Cariótipo: para que serve, tipos, como é realizado, alterações

O cariótipo é uma fotografia do conjunto completo de cromossomos da metáfase que detalha aspectos de seu número e estrutura. O ramo das ciências médicas e biológicas responsável pelo estudo dos cromossomos e doenças relacionadas é conhecido como citogenética.

Os cromossomos são as estruturas nas quais os genes contidos nas moléculas de ácido desoxirribonucleico (DNA) são organizados. Nos eucariotos, eles são compostos de cromatina, um complexo de proteínas histonas e DNA que é empacotado dentro do núcleo de todas as células.

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Cariótipo humano obtido com corantes fluorescentes (Fonte: Plociam ~ commonswiki via Wikimedia Commons

As células de todos os seres vivos na Terra possuem um número específico de cromossomos. As bactérias, por exemplo, têm apenas uma forma circular, enquanto os humanos têm 46 organizados em 23 pares; e algumas espécies de aves têm até 80 cromossomos.

Ao contrário dos seres humanos, as células vegetais geralmente têm mais de dois conjuntos de cromossomos homólogos (iguais). Esse fenômeno é conhecido como poliploidia.

Todas as instruções necessárias para o crescimento e desenvolvimento dos seres vivos, unicelulares ou multicelulares, estão contidas nas moléculas de DNA envolvidas nos cromossomos. Daí a importância do conhecimento de sua estrutura e características em uma espécie ou em qualquer um de seus indivíduos.

O termo cariótipo foi usado pela primeira vez durante a década de 1920 por Delaunay e Levitsky para designar a soma das propriedades físicas características dos cromossomos: número, tamanho e peculiaridades estruturais destes.

Desde então, é usado para o mesmo propósito no contexto da ciência moderna; e o estudo dele acompanha muitos processos do diagnóstico clínico de várias doenças no homem.

Cariótipo humano

O conjunto de 46 cromossomos (23 pares) que compõem o genoma humano e que são organizados graficamente de acordo com características como tamanho e padrão de bandas é conhecido como cariótipo humano, o que é evidente graças ao uso de técnicas especiais de coloração.

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Representação esquemática do cariótipo humano (Fonte: Mikael Häggström [Domínio público] via Wikimedia Commons)

Dos 23 pares de cromossomos, apenas 1 a 22 são classificados em ordem de tamanho. Nas células somáticas, ou seja, nas células não sexuais, esses 22 pares são encontrados e, dependendo do sexo do indivíduo, masculino ou feminino, um par de cromossomos X (mulheres) ou o par XY (homens) é adicionado .

Os pares 1 a 22 são chamados cromossomos autossômicos e são os mesmos em ambos os sexos (masculino e feminino), enquanto os cromossomos sexuais, X e Y, são diferentes entre si.

Para que serve o cariótipo?

A principal utilidade de um cariótipo é o conhecimento detalhado da carga cromossômica de uma espécie e as características de cada um de seus cromossomos.

Embora algumas espécies sejam polimórficas e poliploides em relação aos seus cromossomos, ou seja, possuem formas e números variáveis ​​ao longo de seu ciclo de vida, o conhecimento do cariótipo geralmente permite inferir informações importantes sobre eles.

Graças ao cariótipo, alterações cromossômicas em larga escala envolvendo grandes fragmentos de DNA podem ser diagnosticadas. Nos seres humanos, muitas doenças ou condições de deficiência mental e outros defeitos físicos estão relacionados a anormalidades cromossômicas graves.

Tipos de cariótipos

Os cariótipos são descritos de acordo com a notação endossada pelo Sistema Internacional de Nomenclatura Citogenética Humana (ISCN ).

Nesse sistema, o número atribuído a cada cromossomo tem a ver com seu tamanho, e eles geralmente são classificados do mais alto para o mais baixo. Os cromossomos são apresentados nos cariotipos como pares de cromátides irmãs com o braço pequeno ( p ) voltado para cima.

