Der Zweck und die Schritte eines Karyotyptests

Was beinhaltet dieser Test, wenn Ihr Arzt Ihnen oder Ihrem Kind oder nach einer Amniozentese einen Karyotyptest empfohlen hat? Welche Erkrankungen kann ein Karyotyp diagnostizieren, welche Schritte sind bei der Durchführung der Tests erforderlich und wo liegen ihre Einschränkungen?

Was ist ein Karyotyp-Test?

Ein Karyotyp ist ein Foto der Chromosomen in einer Zelle . Karyotypen können aus Blutzellen, fetalen Hautzellen (aus dem Fruchtwasser oder der Plazenta) oder Knochenmarkszellen entnommen werden.1

Mit einem Karyotyp-Test diagnostizierte Zustände

Karyotypen können verwendet werden, um chromosomale Anomalien wie das Down-Syndrom und das Katzenaugen-Syndrom zu erkennen und zu bestätigen , und es können verschiedene Arten von Anomalien erkannt werden.

Beispiele für Trisomien sind:2

• Down-Syndrom (Trisomie 21)
• Edward-Syndrom ( Trisomie 18 )
• Patau-Syndrom (Trisomie 13)
• Klinefelter-Syndrom (XXY und andere Varianten) – Das Klinefelter-Syndrom tritt bei 1 von 500 neugeborenen Männern auf
• Triple-X-Syndrom (XXX)

Ein Beispiel für Monosomie ist:

• Turner-Syndrom (X0) oder Monosomie

Beispiele für chromosomale Deletionen sind:3

• Cri-du-Chat-Syndrom (fehlendes Chromosom 5)
• Williams-Syndrom (fehlendes Chromosom 7)

Translokationen – Es gibt viele Beispiele für Translokationen, einschließlich des Translokations-Down-Syndroms. Robertsonsche Translokationen sind recht häufig und treten bei etwa 1 von 1.000 Menschen auf.4

Mosaikismus ist eine Erkrankung, bei der einige Zellen im Körper eine Chromosomenanomalie aufweisen, andere jedoch nicht. Zum Beispiel das Mosaik-Down-Syndrom oder die Mosaik-Trisomie 9. Eine vollständige Trisomie 9 ist nicht mit dem Leben vereinbar, aber eine Mosaik-Trisomie 9 kann zu einer Lebendgeburt führen.5

Wenn es fertig ist

Es gibt viele Situationen, in denen Ihr Arzt einen Karyotyp empfehlen kann. Dazu könnten gehören:6

• Säuglinge oder Kinder, deren Erkrankungen auf eine noch nicht diagnostizierte Chromosomenanomalie hinweisen.
• Erwachsene, deren Symptome auf eine Chromosomenanomalie hinweisen (z. B. können Männer mit Morbus Klinefelter bis zur Pubertät oder im Erwachsenenalter unerkannt bleiben). Einige der Mosaik-Trisomie-Erkrankungen können ebenfalls unerkannt bleiben.
• Unfruchtbarkeit: Bei Unfruchtbarkeit kann ein genetischer Karyotyp erstellt werden. Wie oben erwähnt, können einige Chromosomenanomalien bis zum Erwachsenenalter unerkannt bleiben. Eine Frau mit Turner-Syndrom oder ein Mann mit einer der Klinefelter-Varianten sind sich der Erkrankung möglicherweise erst bewusst, wenn sie mit der Unfruchtbarkeit zu kämpfen haben.
• Pränatale Tests: In einigen Fällen, beispielsweise beim Translokations-Down-Syndrom, kann die Erkrankung erblich bedingt sein und die Eltern können getestet werden, wenn ein Kind mit einem Down-Syndrom geboren wurde. (Es ist wichtig zu beachten, dass das Down-Syndrom in den meisten Fällen keine Erbkrankheit, sondern eine zufällige Mutation ist.)
• Totgeburt: Ein Karyotyp wird häufig im Rahmen der Untersuchung nach einer Totgeburt durchgeführt.
• Wiederkehrende Fehlgeburten: Ein elterlicher Karyotyp wiederkehrender Fehlgeburten kann Hinweise auf die Gründe für diese verheerenden wiederkehrenden Verluste geben. Es wird angenommen, dass Chromosomenanomalien wie Trisomie 16 die Ursache für mindestens 50 % der Fehlgeburten sind.
• Leukämie: Karyotyptests können auch durchgeführt werden, um die Diagnose von Leukämien zu erleichtern, indem beispielsweise nach dem Philadelphia-Chromosom gesucht wird, das bei manchen Menschen mit chronischer myeloischer Leukämie oder akuter lymphatischer Leukämie gefunden wird.

