Karyotip Nedir? Karyotip Analizi, Gebelik Sırasında Kusurlu Kromozomların Tespitini Nasıl Sağlar?

Karyotip analizi, kromozomların büyüklüğü, boyutu ve sayısını tespit etmeye yarayan bir genetik yöntemidir. Karyotip analizi sayesinde kusurlu kromozomların ve fazladan/eksik kromozomların tespit edilmesi mümkündür. Bu yöntem aracılığıyla Down Sendromu gibi durumları da teşhis edebilmekteyiz. Buna ek olarak, karyotip analizini şu nedenlerle yapmak mümkündür:

1. Doğmamış bebeklerin genetik bozukluklarını tespit etmek için,
2. Bebek ya da küçük çocukların genetik hastalıklarını teşhis etmek için,
3. Bir kadının gebe kalmasına engel olan veya tekrar eden düşükler deneyimlemesine neden olan şeyin kromozomal/genetik bir bozukluk olup olmadığını tespit etmek için,
4. Ölü doğan bebeklerin kromozomal bozukluk nedeniyle ölüp ölmediklerini anlamak için,
5. Sahip olduğunuz genetik problemlerin kalıtılabilir olup olmadığını anlamak için,
6. Belli kanserleri ve kan hastalarını teşhis etmek ve tedavi yollarını belirlemek için.

Önemli Terimler

Karyotip analizinin aşamalarını anlayabilmek için, öncelikle bazı terimler hakkında bilgi sahibi olmamız gerekir:

1. Sitogenetik: Kromozomların sayısını, yapısını inceleyen çalışma disiplinidir.
2. Kromozom: DNA adı verilen molekülden oluşurlar. Bu DNA, hücre bölünmesinin profaz evresinde kısalıp kalınlaşmaya başlar. Daha sonrasında Histon proteinleri ile sarılması durumunda kromozomlar oluşur. İnsanlarda bulunan kromozom sayısı 46’dır. Bunların 23’ü anneden 23’ü babadan gelir.
3. Homolog Kromozomlar: Aynı karakteri etkileyen çiftler halinde bulunan kromozomlardır. Bu kromozomlar aynı sentromer konumuna sahiptir. Sentromer, kromatidleri birlikte tutan kısımdır. Cinsiyete etki eden kromozomlara eşey kromozomu denirken etki etmeyen kromozomlara otozomal kromozom denir. Erkeklerdeki X ve Y kromozomları homolog kromozomlara istisna oluşturan bir duruma sahiptir. Bu kromozomların sadece bazı kısımları homologdur.
4. Diploid ve Haploid Hücre: Çift kromozom içeren bir canlıya diploid hücre denir ve $2n$ şeklinde ifade edilebilir. Bunun tam tersine haploid hücre ise tek kromozoma sahiptir ve $n$ ile ifade edilir. Üreme hücreleri $n$ kromozomlu haploid hücrelerdir. Daha sonrasında döllenmeleri ile $2n$ kromozomlu diploid zigot oluşur.

Bu terimler hakkında daha fazla bilgiyi buradaki yazımızdan alabilirsiniz.

Karyotip Analizi Nasıl Yapılır?

Karyotip analizinin yapılabilmesi için öncelikle ne için yapılacağı ve hangi yöntemin kullanılacağı belirlenmelidir. Örneğin bu test, kanser tanısı için, yapılıyorsa kanser biyopsisi yapılmalı veya kemik iliğinden örnek alınmalıdır. Eğer test, herhangi bir diğer nedenle yapılıyorsa, çoğunlukla çevresel kan örneği veya deri biyopsisi gibi çok rahatsız edici olmayan örnekler toplanır.

Öte yandan test, gebelik esnasında çocuğun kromozomlarını incelemek için yapılıyorsa iki farklı yöntem vardır: İlki amniyotik sıvıdan örnek almak, yani bebeğin anne rahminde bulunduğu sıvıdan örnek almak; ikincisi ise koryanik villus örneklemesi, bebeğin anne rahminde beslenmesini sağlayan organdan örnek almak.

Ne için yapılacağı belirlendikten sonra, yöntemin belirlemesi gerekir. Bu da iki şekilde yapılabilir: Kromozomların uzunlukları ve sentromerlerin yerlerine göre ya da kromozomların boyanma şekillerine göre. Bu yöntemlerin çalışma biçimlerine biraz daha yakından bakalım.

Sentromer Yerleri ve Kromozom Uzunluklarına Göre

Kromozomlar, sentromerlerinin yerine göre üçe ayrılırlar: metasentrik, submetasentrik ve akrosentrik. Metasentrik kromozomlarda sentromer bölgesi tam ortada yer alırken, submetasentrik kromozomların $q$ kolu $p$ kolundan daha uzundur. Akrosentrik kromozomlar ise, sadece $q$ kolundan oluşan ve $p$ kolunda sadece sentromer bulunan yapıdadır.

Kromozomların Boyanma Şekline Göre

Kromozom analizi için kullanılan belli bantlama yöntemleri vardır. Bunlardan ilk kullanılan Q bantlamadır. Bu bantlama, tarihsel olarak flüoresan boya kullanılarak yapıldı. Ancak araştırmacılar zamanla flüoresan boya yerine giemsa boya kullanmaya başladılar, çünkü giemsa boya daha stabil bir hazırlık ortamı yaratarak yüksek çözünürlük ve sayıca çok daha fazla gen analizi yapılmasına olanak sağlıyordu.