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Os tipos de cariótipos são diferenciados pelas técnicas utilizadas para obtê-los. Geralmente, a diferença está nos tipos de coloração ou “marcação” usados ​​para diferenciar um cromossomo de outro.

Abaixo está um breve resumo de algumas das técnicas conhecidas até o momento:

Coloração sólida

Nisto, corantes como Giemsa e Orcein são usados ​​para manchar os cromossomos uniformemente. Foi amplamente utilizado até o início da década de 1970, pois eram os únicos corantes conhecidos na época.

Coloração G-band ou Giemsa

É a técnica mais utilizada na citogenética clássica. Os cromossomos são previamente digeridos com tripsina e depois corados. O padrão das bandas obtidas após a coloração é específico para cada cromossomo e permite estudos detalhados sobre sua estrutura.

Existem métodos alternativos para a coloração por Giemsa, mas eles mostram resultados muito semelhantes, como a faixa Q e a faixa reversa R (onde as faixas escuras observadas são as faixas claras obtidas com a faixa G).

Banda C constitutiva

Mancha especificamente a heterocromatina, especialmente a encontrada nos centrômeros. Também tinja algum material nos braços curtos dos cromossomos acrocêntricos e na região distal do braço longo do cromossomo Y.

Replicação Bandeo

É usado para identificar o cromossomo X inativo e envolve a adição de um análogo de nucleotídeo (BrdU).

Coloração de prata

Historicamente, tem sido utilizado para identificar regiões da organização nucleolar que contêm muitas cópias do RNA ribossômico e que são encontradas nas regiões centrômicas.

Coloração com distamicina A / DAPI

É uma técnica de coloração fluorescente que distingue a heterocromatina dos cromossomos 1, 9, 15, 16 e o ​​cromossomo Y em humanos. É especialmente utilizado para distinguir a duplicação invertida do cromossomo 15.

Hibridização fluorescente in situ (FISH)

Reconhecida por ser a maior descoberta citogenética após os anos 90, é uma técnica poderosa pela qual as deleções submicroscópicas podem ser distinguidas. Emprega sondas fluorescentes que se ligam especificamente a moléculas de DNA cromossômico e existem várias variantes da técnica.

Hibridação Genômica Comparada (CGH)

Ele também usa sondas fluorescentes para rotular diferencialmente o DNA, mas usa padrões de comparação conhecidos.

Outras técnicas

Outras técnicas mais modernas não envolvem diretamente a análise da estrutura cromossômica, mas o estudo direto da sequência de DNA. Entre estes estão microarrays, sequenciamento e outras técnicas baseadas na amplificação por PCR (reação em cadeia da polimerase).

Como é realizado um cariótipo?

Existem várias técnicas para estudar os cromossomos ou o cariótipo. Alguns são mais sofisticados que outros, pois permitem detectar pequenas alterações imperceptíveis pelos métodos mais utilizados.

Análises citogenéticas para obter o cariótipo são comumente realizadas a partir de células presentes na mucosa oral ou no sangue (usando linfócitos). No caso de estudos realizados em neonatos, são coletadas amostras de líquido amniótico (técnicas invasivas) ou células sanguíneas fetais (técnicas não invasivas).

As razões pelas quais um cariótipo é realizado são diversas, mas muitas vezes são realizadas com o objetivo de diagnosticar doenças, estudos de fertilidade ou descobrir as causas de abortos recorrentes ou mortes e câncer fetais, entre outras razões.

As etapas para executar um teste de cariótipo são as seguintes:

1-Obtenção da amostra (seja qual for a fonte disso).

2-Separação de células, um passo de importância vital, especialmente em amostras de sangue. Em muitos casos, é necessário separar as células divididas das células em divisão usando reagentes químicos especiais.