Erforderliche Schritte

Ein Karyotyp-Test mag wie ein einfacher Bluttest klingen, weshalb sich viele Menschen fragen, warum es so lange dauert, bis die Ergebnisse vorliegen. Dieser Test ist nach der Erhebung tatsächlich recht komplex. Werfen wir einen Blick auf diese Schritte, damit Sie verstehen, was während der Wartezeit auf den Test passiert.

1. Probensammlung

Der erste Schritt bei der Durchführung eines Karyotyps ist die Entnahme einer Probe. Bei Neugeborenen wird eine Blutprobe entnommen, die rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen, Serum und andere Flüssigkeiten enthält. An den weißen Blutkörperchen, die sich aktiv teilen (ein Zustand, der als Mitose bezeichnet wird), wird ein Karyotyp durchgeführt. Während der Schwangerschaft kann es sich bei der Probe entweder um Fruchtwasser handeln, das im Rahmen einer Amniozentese entnommen wurde, oder um ein Stück Plazenta, das im Rahmen eines Chorionzottenbiopsietests (CVS) entnommen wurde. Das Fruchtwasser enthält fetale Hautzellen, die zur Erstellung eines Karyotyps verwendet werden.6

2. Transport zum Labor

Karyotypen werden in einem speziellen Labor namens Zytogenetiklabor durchgeführt – einem Labor, das Chromosomen untersucht. Nicht alle Krankenhäuser verfügen über Zytogenetiklabore. Wenn Ihr Krankenhaus oder Ihre medizinische Einrichtung über kein eigenes Zytogenetik-Labor verfügt, wird die Testprobe an ein Labor geschickt, das auf Karyotyp-Analyse spezialisiert ist. Die Testprobe wird von speziell ausgebildeten zytogenetischen Technologen, Ph.D., analysiert. Zytogenetiker oder medizinische Genetiker.7

3. Trennung der Zellen

Um Chromosomen analysieren zu können, muss die Probe Zellen enthalten, die sich aktiv teilen. Im Blut teilen sich die weißen Blutkörperchen aktiv. Auch die meisten fetalen Zellen teilen sich aktiv. Sobald die Probe das Zytogenetiklabor erreicht, werden die sich nicht teilenden Zellen mithilfe spezieller Chemikalien von den sich teilenden Zellen getrennt.8

4. Wachsende Zellen

Um genügend Zellen für die Analyse zu haben, werden die sich teilenden Zellen in speziellen Medien oder einer Zellkultur gezüchtet. Dieses Medium enthält Chemikalien und Hormone, die es den Zellen ermöglichen, sich zu teilen und zu vermehren. Dieser Kultivierungsprozess kann bei Blutzellen drei bis vier Tage und bei fötalen Zellen bis zu einer Woche dauern.8

5. Zellen synchronisieren

Chromosomen sind eine lange Kette menschlicher DNA. Um Chromosomen unter dem Mikroskop sehen zu können, müssen sich die Chromosomen in ihrer kompaktesten Form in einer Phase der Zellteilung (Mitose) befinden, die als Metaphase bezeichnet wird. Um alle Zellen in dieses spezifische Stadium der Zellteilung zu bringen, werden die Zellen mit einer Chemikalie behandelt, die die Zellteilung an der Stelle stoppt, an der die Chromosomen am kompaktesten sind.8

6. Freisetzung der Chromosomen aus ihren Zellen

Um diese kompakten Chromosomen unter dem Mikroskop sehen zu können, müssen sich die Chromosomen außerhalb der weißen Blutkörperchen befinden. Dies geschieht durch die Behandlung der weißen Blutkörperchen mit einer speziellen Lösung, die sie zum Platzen bringt. Dies geschieht, während sich die Zellen auf einem Objektträger befinden. Die restlichen Rückstände der weißen Blutkörperchen werden weggespült, sodass die Chromosomen am Objektträger haften bleiben.8

