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Chromosomenanalyse und Karyotypisierung

Allgemeines

Eine Chromosomenuntersuchung erlaubt die Darstellung des menschlichen Genoms in einer einzigen Untersuchung, womit Veränderungen in der Anzahl und der Struktur der Chromosomen nachgewiesen werden können.

In jeder kernhaltigen Körperzelle des Menschen liegen 46 Chromosomen vor.  Dabei unterscheidet man 22 Autosomenpaare und die Geschlechtschromosomen. Ein Mann hat neben den 44 Autosomen ein X- und ein Y-Chromosom (Karyotyp 46,XY), eine Frau zwei X-Chromosomen (Karyotyp 46,XX).

In einer Chromosomenanalyse oder Karyotypisierung werden die Chromosomen nach Behandlung mit Trypsin und dem Farbstoff Giemsa (GTG-Färbung) mikroskopisch untersucht und in Form eines Karyogramms dargestellt. Die enzymatische Behandlung der Chromosomen liefert ein für alle Chromosomen charakteristisches Bandenmuster. Eine international gültige Nomenklatur regelt die Beschreibung normaler, numerisch und strukturell veränderter Karyotypen (ISCN: An International System for Human Cytogenetic Nomeclature 2009, Karger Verlag).

Strukturelle Veränderungen, wie z. B. Inversionen, Translokationen, Duplikationen oder Deletionen werden durch den Vergleich der für jedes Chromosom spezifischen Abfolge der einzelnen Banden nachgewiesen. Das menschliche Genom umfasst ca. 3,5 Milliarden Nukleotide. Mit der hier dargestellten konventionellen Karyotypisierung können Zugewinne (Duplikationen) oder Verluste (Deletionen) in einer Größe von ca. 5 - 10 Mio. Nukleotiden (5 - 10 Megabasen, Mb) nachgewiesen werden. Für ein höheres Auflösungsvermögen (10 000 bis 500 000 Nukleotide, 0,01 - 0,5 Mb) müssen andere Verfahren (siehe Information Array-CGH-Untersuchung) angewendet werden.

Numerische Veränderungen der Chromosomen werden als Aneuploidien bezeichnet. Im normalen Karyotyp sind alle Autosomen zweifach vorhanden (Disomie). Bei einer Trisomie liegt ein Chromosom dreifach vor, bei einer Monosomie existiert nur ein Chromosom eines homologen Chromosomenpaares.

Beispiele für Aneuploidien sind:

• Down-Syndrom (Trisomie 21)
• Pätau-Syndrom (Trisomie 13)
• Edwards-Syndrom (Trisomie 18)
• Ullrich-Turner-Syndrom (Karyotyp 45,X)
• Klinefelter-Syndrom (Karyotyp 47,XXY)

Von einer Triploidie oder Tetraploidie spricht man, wenn der komplette Chromosomensatz drei- bzw. vierfach vorliegt.

Die Chromosomenanalyse erfolgt postnatal aus Lymphozyten des peripheren Blutes oder aus Zellkulturen einer Hautbiopsie. Pränatal wird die Untersuchung aus Chorionzotten (ab der 11. SSW), Fruchtwasserzellen (ab der  15. SSW), Plazentazotten und Nabelschnurblut (ab der 18. SSW) durchgeführt.

Diagnostik