Chromosomenuntersuchung (Zytogenetik)

Das Ausgangsmaterial muss im Labor in einer Gewebe- oder Zellkultur gezüchtet werden.
In den sich teilenden (mitotischen) Zellen verdichtet sich die Erbsubstanz DNA zu Chromosomen. Diese können in präparierten Zellkulturen mikroskopisch sichtbar gemacht werden. Spezielle Färbungsmethoden verleihen jedem Chromosom ein typisches Bänderungsmuster. Die Chromosomen einer Zelle werden dann fotografiert, als Karyogramm (Chromosomenbild) dargestellt und in ihrer Anzahl und Struktur analysiert. Abweichungen von der normalen Chromosomenzahl (numerische Chromosomenaberrationen) oder Veränderungen der Chromosomenstruktur (strukturelle Chromosomenaberrationen) werden somit erkennbar.

Molekulare Zytogenetik

Lichtmikroskopisch nicht erkennbare Chromsomenveränderungen können unter Zuhilfenahme von molekularen Methoden wie FISH oder Mikro-Array-Untersuchungen charakterisiert werden.
FISH ist die Abkürzung für Fluoreszenz-in situ-Hybridisierung. Bei dieser Technik werden kleine DNA-Stücke (= Sonden), die komplementär sind zu DNA-Abschnitten auf den Chromosomen, mit Fluoreszenz-Farbstoffen gefärbt. Es können für alle Chromosomenregionen FISH-Sonden hergestellt werden. Während der Hybridisierung, die in situ, d.h. direkt im Zellkern oder an den Chromosomen einer Metaphase erfolgt, binden diese Sonden an die entsprechenden Chromosomenabschnitte, die nun im Fluoreszenz-Mikroskop als farbige Punkte erkannt werden können. Damit kann an einem Zellkern der Interphase oder an einer Metaphase nachgewiesen werden, ob der gesuchte Chromosomenabschnitt in normaler Anzahl vorliegt, infolge einer Deletion fehlt oder wie z.B. bei einer Trisomie in dreifacher Ausführung vorhanden ist.

Molekulargenetische Untersuchung (DNA-Untersuchung)

In der molekulargenetischen Diagnostik (DNA-Untersuchung) wird nach krankheitsverursachenden Fehlern (Mutationen) oder krankheitsdisponierenden Variationen (Polymorphismen) in einzelnen Genen gesucht. Es wäre nicht sinnvoll, für die molekulargenetisch medizinische Diagnostik die gesamte DNA eines Menschen zu entschlüsseln, auch wenn dies heute theoretisch möglich wäre. Es geht vielmehr darum, aufgrund eines begründeten Krankheitsverdachts bestimmte Gene zu untersuchen, in welchen typischerweise bei der fraglichen Erkrankung Mutationen zu erwarten sind.
Ausgangsmaterial für diese Untersuchungen ist gereinigte Erbsubstanz (= DNA engl. DeoxyriboNucleic Acid), die aus Blut oder Geweben isoliert wird (DNA-Extraktion). Im Gegensatz zu zytogenetischen Untersuchungen muss das Zellmaterial nicht lebend sein. Eine Analyse ist auch an abgestorbenem Gewebe und mit kleinsten Mengen möglich.
Der Molekulargenetik stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, um Mutationen innerhalb der 20’000 bis 30’000 Gene der menschlichen DNA zu detektieren:
In den meisten Fällen wird heute der zu untersuchende Genabschnitt mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) künstlich vermehrt und anschliessend mit einem geeigneten Detektionsverfahren (z. Bsp. DNA-Sequenzierung, Schmelzkurvenanalysen, Elektrophorese) analysiert.

Metaphase

Karyogramm

FISH

DNA-Sequenz

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