7. Färbung der Chromosomen

Chromosomen sind von Natur aus farblos. Um ein Chromosom vom anderen zu unterscheiden, wird ein spezieller Farbstoff namens Giemsa-Farbstoff auf den Objektträger aufgetragen. Giemsa-Farbstoff färbt Regionen von Chromosomen, die reich an den Basen Adenin (A) und Thymin (T) sind. Bei der Färbung sehen die Chromosomen wie Schnüre mit hellen und dunklen Bändern aus. Jedes Chromosom weist ein spezifisches Muster aus hellen und dunklen Bändern auf, die es dem Zytogenetiker ermöglichen, ein Chromosom vom anderen zu unterscheiden. Jedes dunkle oder helle Band umfasst Hunderte verschiedener Gene.8

8. Analyse

Sobald die Chromosomen gefärbt sind, wird der Objektträger zur Analyse unter das Mikroskop gelegt. Anschließend wird ein Foto der Chromosomen gemacht. Am Ende der Analyse wird die Gesamtzahl der Chromosomen bestimmt und die Chromosomen nach Größe sortiert.8

9. Chromosomen zählen

Der erste Schritt der Analyse ist die Zählung der Chromosomen. Die meisten Menschen haben 46 Chromosomen. Menschen mit Down-Syndrom haben 47 Chromosomen. Es ist auch möglich, dass Menschen fehlende Chromosomen, mehr als ein zusätzliches Chromosom oder einen Teil eines Chromosoms haben, der entweder fehlt oder dupliziert ist. Wenn man sich nur die Anzahl der Chromosomen ansieht, ist es möglich, verschiedene Erkrankungen, einschließlich des Down-Syndroms, zu diagnostizieren.9

10. Chromosomen sortieren

Nach der Bestimmung der Chromosomenzahl beginnt der Zytogenetiker mit der Sortierung der Chromosomen. Um die Chromosomen zu sortieren, vergleicht ein Zytogenetiker die Chromosomenlänge, die Platzierung der Zentromere (die Bereiche, in denen die beiden Chromatiden verbunden sind) sowie die Position und Größe der G-Bänder. Die Chromosomenpaare sind vom größten (Nummer 1) bis zum kleinsten (Nummer 22) nummeriert. Es gibt 22 Chromosomenpaare, sogenannte Autosomen, die genau übereinstimmen. Es gibt auch die Geschlechtschromosomen, Frauen haben zwei X-Chromosomen, während Männer ein X und ein Y haben.8

11. Die Struktur betrachten

Neben der Betrachtung der Gesamtzahl der Chromosomen und der Geschlechtschromosomen untersucht der Zytogenetiker auch die Struktur der einzelnen Chromosomen, um sicherzustellen, dass kein fehlendes oder zusätzliches Material sowie strukturelle Anomalien wie Translokationen vorhanden sind. Eine Translokation liegt vor, wenn ein Teil eines Chromosoms an ein anderes Chromosom gebunden wird. In manchen Fällen werden zwei Chromosomenstücke vertauscht (eine ausgeglichene Translokation), und in anderen Fällen kommt ein zusätzliches Stück hinzu oder fehlt nur einem Chromosom.9

12. Das Endergebnis

Am Ende zeigt der endgültige Karyotyp die Gesamtzahl der Chromosomen, das Geschlecht und etwaige strukturelle Anomalien bei einzelnen Chromosomen. Es wird ein digitales Bild der Chromosomen erstellt, in dem alle Chromosomen nach Nummern geordnet sind.

Grenzen des Karyotyptests

Es ist wichtig zu beachten, dass Karyotyptests zwar viele Informationen über Chromosomen liefern können, dieser Test jedoch nicht sagen kann, ob bestimmte Genmutationen, wie etwa solche, die Mukoviszidose verursachen , vorliegen. Ihr genetischer Berater kann Ihnen helfen zu verstehen, was Karyotyptests Ihnen sagen können und was nicht. Weitere Studien sind erforderlich, um die mögliche Rolle von Genmutationen bei Krankheiten oder Fehlgeburten zu bewerten.

Derzeit sind Karyotyptests im pränatalen Bereich recht invasiv und erfordern eine Amniozentese oder eine Chorionzottenbiopsie. Allerdings ist die Untersuchung zellfreier DNA in der Blutprobe einer schwangeren Person mittlerweile eine weitaus weniger invasive Alternative für die pränatale Diagnose genetischer Anomalien bei einem Fötus.10