Хромосомная аномалия

Хромосомная аномалия , хромосомная аномалия , хромосомная аберрация , хромосомная мутация или хромосомное заболевание — это отсутствующая, дополнительная или нерегулярная часть хромосомной ДНК. ^[1]^[2] Они могут возникать в форме числовых аномалий, когда имеется нетипичное количество хромосом, или в виде структурных аномалий, когда одна или несколько отдельных хромосом изменяются. Хромосомная мутация раньше использовалась в строгом смысле для обозначения изменения в хромосомном сегменте, затрагивающего более одного гена . ^[3] Хромосомные аномалии обычно возникают при ошибке деления клеток после мейоза или митоза . человека Хромосомные аномалии могут быть обнаружены или подтверждены путем сравнения кариотипа или полного набора хромосом с типичным кариотипом для данного вида посредством генетического тестирования .

Иногда хромосомные аномалии возникают на ранних стадиях развития эмбриона , сперматозоида или младенца . ^[4] Возраст матери является одним из многих факторов окружающей среды, которые могут привести к генетическим аномалиям. Последствия хромосомных аномалий зависят от конкретной проблемы и могут иметь совершенно разные последствия. Некоторыми примерами являются синдром Дауна и синдром Тернера .

Числовая аномалия

Аномальное количество хромосом известно как анеуплоидия и возникает, когда у человека либо отсутствует хромосома в паре (что приводит к моносомии ), либо имеется более двух хромосом в паре ( трисомия , тетрасомия и т. д.). ^[5]^[6] Анеуплоидия может быть полной, когда отсутствует или добавлена вся хромосома, или частичной, когда отсутствует или добавляется только часть хромосомы. ^[5] Анеуплоидия может возникать с половыми хромосомами или аутосомами . ^{[ нужна ссылка ]}

Вместо моносомии или только одной копии у большинства анеуплоидных людей имеется трисомия или три копии одной хромосомы. ^{[ нужна ссылка ]} Примером трисомии у человека является синдром Дауна , нарушение развития, вызванное лишней копией хромосомы 21; поэтому расстройство также называют трисомией 21. ^[7]

Примером моносомии у человека является синдром Тернера , при котором человек рождается только с одной половой хромосомой — Х. ^[8]

Анеуплоидия спермы

Воздействие на мужчин определенного образа жизни, окружающей среды и/или профессиональных опасностей может увеличить риск образования анеуплоидных сперматозоидов. ^[9] В частности, риск анеуплоидии увеличивается при курении табака . ^[10]^[11] и профессиональное воздействие бензола , ^[12] инсектициды , ^[13]^[14] и перфторированные соединения . ^[15] Повышенная анеуплоидия часто связана с повышенным повреждением ДНК сперматозоидов.

Структурные аномалии

Когда структура хромосомы изменяется, это может принимать несколько форм: ^[16]

Делеции : часть хромосомы отсутствует или была удалена. Известные заболевания у людей включают синдром Вольфа-Хиршхорна , вызванный частичной делецией короткого плеча хромосомы 4; и синдром Якобсена , также называемый терминальным синдромом делеции 11q.
Дупликации : часть хромосомы дублируется, что приводит к образованию дополнительного генетического материала. Известные заболевания человека включают болезнь Шарко-Мари-Тута типа 1А , которая может быть вызвана дупликацией гена, кодирующего периферический миелиновый белок 22 (PMP22) на хромосоме 17.
Инверсии : часть хромосомы оторвалась, перевернулась и снова прикрепилась, поэтому генетический материал инвертируется.
Вставки : часть одной хромосомы была удалена со своего обычного места и вставлена в другую хромосому.
Транслокации : часть одной хромосомы переносится на другую хромосому. Существует два основных типа транслокаций:
- Реципрокная транслокация : произошел обмен сегментами двух разных хромосом.
- Робертсоновская транслокация : целая хромосома прикрепляется к другой в центромере — у людей это происходит только с хромосомами 13, 14, 15, 21 и 22.
Кольца : часть хромосомы оторвалась и образовала круг или кольцо. Это происходит с потерей генетического материала или без нее.
Изохромосома : Образована зеркальной копией сегмента хромосомы, включая центромеру.

Синдромы хромосомной нестабильности представляют собой группу заболеваний, характеризующихся хромосомной нестабильностью и поломкой. Они часто приводят к повышенной склонности к развитию определенных типов злокачественных новообразований.

