3.5 Karyogram (chromosomenonderzoek en interpretatie)
Opbouw en ordening van een karyogram
Definitie
Een karyogram is een gestructureerde, visuele rangschikking van alle chromosomen van een dierlijke of menselijke cel, verkregen na kleuring en microscopisch onderzoek, waarbij chromosomen systematisch worden gerangschikt volgens internationale cytogenetische conventies op basis van hun grootte, centromeerpositie en banderingspatroon. Dit onderzoek wordt bij de mens hoofdzakelijk toegepast om numerieke en structurele chromosoomafwijkingen op te sporen.
Belangrijke concepten
In een menselijk karyogram worden chromosomen verdeeld in autosomen en heterosomen. De autosomen zijn de chromosomen die niets met het geslacht te maken hebben (de eerste 22 paren bij de mens). Zij worden homogeen gepresenteerd in paren die zowel van maternale als paternale oorsprong zijn. Deze autosomen worden strikt genummerd van het grootste naar het kleinste chromosoom: chromosoom 1 is het grootste, chromosoom 22 het kleinste van de autosomen.
De heterosomen vormen het 23ste paar en zijn verantwoordelijk voor het bepalen van het geslacht. Heterosomen worden ook wel geslachtschromosomen genoemd. Hierbij geldt dat het X-chromosoom veel groter is dan het Y-chromosoom; het Y-chromosoom behoort zelfs tot de allerkleinste in het menselijke genoom.
Een essentieel kenmerk bij het ordenen is de centromeerpositie. Het centromeer is de primaire constrictie die het chromosoom onderverdeelt in een korte en een lange arm. Chromosomen worden geclassificeerd op basis van de ligging van het centromeer: metacentisch (centromeer centraal), submetacentisch (centromeer iets uit het midden), acrocentrisch (centromeer dicht bij één uiteinde). Deze rangschikking garandeert een uniforme presentatie.
Homologe chromosoomparen (twee exemplaren van elk autosoom) bestaan uit één exemplaar afkomstig van de moeder en één van de vader. Heterosomen (X en Y) vormen bij mannen geen homoloog paar, omdat het Y-chromosoom significant varieert in grootte en genetische inhoud ten opzichte van het X-chromosoom.
Formules en berekeningen
De opbouw en ordening volgen een set conventies:
Autosomen: 22 paren (nummering 1–22, oplopend naar afnemende grootte)
Heterosomen: 1 paar (XX of XY)
De formele presentatie is: 46,XX of 46,XY bij een normaal karyogram.
Een aantal bijkomende cytogenetische termen:
Bij het analyseren van afwijkingen worden somatische afwijkingen genoteerd volgens afwijkende aantallen of structuren, bijvoorbeeld 47,XY,+21 voor het syndroom van Down.
Praktijkvoorbeelden
Voorbeeld 1: Tijdens een prenatale screening wordt een karyogram aangelegd. Alle autosomen van 1 tot en met 22 zijn aanwezig in paren van gelijke grootte, ligging, en banderingspatroon. Het 23ste paar bestaat uit één groot chromosoom (X) en één klein chromosoom (Y): dit wijst ontegensprekelijk op een mannelijke foetus.
Voorbeeld 2: Er wordt een karyogram onderzocht waarop een chromosoom ontbreekt binnen het paar 21, terwijl alle andere chromosomen in dubbele exemplaren aanwezig zijn. In deze situatie, aangeduid als monosomie 21, zijn beide exemplaren van chromosoom 21 niet aanwezig, wat leidt tot ernstige ontwikkelingsproblemen.
Veel gemaakte fouten
Het verkeerd identificeren van het Y-chromosoom als homoloog met het X-chromosoom. Studenten vergeten vaak dat alleen de pseudoautosomale regio’s homologe stukken zijn, maar het merendeel van het Y-chromosoom uniek en veel kleiner is ten opzichte van het X-chromosoom.
Foutieve nummering van autosomen wegens misinterpretatie van centromeerpositie of grootte, bijvoorbeeld chromosoom 22 verwarren met chromosoom 21, omdat zij in grootte vergelijkbaar zijn, maar qua banderingspatroon verschillen.
Onterecht uitgaan van gelijke grootte en gelijke geninhoud bij elk homoloog chromosomenpaar zonder rekening te houden met structurele variaties (zoals polymorfismen) binnen populaties.
Notatie van chromosoompatronen bij mensen
Definitie
De cytogenetische notatie is een gestandaardiseerde, numerieke weergave van het totaal aantal chromosomen en hun samenstelling. Deze notatie wordt gebruikt voor medische, genetische en onderzoekstoepassingen om snel afwijkingen en geslachtschromosoomconfiguraties te signaleren.
Belangrijke concepten
De notatie start altijd met het totaal aantal chromosomen, gevolgd door de samenstelling van de geslachtschromosomen. Eventuele numerieke of structurele afwijkingen worden met specifieke symbolen aangeduid. Deze systematiek stelt onderzoekers in staat om op basis van slechts enkele tekens de genetische status van een individu te omschrijven.
Een autosomale trisomie (zoals bij het syndroom van Down) wordt met een "+" en het betreffende chromosoomnummer weergegeven.
Monosomie of deleties worden eveneens genoteerd, bijvoorbeeld met een "–" symbool.
Het onderscheid tussen XX (vrouw) en XY (man) is essentieel, zeker in gevallen met abnormale aantallen geslachtschromosomen.
Formules en berekeningen
Normale man: 46,XY
Normale vrouw: 46,XX
Downsyndroom (trisomie 21, man): 47,XY,+21
Turnersyndroom (vrouw met één X-chromosoom): 45,X
Klinefeltersyndroom (man met extra X-chromosoom): 47,XXY