Karyotype: Hvad er et kromosomsæt? Definition, funktion og betydning

Lær hvad en karyotype er, hvordan kromosomsæt påvirker arv og sygdomme, samt metoder og betydning for diagnose, evolution og kønsbestemmelse.

En karyotype er antallet og udseendet af kromosomer i kernen af en eukaryote celle. Udtrykket bruges også om det komplette sæt kromosomer i en art eller en individuel organisme. Det beskriver antallet af kromosomer, og hvordan de ser ud under et lysmikroskop. Der lægges vægt på deres længde, centromerernes placering, eventuelle forskelle mellem kønskromosomer og andre fysiske karakteristika. Udarbejdelse og undersøgelse af karyotyper er en del af cytogenetik (cytologi og genetik), og informationen bruges både klinisk og i forskning.

Det grundlæggende antal kromosomer i de somatiske (krops)celler i et individ eller en art kaldes det somatiske antal og betegnes 2n. Hos mennesker er 2n = 46. I kønscellerne er kromosomantallet n (mennesker: n = 23). Ved meiosen reduceres antallet, så kønscellerne indeholder én kopi af hvert kromosom, hvorefter befrugtning genopretter det diploide antal.

I normale diploide organismer er kromosomerne altså til stede i to kopier. Der findes både kønskromosomer, men der findes også autosomer; kønskromosomer er de kromosomer, der bestemmer det biologiske køn hos mange arter og kan adskille sig i størrelse og struktur fra autosomerne. Polyploide celler har flere kopier af kromosomer (fx triploid eller tetraploid), og haploide celler har enkelte kopier (n). Undersøgelsen af hele sæt kromosomer kaldes undertiden karyologi.

Hvordan fremstilles og analyseres en karyotype?

Fremstilling af en karyotype foregår typisk i flere trin: man udtager en celleprøve (fx blod, fostervand, moderkage, knoglemarv eller plantevæv), dyrker cellerne, stopper dem i metafase (ved brug af kolkicin/colcemid), udsætter dem for en hypoton løsning for at sprede kromosomerne, fikserer og farver dem. Klassisk farvning er G-banding (trypsin + Giemsa), som giver et karakteristisk mønster af lyse og mørke bånd. Kromosomerne fotograferes i metafase, parvis organiseres og nummereres i et standardkatalog i et karyogram eller idiogram, som ofte viser parvist ordnede kromosomer efter størrelse og centromerens placering.

Centromerens placering betegnes typisk som:

• metacentrisk (midtstillet),
• submetacentrisk (off-center),
• akrocentrisk (næsten i enden) — i mennesker er par 13, 14, 15, 21 og 22 akrocentriske,
• telocentrisk (centromeren i egentlige kromosomende, ses sjældent hos mennesker).

Typer af karyotypeafvigelser

Karyotypeanalyser kan afsløre både kvantitative og strukturelle ændringer:

• Aneuploidier: ændring i antal kromosomer, fx trisomi 21 (47,XX,+21 eller 47,XY,+21 — Downs syndrom), trisomi 18 (Edwards), monosomi X (45,X — Turners syndrom).
• Strukturelle ændringer: deletioner (tab af et kromosomstykke), duplikationer (gentagelser), inversioner (omvending af et kromosomsegment), translokationer (bytte mellem kromosomer). En særlig type er Robertsonsk translokation mellem akrocentriske kromosomer.
• Mosaikisme: tilstedeværelsen af to eller flere forskellige cellelinjer med forskellige karyotyper i samme individ (fx 46,XX/45,X).
• Isochromosomer, ringkromosomer og komplekse rearrangementer kan også påvises ved cytogenetisk undersøgelse.

Anvendelser og betydning

Karyotyper anvendes bredt:

• Prænatal diagnostik (fx amniocentese, chorionvillus-prøve) for at påvise kromosomafvigelser hos fosteret.
• Neonatal og pediatrisk diagnostik ved mistanke om genetiske syndromer.
• Onkologi: mange kræftformer har karakteristiske kromosomforandringer (fx Philadelphia-translokationen t(9;22) ved kronisk myeloid leukæmi), som har prognostisk og terapeutisk betydning.
• Fertilitet og reproduktionsmedicin: karyotypeundersøgelser ved gentagne aborter eller infertilitet.
• Evolutionær biologi og systematik: karyotypevariationer og polyploiditet kan kaste lys over artsdannelse og evolutionære begivenheder.

Notationssystem og eksempler

Karyotyper angives efter det internationale system ISCN (International System for Human Cytogenomic Nomenclature). Eksempler:

• 46,XX — normal kvindelig karyotype
• 46,XY — normal mandlig karyotype
• 47,XX,+21 — kvinde med Downs syndrom
• 45,X — Turner-syndrom
• 46,XY,t(9;22)(q34;q11) — mand med translokation mellem kromosom 9 og 22 (Philadelphia).

Begrænsninger og moderne metoder

Klassisk karyotypediagnostik har en begrænset opløsning — typisk kan man påvise ændringer større end nogle få megabaser. Mindre ændringer (krympere deletioner/duplikationer) kræver molekylære metoder som FISH (fluorescens in situ hybridisering), array-CGH (genomisk mikroarray) eller NGS-baserede analyser (sekventering). Disse teknikker kan supplere eller erstatte traditionel karyotypering i mange tilfælde, især når man søger subtile copy-number-variationer eller specifikke genregioner.

Praktiske og etiske overvejelser

Karyotypeundersøgelser har stor klinisk betydning, men fortolkning kan være kompleks og kræver ofte genetisk rådgivning. Resultater kan få konsekvenser for svangerskabsrådgivning, behandlingsvalg og familiesinddragelse. I forskning bidrager karyotypeanalyser til forståelsen af genfunktion, genomstruktur og arters evolutionære historie.

Karyotyper kan desuden bruges til at indsamle oplysninger om tidligere evolutionære begivenheder, f.eks. polyploiditet, og giver et overblik over større genomiske forandringer, som ikke altid er synlige med kun molekylær sekventering.

Spørgsmål og svar

Q: Hvad er en karyotype?

Spørgsmål: Hvad er cytogenetik?

Spørgsmål: Hvad er det somatiske antal?

Spørgsmål: Hvor mange kopier findes der i normale diploide organismer?

Spørgsmål: Hvad viser et karyogram?

Spørgsmål: Hvordan kan karyotyper give oplysninger om tidligere evolutionære begivenheder?

Søg efter bogstav