Наследование

Большинство хромосомных аномалий возникают в результате несчастного случая в яйцеклетке или сперматозоиде, поэтому аномалия присутствует в каждой клетке организма. Однако некоторые аномалии могут возникнуть после зачатия, что приводит к мозаизму (когда некоторые клетки имеют аномалию, а некоторые нет). Хромосомные аномалии могут быть унаследованы от родителя или возникнуть « de novo ». Вот почему хромосомные исследования часто проводятся родителям, когда у ребенка обнаруживают аномалию. Если у родителей нет аномалии, она изначально не была унаследована ; однако он может передаваться последующим поколениям. ^{[ нужна ссылка ]}

Приобретенные хромосомные аномалии

Большинство видов рака, если не все, могут вызывать хромосомные аномалии. ^[17] либо с образованием гибридных генов и слитых белков, дерегуляцией генов и сверхэкспрессией белков, либо с потерей генов-супрессоров опухолей (см. «Базу данных Мительмана» ^[18] и Атлас генетики и цитогенетики в онкологии и гематологии , ^[19]). Более того, определенные устойчивые хромосомные аномалии могут превратить нормальные клетки в лейкемические клетки, например, транслокация гена, что приводит к его неадекватной экспрессии. ^[20]

Повреждение ДНК во время сперматогенеза

Во время митотических и мейотических делений клеток гаметогенеза млекопитающих репарация ДНК эффективна при устранении повреждений ДНК . ^[21] Однако в сперматогенезе способность восстанавливать повреждения ДНК существенно снижается на последней стадии процесса, поскольку гаплоидные сперматиды подвергаются серьезному ядерного хроматина ремоделированию в сильно уплотненные ядра сперматозоидов . Согласно обзору Маркетти и др., ^[22] последние несколько недель развития сперматозоидов перед оплодотворением очень чувствительны к накоплению повреждений ДНК сперматозоидов. Такое повреждение ДНК сперматозоида может быть передано в невосстановленном виде в яйцеклетку, где оно подлежит удалению с помощью материнского механизма восстановления. Однако ошибки в восстановлении материнской ДНК при повреждении ДНК сперматозоидов могут привести к образованию зигот с хромосомными структурными аберрациями. ^{[ нужна ссылка ]}

Мелфалан — бифункциональный алкилирующий агент, часто используемый в химиотерапии . Повреждения мейотических межцепочечных ДНК, вызванные мелфаланом, могут избежать отцовской репарации и вызвать хромосомные аберрации в зиготе из-за материнской неправильной репарации. ^[22] Таким образом, репарация ДНК как до, так и после оплодотворения, по-видимому, важна для предотвращения хромосомных аномалий и обеспечения генома целостности зачатка . ^{[ нужна ссылка ]}

Обнаружение

В зависимости от информации, которую человек хочет получить, необходимы разные методы и образцы. ^{[ нужна ссылка ]}

Для пренатальной диагностики плода необходимо собрать и проанализировать амниоцентез , образцы ворсинок хориона или циркулирующие клетки плода, чтобы обнаружить возможные хромосомные аномалии.
Для преимплантационной диагностики эмбриона биопсия бластоцисты . проводится
Для скрининга лимфомы или лейкоза используется биопсия костного мозга .

Номенклатура

Три хромосомные аномалии по номенклатуре ISCN, с возрастающей сложностью: (A) Кариотип опухоли у мужчины с потерей Y-хромосомы, (B) Синдром Прадера-Вилли, т.е. делеция в области 15q11-q12, и (C) произвольный кариотип, который включает ряд аутосомных и аллосомных аномалий. ^[23]
человека Кариотип с аннотированными полосами и подполосами , используемыми для номенклатуры хромосомных аномалий. На нем показаны темные и белые области, как видно на полосах G. Каждый ряд вертикально выровнен на уровне центромеры . На нем показаны 22 гомологичные пары аутосомных хромосом, как женская (XX), так и мужская (XY) версии двух половых хромосом , а также митохондриальный геном (внизу слева).

Международная система цитогеномной номенклатуры человека (ISCN) — это международный стандарт хромосом человека номенклатуры , который включает названия полос, символы и сокращенные термины, используемые при описании хромосом человека и хромосомных аномалий. Сокращения включают знак минус (-) для делеций хромосом и del для делеций частей хромосомы. ^[24]