Crescimento de 3 células. Às vezes é necessário cultivar as células em um meio de cultura adequado para obter uma quantidade maior delas. Isso pode levar mais de alguns dias, dependendo do tipo de amostra.

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4-Sincronização de células. Para observar os cromossomos condensados ​​em todas as células cultivadas ao mesmo tempo, é necessário “sincronizá-los” com tratamentos químicos que interrompem a divisão celular quando os cromossomos são mais compactos e, portanto, visíveis.

5-Obtenção de cromossomos das células. Para vê-los sob um microscópio, os cromossomos devem ser “removidos” das células. Isso geralmente é alcançado tratando-os com soluções que os fazem explodir e se desintegrar, deixando os cromossomos livres.

6-Coloração Como observado acima, os cromossomos devem ser corados por uma das muitas técnicas disponíveis para observá-los ao microscópio e realizar o estudo correspondente.

7-Análise e contagem. Os cromossomos são observados em detalhes para determinar sua identidade (no caso de conhecê-lo com antecedência), suas características morfológicas como tamanho, posição do centrômero e padrão de bandas, número de cromossomos na amostra etc.

8-Classificação. Uma das tarefas mais árduas dos citogenetistas é a classificação dos cromossomos pela comparação de suas características, pois é necessário determinar qual cromossomo é qual. Isso ocorre porque, como há mais de uma célula na amostra, haverá mais de um par do mesmo cromossomo.

Alterações cromossômicas

Antes de descrever as diferentes alterações cromossômicas que podem existir e suas conseqüências para a saúde humana, é necessário familiarizar-se com a morfologia geral dos cromossomos.

Morfologia cromossômica

Os cromossomos são estruturas de aparência linear e têm dois “braços”, um pequeno ( p ) e um maior ( q ) que são separados um do outro por uma região conhecida como centrômero, um site especializado em DNA que participa da ancoragem do eixo. mitótico durante a divisão celular mitótica.

O centrómero pode ser localizada no centro dos dois braços de p e q , a partir do centro ou perto de uma das suas extremidades (metacêntrica, submetacêntrico ou acrocêntrico).

Nas extremidades dos braços curtos e longos, os cromossomos têm “capuzes” conhecidos como telômeros, que são sequências específicas de DNA ricas em TTAGGG repetidas e que são responsáveis ​​por proteger o DNA e impedir a fusão entre os cromossomos.

No início do ciclo celular, os cromossomos são observados como cromátides individuais, mas à medida que a célula se replica, são formadas duas cromátides irmãs que compartilham o mesmo material genético. São esses casais cromossômicos que são observados nas fotografias dos cariótipos.

Os cromossomos têm diferentes graus de “empacotamento” ou “condensação”: a heterocromatina é a forma mais condensada e é transcricionalmente inativa, enquanto a eucromatina corresponde às regiões mais frouxas e é transcricionalmente ativa.

Em um cariótipo, cada cromossomo se distingue, como observado acima, por seu tamanho, pela posição de seu centrômero e pelo padrão de bandas quando corados com diferentes técnicas.

Anomalias cromossômicas

Do ponto de vista patológico, podem ser especificadas alterações cromossômicas específicas que são regularmente observadas em populações humanas, embora outros animais, plantas e insetos não estejam isentos deles.

As anomalias têm a ver, muitas vezes, com deleções e duplicações de regiões de um cromossomo ou de cromossomos completos.

Esses defeitos são conhecidos como aneuploidias, que são alterações cromossômicas que envolvem a perda ou ganho de um cromossomo completo ou de partes dele. Perdas são conhecidas como monossomias e ganhos como trissomias, e muitas delas são letais para os fetos em formação.

Também pode haver casos de inversões cromossômicas, em que a ordem da sequência do gene muda devido a rupturas e reparos errôneos simultâneos de alguma região do cromossomo.

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As translocações também são alterações cromossômicas que envolvem alterações em grandes porções de cromossomos que são trocadas entre cromossomos não homólogos e podem ou não ser recíprocas.

