациенты всегда являются мужчинами.

По количеству дополнительных Х хромосом различают следующие варианты синдрома Клайнфельтера:

Часто встречающийся классический синдром Клайнфельтера: 47ХХУ, 48ХХХУ, 49ХХХХУ, 48ХХУУ( кариотип с дополнительной У хромосомой).

Синдром Патау:

Синдром Патау - это хромосомная аномалия, синдром при котором у пациента есть дополнительная 13 хромосома, в связи с нерасхождением хромосом во время мейоза.

Нарушается нормальный ход развития ребенка (возникают дефекты сердца и почек, кроме других особенностей этого синдрома). Синдром Патау поражает примерно 1 человека из 10,000 новорожденных.

Синдром Тернера (Приложение 3):

Синдром Тернера -- отсутствие одной Х-хромосомы у женщин (45 ХО) из-за нарушения расхождения половых хромосом. Признаки: низкорослость, бесплодие, различные соматические нарушения, короткая шея.

В мире так же существуют такие аномалии, которые связаны со структурными нарушениями. К ним относят транслокацию, инверсию, делецию, дупликацию, изохромосомию, возникновение кольцевых хромосом.

Транслокация - обменные перестройки между негомологичными хромосомами. (Приложение 4)

Инверсия - повороты участка хромосомы на 180 градусов.

Делеция - потери участка хромосомы.

Дупликация - удвоения участка хромосомы.

Изохромосомия - хромосомы с повторяющимся генетическим материалом в обоих плечах.

Возникновение кольцевых хромосом - соединение двух концевых делеций в обоих плечах хромосомы.

1.3 Статистика заболеваний

По статистике в мире 6% людей страдают какими-либо хромосомными нарушениями. Из них 46% страдают нарушениями числа хромосом в половых клетках; 25% - числовыми аномалиями в аутосомах; 10% -заболевания, которые возникают из-за структурных нарушений.

Информация о больных с хромосомными аномалиями по Сахалинской области известна только в узком кругу специалистов.

Результаты исследований показали, что как минимум одна десятая яйцеклеток после оплодотворения и около 5-6% плодов имеют различные хромосомные аномалии. Как правило, на 8-11 неделе в таком случае происходит самопроизвольное прерывание беременности. В некоторых они вызывают более поздние выкидыши или производят к рождению мертвого ребенка.

Исследования также показывают, что примерно 10-15% от общего числа случаев умственной отсталости могут быть объяснены наличием хромосомной аномалии. Этот показатель значительно возрастает, если вместе с нарушением умственного развития наблюдается анатомические дефекты. Бесплодие также часто вызывается лишней половой Х-хромосомой у мужчин или недостатком Х-хромосомы у женщин.

Цитогенетические синдромы составляют большую долю в репродуктивных потерях(50% среди спонтанных абортов первого триместра), врожденных пороках развития и умственного недоразвития. В целом хромосомные аномалии встречаются у 0,7-0,8% живорожденных детей, а у женщин, рожающих после 35 лет, вероятность рождения ребенка с хромосомной патологией возрастает до 2%.

Глава II. Исследование

2.1 Видео-Карио-Тест и Leica DM 2500 в изучении кариотипа человека

Для составления кариотипа человека вручную понадобилось предварительно подготовить ксерокопии рисунков хромосом, ножницы и клей. Вырезав все хромосомы, самостоятельно распределили их в пары. Проанализировав составленные кариотипы, увидели различия между нормальным кариотипом и кариотипом ребенка с синдромом Дауна (Приложение 6).

При составлении кариотипа в Областной больнице Южно-Сахалинска использовали специальный флуоресцентный микроскоп Leica DM 2500, а также программу "ВидеоКариоТест". До приобретения специального медицинского оборудования врачи-генетики смотрели в микроскоп и рисовали каждую хромосому на бумаге, собирая кариотип пациента. Для получения верного результата, врач составлял кариотип одного человека пятнадцать раз. В день врачи-генетики составляли кариотип только одного пациента.

Сегодня в лабораторной практике кариотипирование проводиться с помощью компьютерных анализаторов изображений, что упрощает и ускоряет исследование, а так же улучшает качество диагностики. В настоящее время компьютерная методика кариотипирования широко используется при цитогенетических исследованиях.

С появление суперсовременного оборудования работа генетика стала проще. Изображение с микроскопа выводится на экран компьютера. С помощью программы "ВидеоКариоТест" можно без труда подсчитать количество хромосом в клетке, затем программа распределяет хромосомы по парам. Врач-генетик проверяет кариотип, составленный программой, и пишет заключение по пациенту: здоров человек или у него имеются какие-либо хромосомные заболевания. (Приложение 7)

2.2 Работа в медико-генетическом отделении протоколирование эксперимента

Цель: документировать эксперимент по составлению кариотипа Анны ученицы школы №22 с помощью программы ВидеоКариоТеста.

Методика: (Приложение 8)

1. Для составления кариотипа пациент сдал кровь (смотрели лимфоциты периферической крови человека).

2. Для проведения анализа крови (посадка) использовали специальную жидкость, которая предназначена для того, чтобы лимфоциты увеличились в размерах; с большими клетками врачам работать удобнее. Она называется MEM (состав строго засекречен).