См. также

Ссылки

^ «Хромосомные аномалии» , «Понимание генетики: Нью-Йорк», Среднеатлантическое руководство для пациентов и медицинских работников , Genetic Alliance, 08 июля 2009 г. , получено 27 сентября 2023 г.
^ НХГРИ. 2006. Хромосомные аномалии . Архивировано 25 сентября 2006 г. в Wayback Machine.
^ Ригер Р., Михаэлис А., Грин ММ (1968). «Мутация» . Глоссарий генетики и цитогенетики: Классический и молекулярный . Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-07668-3 .
^ Чен Х (2006). Атлас генетической диагностики и консультирования . Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. ISBN 978-1-58829-681-8 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Гарднер, RJM (2012). Хромосомные аномалии и генетическое консультирование . Сазерленд, Грант Р., Шаффер, Лиза Г. (4-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-974915-7 . OCLC 769344040 .
^ «Численные аномалии: обзор трисомий и моносомий — Энциклопедия здоровья — Медицинский центр Университета Рочестера» . www.urmc.rochester.edu . Проверено 17 ноября 2020 г. ^{[ не удалось пройти проверку ]}
^ Паттерсон Д. (1 июля 2009 г.). «Молекулярно-генетический анализ синдрома Дауна». Генетика человека . 126 (1): 195–214. дои : 10.1007/s00439-009-0696-8 . ISSN 1432-1203 . ПМИД 19526251 . S2CID 10403507 .
^ «Синдром Тёрнера» . Национальный институт здоровья детей и человеческого развития . Проверено 17 ноября 2020 г.
^ Темпландо С, Уроз Л, Эстоп А (2013). «Новые сведения о происхождении и значении анеуплоидии в сперматозоидах человека». Мол. Хм. Репродукция . 19 (10): 634–43. дои : 10.1093/моль/gat039 . ПМИД 23720770 .
^ Ши К., Ко Э., Барклай Л., Хоанг Т., Радемейкер А., Мартин Р. (2001). «Курение сигарет и анеуплоидия человеческой спермы». Мол. Репродукция. Дев . 59 (4): 417–21. дои : 10.1002/mrd.1048 . ПМИД 11468778 . S2CID 35230655 .
^ Рубс Дж., Лоу Х., Мур Д., Перро С., Слотт В., Эвенсон Д., Селеван С.Г., Выробек А.Дж. (1998). «Курение сигарет связано с увеличением дисомии сперматозоидов у мужчин-подростков» . Плодородный. Стерильный . 70 (4): 715–23. дои : 10.1016/S0015-0282(98)00261-1 . ПМИД 9797104 .
^ Син С., Маркетти Ф., Ли Г., Уэлдон Р.Х., Куртович Э., Янг С., Шмид Т.Е., Чжан Л., Раппапорт С., Вайдьянатха С., Выробек А.Дж., Эскенази Б (2010). «Воздействие бензола, близкое к допустимому пределу в США, связано с анеуплоидией сперматозоидов» . Окружающая среда. Перспектива здоровья . 118 (6): 833–9. дои : 10.1289/ehp.0901531 . ПМЦ 2898861 . ПМИД 20418200 .
^ Ся Ю, Бянь Ц, Сюй Л, Ченг С, Сун Л, Лю Дж, Ву В, Ван С, Ван Икс (2004). «Генотоксическое воздействие на сперматозоиды человека среди рабочих пестицидных заводов, подвергшихся воздействию фенвалерата». Токсикология . 203 (1–3): 49–60. дои : 10.1016/j.tox.2004.05.018 . ПМИД 15363581 . S2CID 36073841 .
^ Ся Ю, Ченг С, Бянь Ц, Сюй Л, Коллинз МД, Чанг ХК, Сонг Л, Лю Дж, Ван С, Ван Х (2005). «Генотоксическое воздействие на сперматозоиды рабочих, подвергшихся воздействию карбарила» . Токсикол. Наука . 85 (1): 615–23. дои : 10.1093/toxsci/kfi066 . ПМИД 15615886 .
^ Говернини Л., Герранти С., Де Лео В., Боски Л., Лудди А., Гори М., Орвието Р., Пьомбони П. (2014). «Хромосомные анеуплоидии и фрагментация ДНК сперматозоидов человека от пациентов, подвергшихся воздействию перфторированных соединений» . Андрология . 47 (9): 1012–9. дои : 10.1111/and.12371 . hdl : 11365/982323 . ПМИД 25382683 . S2CID 13484513 .
^ «Хромосомные аномалии» . atlasgeneticsoncology.org . Архивировано из оригинала 14 августа 2006 года . Проверено 9 мая 2018 г.
^ «Хромосомы, лейкозы, солидные опухоли, наследственный рак» . atlasgeneticsoncology.org . Архивировано из оригинала 28 января 2015 года . Проверено 9 мая 2018 г.
^ «База данных Мительмана о хромосомных аберрациях и слияниях генов при раке» . Архивировано из оригинала 29 мая 2016 г.
^ «Атлас генетики и цитогенетики в онкологии и гематологии» . atlasgeneticsoncology.org . Архивировано из оригинала 23 февраля 2011 г.
^ Чаганти Р.С., Нанджангуд Г., Шмидт Х., Теруя-Фельдштейн Дж. (октябрь 2000 г.). «Повторяющиеся хромосомные аномалии при неходжкинской лимфоме: биологическое и клиническое значение». Семинары по гематологии . 37 (4): 396–411. дои : 10.1016/s0037-1963(00)90019-2 . ISSN 0037-1963 . ПМИД 11071361 .
^ Баарендс В.М., Ван дер Лаан Р., Гротегоед Дж.А. (2001). «Механизмы репарации ДНК и гаметогенез» . Воспроизведение 121 (1): 31–9. дои : 10.1530/reprod/121.1.31 . hdl : 1765/9599 . ПМИД 11226027 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Маркетти Ф., Бишоп Дж., Джинджерич Дж., Выробек А.Дж. (2015). «Повреждения мейотической межцепочечной ДНК избегают отцовской репарации и вызывают хромосомные аберрации в зиготе из-за материнской неправильной репарации» . Научный представитель . 5 : 7689. Бибкод : 2015NatSR...5E7689M . дои : 10.1038/srep07689 . ПМЦ 4286742 . ПМИД 25567288 .
^ Уоррендер Дж. Д., Мурман А. В., Лорд П. (2019). «Полностью вычислительное и разумное представление кариотипов» . Биоинформатика . 35 (24): 5264–5270. doi : 10.1093/биоинформатика/btz440 . ПМК 6954653 . ПМИД 31228194 .
- «Это статья в открытом доступе, распространяемая на условиях лицензии Creative Commons Attribution License ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ )»
^ «Символы ISCN и сокращенные термины» . Институт медицинских исследований Кориелла . Проверено 27 октября 2022 г.