Existem também alterações relacionadas a danos diretos na sequência dos genes contidos no DNA cromossômico; e existem até alguns relacionados aos efeitos das “marcas” genômicas que podem ser trazidas com o material herdado de qualquer um dos pais.

Doenças humanas detectadas com cariótipos

A análise citogenética das alterações cromossômicas antes e após o nascimento é essencial para o atendimento clínico abrangente dos lactentes, independentemente da técnica utilizada para esse fim.

A síndrome de Down é uma das patologias mais comumente detectadas no estudo do cariótipo e tem a ver com a não disjunção do cromossomo 21, por isso também é conhecida como trissomia 21.

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Cariótipo de um ser humano com trissomia do cromossomo 21 (Fonte: Programa de Genoma Humano do Departamento de Energia dos EUA. [Domínio público] via Wikimedia Commons)

Alguns tipos de câncer são detectados pelo estudo do cariótipo, uma vez que estão relacionados a alterações cromossômicas, principalmente com a exclusão ou duplicação de genes diretamente envolvidos nos processos oncogênicos.

Certos tipos de autismo são diagnosticados a partir da análise do cariótipo e foi demonstrado que, em humanos, a duplicação do cromossomo 15 está implicada em algumas dessas patologias.

Entre outras patologias associadas às deleções no cromossomo 15 está a síndrome de Prader-Willi, que causa sintomas como falta de tônus ​​muscular e deficiências respiratórias nos bebês.

A síndrome do “gato chorando” (do francês cri-du-chat ) implica a perda do braço curto do cromossomo 5 e um dos métodos mais diretos para o seu diagnóstico é o estudo citogenético do cariótipo.

A translocação de partes entre os cromossomos 9 e 11 caracteriza pacientes que sofrem de transtorno bipolar, especificamente relacionados à interrupção de um gene no cromossomo 11. Outros defeitos neste cromossomo também foram observados em várias falhas de nascimento.

De acordo com um estudo realizado por Weh e colaboradores em 1993, mais de 30% dos pacientes que sofrem de mieloma múltiplo e leucemia em células plasmáticas possuem cariótipos com cromossomos cujas estruturas são anormais ou anormais, principalmente nos cromossomos 1, 11 e 14. .

Referências

  1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Walter, P. (2004). Biologia Celular Essencial Abingdon: Garland Science, Grupo Taylor e Francis.
  2. Battaglia, E. (1994). Nucleossomo e nucleótipo: uma crítica terminológica. Caryologia , 47 (3-4), 37-41.
  3. Elsheikh, M., Wass, JAH, & Conway, G. (2001). Síndrome tireoidiana autoimune em mulheres com síndrome de Turner – a associação com cariótipo. Clinical Endocrinology , 223-226.
  4. Fergus, K. (2018). Saúde Muito Bem. Obtido em www.verywellhealth.com/how-to-how-is-a-karyotype-test-done-1120402
  5. Gardner, R. & Amor, D. (2018). Anomalias cromossômicas de Gardner e Sutherland e aconselhamento genético (5ª ed.). Nova York: Oxford University Press.
  6. Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D. e Miller, J. (2005). Uma Introdução à Análise Genética (8ª ed.). Freeman, WH & Company.
  7. Rodden, T. (2010). Genetics For Dummies (2ª ed.). Indianápolis: Wiley Publishing, Inc.
  8. Schrock, E., Manoir, S., Veldman, T., Schoell, B., Wienberg, J., Ning, Y., … Ried, T. (1996). Cariotipagem espectral multicolor de cromossomos humanos. Science , 273 , 494-498.
  9. Wang, T., Maierhofer, C., Speicher, MR, Lengauer, C., Vogelstein, B., Kinzler, KW e Velculescu, VE (2002). Cariotipagem digital. PNAS , 99 (25), 16156-16161.

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