Bantlama yöntemlerinden bir diğeri olan G bantlama, giemsa boyası kullanılarak yapılır ve Adenin, Timin bölgeleri açısından zengin olan bölgeleri koyu gösterir. R bantlama da tıpkı G bantlama gibi giemsa boyası ile yapılır, fakat süreç tam tersi şekilde işler. Daha spesifik bir gen analizi istediğimizde ise çok tercih edilmeyen C tipi bantlama yöntemine başvurabiliriz.

Nature

Kromozomların Hazırlanması

Karyotip analizinin yapılabilmesi için, hücre öncelikle mitoza zorlanır. Mitozun metafaz (veya prometafaz) evresinde kromozomlar yoğunlaşır. İşte bu noktada, kolkisin (İng: "colchicine") kullanılarak iğ iplikçikleri parçalanır ve mitotik hücre bölünmesi durdurulur; böylece kromozomlar, yoğunlaştıkları evrede hapsolurlar. Sonrasında hücreler hipotonik, yani su bakımından zengin bir solüsyona bırakılırlar. Bu su, hücre içine dolarak hücrelerin şişmesine ve patlamasına neden olur. Bu noktada açığa çıkan hücre çekirdeği, kimyasal bir sabitleyiciye maruz bırakılır, bir cam slayt üzerine yerleştirilir ve çeşitli boyalarla boyanarak incelemeye alınır. Kromozomlar; boyları ve sentromer yerleri gibi özellikleri ile ayırt edilirler ya da bahsettiğimiz bazı bantlama yöntemleri ile boyanırlar.

Ardından bu ölçümler sonucu otozomal kromozomlar uzundan kısaya sıralanır. Bir karyogramda tüm kromozomlar yatay bir eksende sentromerleri aynı hizaya gelecek şekilde dizilirler. Tekil kromozomlar, her zaman kısa kolları ("p kolu" veya "petit kolu") yukarı gelecek, uzun kolları ("q kolu" veya "queue kolu") aşağıya gelecek şekilde konumlandırılırlar. Genellikle eşey kromozomları en sona eklenir. Yani karyotip (veya daha doğru ifadesiyle karyogram) sözcüğü, kromozomların uluslararası konvansiyonlarla belirlenen, belli bir düzende sıralanmasıyla elde edilen dizinin adıdır.

Genome

İnsan karyotipinda 1, 3 ve 16. kromozom metasentriktir; dolayısıyla p ve q kolları neredeyse birebir eşit uzunluktadır. 2, 6 ve 10. kromozomlar submetasentriktir, dolayısıyla sentromerler tam olarak ortada yer almaz. 14, 15 ve 21. kromozomlar ise akrosentriktir, dolayısıyla sentromerler neredeyse en uçta yer alırlar.

Yukarıdaki görselde de görebileceğiniz gibi, homolog kromozomlar arası boyama örüntüleri neredeyse birebir aynıdır. Dolayısıyla sadece bu yan yana dizme işlemi sırasında bile bariz hatalar net bir şekilde görülebilir. Kimi zaman kromozomların hazırlanması sırasında yapılan hatalardan ötürü de homolog kromozomlar arasında farklar oluşabilir; bu nedenle hata payını düşürmek için tek bir kişinin 15-20 farklı karyogramı hazırlanıp, bir hata birden fazla karyotiple doğrulanır. Aynı teknik hatanın birden fazla karyogramda ortaya çıkma ihtimali yok denecek kadar azdır.

Karyotip Analizi ile Teşhis Edilebilen Hastalıklar

Daha önce bahsettiğimiz gibi kromozomal bozukluklar sonucu hastalığa sahip olan insanlara teşhis konulmasında sıkça kullanılan bir yöntem olan karyotip analizi, günümüzde gebelik takibi sırasında ve buna benzer durumlarda çokça işimize yarar. Karyotip analizi sayesinde teşhis edilebilen bazı hastalıklar şöyledir:

• Down Sendromu: Trizomi 21 olarak adlandıran bu durum 21. kromozomun iki değil üç tane olmasından kaynaklanır. Bu konuda daha fazla bilgiyi buradaki yazımızdan alabilirsiniz.
• Edwards Sendromu: Trizomi 18 olarak da bilinen Edwards Sendromu, 18. kromozomun üç tane bulunmasından kaynaklanır. Doğan bebeklerin %90’ı ilk yıl içerisinde ölür.
• Patau Sendromu: Aynı zamanda Trizomi 13 olarak adlandırır. 13. kromozomun üç tane olmasından kaynaklanır. %80 oranında bebek ölüm yaşanır.
• Klinefelter Sendromu: Fazladan X kromozomuna sahip erkek bireylerde oluşur. Bu duruma sahip bireyler uzundurlar.
• Turner Sendromu: Hasarlı X kromozomuna sahip kız çocuklarında görülür. Bu bireylerin eşey organları gelişmez.

Eğer çocuğunuzun (veya sizin) kromozom düzeninde (karyotipinde) boyut, sayı veya yapı bakımından bir bozukluk varsa, hekiminiz size gerekli bilgiyi verecektir. Her kromozom problemi doğrudan bir hastalığa işaret etmez. Benzer şekilde, kromozom bozukluklarının sebep olduğu hastalıkların şiddeti de her zaman aynı değildir. Ne olursa olsun, hekiminiz sizi doğru bir şekilde yönlendirmeye çalışacak ve söz konusu problemle nasıl başa çıkılacağını, tedavisi olup olmadığını, neler yapabileceğinizi anlatacaktır.