Внешние ссылки

Хромосомные+нарушения Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[1] «Хромосомные аномалии» , «Понимание генетики: Нью-Йорк», Среднеатлантическое руководство для пациентов и медицинских работников , Genetic Alliance, 08 июля 2009 г. , получено 27 сентября 2023 г.

[2] НХГРИ. 2006. Хромосомные аномалии . Архивировано 25 сентября 2006 г. в Wayback Machine.

[3] Ригер Р., Михаэлис А., Грин ММ (1968). «Мутация» . Глоссарий генетики и цитогенетики: Классический и молекулярный . Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-07668-3 .

[4] Чен Х (2006). Атлас генетической диагностики и консультирования . Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. ISBN 978-1-58829-681-8 .

[Gardner-2012-5] Перейти обратно: ^а ^б Гарднер, RJM (2012). Хромосомные аномалии и генетическое консультирование . Сазерленд, Грант Р., Шаффер, Лиза Г. (4-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-974915-7 . OCLC 769344040 .

[6] «Численные аномалии: обзор трисомий и моносомий — Энциклопедия здоровья — Медицинский центр Университета Рочестера» . www.urmc.rochester.edu . Проверено 17 ноября 2020 г. ^{[ не удалось пройти проверку ]}

[7] Паттерсон Д. (1 июля 2009 г.). «Молекулярно-генетический анализ синдрома Дауна». Генетика человека . 126 (1): 195–214. дои : 10.1007/s00439-009-0696-8 . ISSN 1432-1203 . ПМИД 19526251 . S2CID 10403507 .

[8] «Синдром Тёрнера» . Национальный институт здоровья детей и человеческого развития . Проверено 17 ноября 2020 г.

[pmid23720770-9] Темпландо С, Уроз Л, Эстоп А (2013). «Новые сведения о происхождении и значении анеуплоидии в сперматозоидах человека». Мол. Хм. Репродукция . 19 (10): 634–43. дои : 10.1093/моль/gat039 . ПМИД 23720770 .

[pmid11468778-10] Ши К., Ко Э., Барклай Л., Хоанг Т., Радемейкер А., Мартин Р. (2001). «Курение сигарет и анеуплоидия человеческой спермы». Мол. Репродукция. Дев . 59 (4): 417–21. дои : 10.1002/mrd.1048 . ПМИД 11468778 . S2CID 35230655 .

[pmid9797104-11] Рубс Дж., Лоу Х., Мур Д., Перро С., Слотт В., Эвенсон Д., Селеван С.Г., Выробек А.Дж. (1998). «Курение сигарет связано с увеличением дисомии сперматозоидов у мужчин-подростков» . Плодородный. Стерильный . 70 (4): 715–23. дои : 10.1016/S0015-0282(98)00261-1 . ПМИД 9797104 .