3. Для анализа потребовалась сыворотка крови ягненка, так как сочетание сыворотки и МЕМ является растительной и питательной средой для клеток.

4. После завершения посадки пробирки поставили в фиксатор на 72 часа (время это определенное, так как оно связано с делением клетки).

5. Пробирки расположили под углом, это нужно для того, чтобы площадь среза была больше (увеличилось число клеток, с которыми можно поработать).

6. С помощью флуоресцентного микроскопа Leica DM 2500 и программного обеспечения Видео-Карио-Теста провели наблюдение ядер лимфоцитов крови (качественное - форма и внешний вид хромосом; количественное - измерение их количества).

Выводы по эксперименту: С помощью програмно-аппаратного комплекса "Видео-Карио-Тест" исследовали лимфоциты периферической крови Петровой Анны и сделали вывод: пациент имеет нормальный женский кариотип 46,ХХ и отклонений от нормы не наблюдается (Приложение 9).

С помощью такого анализа на ранних стадиях развития плода определяют хромосомные аномалии, несовместимые с жизнью, в таком случае беременную женщину направляют на медицинский аборт (Приложение 10) .

хромосомный заболевание лимфоцит кариотип

Заключение

Хромосомные заболевания включают изменения числа хромосом и их микроструктуры. Врачи-генетики помогают определить вероятность рождения больного ребенка, обеспечивая контроль за развитием хромосомных аберраций.

Экспериментальным путем мы узнали, как выявляют различные хромосомные заболевания на базе Сахалинской областной больницы Медико-генетического отделения Перинатального центра.

Выводы:

1. Аномальный хромосомный набор влияет на морфологические и функциональные особенности развития организма, он обусловлен микроперестройками хромосом (числовыми или структурными).

2. Диагностирование хромосомных синдромов производят, анализируя кариотип.

3. В Сахалинской областной больнице используется специальное медицинское оборудование: микроскоп "Leica DM2500" и программное обеспечение "ВидеоКариоТест" для установления кариотипа ядер лимфоцитов периферической крови на стадии метафазы (использование молекулярно-цитогенетических методов анализа на стадиях интерфазы и метафазы (Fish-метод)).

4. Прижизненное изучение эмбриона человека с хромосомными аберрациями идет в сочетании ультразвукового сканирования с их кариотипированием на образцах материала, полученного на разных стадиях внутриутробного развития.

Исходя из результатов исследования по заявленной теме, возникла необходимость в следующем:

ь Разработать для учащихся памятку в форме буклета отражающую важность медико-генетического консультирования в вопросе репродуктологии.

Литература

1. Бочков Н.П., Клиническая генетика. - М: Медицина, 1997

2. Ворсанова С.Г., Юров Ю.Б., Чернышов В.Н., Медицинская цитогенетика.- М: Медицина, 2003

3. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д., Биология, 1-й и 3-й том - М: МИР, 1996

4. Дымшиц Г.М., Саблина О.В., Высоцкая Л.В., Бородин П.М., Биология. Общая биология. Практикум для 10-11классов, профильный уровень. - М: Просвещение, 2008

5. Захаров А.Ф., Бенюш В.А., Кулешов Н.П., Барановский Л.И., Хромосомы человека. Атлас.- М,1982

6. Мамаева С.Е., Атлас хромосом постоянных клеточных линий человека и животных .- М: Медицина,2002

7. Пантелеев В.Г., Егоров О.В., Клыкова Е.И. Компьютерная микроскопия. М.- Техносфера, 2005

8. Пономарев И.Н., Корнилов О.А., Симонова Л.В., Биология профильный уровень,11 класс - М: Вентана-Граф, 2011

9. Рубцов Н.Б., Карамышева Т.В., Гайнер Т.А., Сверхчисленные маркерные хромосомы. Медицинская генетика. Т.2.№ 6, М: Медицина, 2003, с.248-258

10. Рувинский А.О., Высоцкая Л.В., Глаголев С.М., Дымшиц Г.М. Общая биология. - М: Просвещение, 1993

11. Тоцкий В.М. Генетика. - Одесса: Астропринт, 2002

12. Фогель Ф., Мотульски А., Генетика человека. В 3-х томах, том 1. М.: Мир, 1989

13. Шевченко В.А. Генетика человека. М.: ВЛАДОС, 2002

Приложение 1

Синдром Эдвардса

Приложение 2

Синдром Дауна

Приложение 3

Синдром Тернера

Приложение 4

Транслокация (хромосомная перестройка)

Приложение 5

Хромосомные аберрации (мировая статистика)

Приложение 6

Результаты проведенного эксперимента (разноска хромосом вручную)

Приложение 7

Флуоресцентный микроскоп

Изображение с микроскопа Leica DM 2500 выводится на экран компьютера

Составленный кариотип с помощью программного обеспечения Видео-Карио-Тест

Заключение генетика

Приложение 8

• Исследование проведено на базе перинатального центра Медико-генетического отделения

Для проведения кариотипирования сдана кровь

• Специальная жидкость для роста Сыворотка крови ягненка клеток, MEM

Пробирки в фиксаторе и расположение их под углом

Приложение 9

Экспериментально изученный кариотип Петровой Анны

Приложение 10

Аномальный кариотип человека (триплоидия)

Размещено на Allbest.ru