[pmid20418200-12] Син С., Маркетти Ф., Ли Г., Уэлдон Р.Х., Куртович Э., Янг С., Шмид Т.Е., Чжан Л., Раппапорт С., Вайдьянатха С., Выробек А.Дж., Эскенази Б (2010). «Воздействие бензола, близкое к допустимому пределу в США, связано с анеуплоидией сперматозоидов» . Окружающая среда. Перспектива здоровья . 118 (6): 833–9. дои : 10.1289/ehp.0901531 . ПМЦ 2898861 . ПМИД 20418200 .

[pmid15363581-13] Ся Ю, Бянь Ц, Сюй Л, Ченг С, Сун Л, Лю Дж, Ву В, Ван С, Ван Икс (2004). «Генотоксическое воздействие на сперматозоиды человека среди рабочих пестицидных заводов, подвергшихся воздействию фенвалерата». Токсикология . 203 (1–3): 49–60. дои : 10.1016/j.tox.2004.05.018 . ПМИД 15363581 . S2CID 36073841 .

[pmid15615886-14] Ся Ю, Ченг С, Бянь Ц, Сюй Л, Коллинз МД, Чанг ХК, Сонг Л, Лю Дж, Ван С, Ван Х (2005). «Генотоксическое воздействие на сперматозоиды рабочих, подвергшихся воздействию карбарила» . Токсикол. Наука . 85 (1): 615–23. дои : 10.1093/toxsci/kfi066 . ПМИД 15615886 .

[pmid25382683-15] Говернини Л., Герранти С., Де Лео В., Боски Л., Лудди А., Гори М., Орвието Р., Пьомбони П. (2014). «Хромосомные анеуплоидии и фрагментация ДНК сперматозоидов человека от пациентов, подвергшихся воздействию перфторированных соединений» . Андрология . 47 (9): 1012–9. дои : 10.1111/and.12371 . hdl : 11365/982323 . ПМИД 25382683 . S2CID 13484513 .

[16] «Хромосомные аномалии» . atlasgeneticsoncology.org . Архивировано из оригинала 14 августа 2006 года . Проверено 9 мая 2018 г.

[17] «Хромосомы, лейкозы, солидные опухоли, наследственный рак» . atlasgeneticsoncology.org . Архивировано из оригинала 28 января 2015 года . Проверено 9 мая 2018 г.

[18] «База данных Мительмана о хромосомных аберрациях и слияниях генов при раке» . Архивировано из оригинала 29 мая 2016 г.

[19] «Атлас генетики и цитогенетики в онкологии и гематологии» . atlasgeneticsoncology.org . Архивировано из оригинала 23 февраля 2011 г.

[20] Чаганти Р.С., Нанджангуд Г., Шмидт Х., Теруя-Фельдштейн Дж. (октябрь 2000 г.). «Повторяющиеся хромосомные аномалии при неходжкинской лимфоме: биологическое и клиническое значение». Семинары по гематологии . 37 (4): 396–411. дои : 10.1016/s0037-1963(00)90019-2 . ISSN 0037-1963 . ПМИД 11071361 .

[pmid11226027-21] Баарендс В.М., Ван дер Лаан Р., Гротегоед Дж.А. (2001). «Механизмы репарации ДНК и гаметогенез» . Воспроизведение 121 (1): 31–9. дои : 10.1530/reprod/121.1.31 . hdl : 1765/9599 . ПМИД 11226027 .

[pmid25567288-22] Перейти обратно: ^а ^б Маркетти Ф., Бишоп Дж., Джинджерич Дж., Выробек А.Дж. (2015). «Повреждения мейотической межцепочечной ДНК избегают отцовской репарации и вызывают хромосомные аберрации в зиготе из-за материнской неправильной репарации» . Научный представитель . 5 : 7689. Бибкод : 2015NatSR...5E7689M . дои : 10.1038/srep07689 . ПМЦ 4286742 . ПМИД 25567288 .

[23] Уоррендер Дж. Д., Мурман А. В., Лорд П. (2019). «Полностью вычислительное и разумное представление кариотипов» . Биоинформатика . 35 (24): 5264–5270. doi : 10.1093/биоинформатика/btz440 . ПМК 6954653 . ПМИД 31228194 .
- «Это статья в открытом доступе, распространяемая на условиях лицензии Creative Commons Attribution License ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ )»

[24] «Символы ISCN и сокращенные термины» . Институт медицинских исследований Кориелла . Проверено 27 октября 2022 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]