ŽMOGAUS CITOGENETIKOS PAŽANGA Spausdinti
Parašė Bronius Povilaitis   
Augalų citologijos ir citogenetikos tyrinėtojai lengvai randa daugybę besidalijančių celių šakniagaliuose ir jaunuose žieduose, todėl įvairūs citologiniai stebėjimai bei tyrinėjimai yra nesunkiai pravedami. Gyvulių ir žmonių citogenetikos tyrinėtojams šiuo atžvilgiu yra daug sunkiau, nes besidalijančių celių, reikalingų analizėms, nėra taip lengva gauti, gi kiek seniau dažnai apsiribota tik atsitiktinai gauta medžiaga.
Žmogaus citogenetinių tyrinėjimų ir naujų toje srityje atradimų pagausėjime didelis šuolis pirmyn buvo pastebėjimas, kad augaluose randamas baltymų giminės junginys fito-hemaglutininas (dažniausiai gaunamas iš pupelių, Phaseolus vulgaris) gali pagreitinti žmogaus kraujo leukocitų (baltųjų kraujo rutuliukų) mitozinį dalijimąsi. Remiantis šiuo atradimu, buvo išdirbtas metodas, kaip gauti didesnį besidalijančių celių skaičių citologinėms analizėms.

Patogiausia analizei mitozinio celės dalijimosi stadija yra metafazė, nes tada chromosomos yra trumpiausios ir morfologiškai charakteringiausios. Ši stadija yra prieš pat chromosomų pasiskirstymą į dukterines celes. Ji labai gerai tinka nustatyti chromosomų skaičiui celėje ir kai kuriems mikroskope regimiems chromosomų pakitimams atpažinti. Mitozinio celės dalijimosi ciklo genetinė reikšmė yra tiksli genetinės medžiagos duplikacija, po kurios seka išilginis chromosomų dalijimasis į chromatidus ir taisyklingas bei lygus chromatidų pasiskirstymas į dukterines celes, kurios tuo būdu turi identiškus genomus. Šioje vietoje verta prisiminti, kad visi gyvi organizmai turi kiekvienoje savo kūno celėje specifinį ir pastovų tai skirčiai chromosomų skaičių.

Genetika yra biologijos mokslų šaka, tirianti organinę variaciją ir paveldėjimą. Žmogaus genetika ir medicininė genetika studijuoja variaciją žmoguje; pirmoji apima bendrąjį platų variacijos barą, gi antroji daugiau rūpinasi nukrypimais nuo normalios padėties. Visą šį mokslą galima padalyti į eilę sričių. Viena iš duagiausia pažengusių sričių yra biocheminė genetika, nors vis dar mažai tesuprastas genų veikimas celėse, branduolinių rūgščių perteklius ir kt. Imunogenetikoje jau pakankamai gerai suprasti globulinai (tam tikri vandeny tirpstą baltymai), bet genetinė antikūnų bazė dar vis neapčiuopta. Maža pažangos padaryta išsivystimo, klinikinėje ir populiacijų genetikoje bei farmakogenetikoje. Žmogaus ci-togenetika, t. y. studijavimas chromosomų, kaip mikroskope regimų struktūnj ir jų ryšio su paveldėjimu bei klinikiniais pasireiškimais, yra padariusi per paskutinius 15 metų labai žymią pažangą.

Žmogaus chromosomas studijuoti yra sunkiau negu kitų organizmų, nes kiekviena žmogaus generacija užsitęsia labai ilgai (apie 30 metų), be to, dėl moralinių ir kitokių priežasčių negalima pasinaudoti kontroliuojamu veisimu. Tačiau čia ateina į pagalbą didelis žmonių skaičius pasaulyje, ir todėl galima atrinkti pakankamą žmonių skaičių su tam tikrais genetiniais nukrypimais. Tuo būdu, nors planuotų vedybų ir negalima pravesti, tinkamų genetinėms studijoms šeimų nėra sunku surasti.

Žmogaus chromosomų analizei medžiagos galima gauti iš audinių, kuriuose celės palyginti gausiai dalijasi, pvz., kaulų smegenys, limfinės liaukos, kasa, bet procedūra pavyzdžiams paimti iš tokio audinio yra komplikuota ir nepatogi. Kitas, netiesioginis būdas, neseniai ištobulintas, yra paimti pavyzdžius iš lengvai prieinamų audinių, pvz., odos, kraujo, ir priversti celes dalytis dirbtinėse inkubacijos sąlygose. Citoge-netiniams reikalams dabar dažniausiai vartojama kraujas, kurio leukocitai paskatinami dalytis, pridedant į atskiestą kraują fitochemaglutinino. Ši medžiaga taip pat palengvina išskirti raudonuosius kraujo rutuliukus, kurie yra nenaudingi chromosomų studijose, nes jie, normaliai neturėdami branduolio, negali dalytis. Fitochemaglutininas taip pat padeda leukocitams transformuotis į limfocitus ir juos aktyvuoja į mitozinį celės dalijimąsi. Naudojamasi dar ir kitais būdais pagerinti chromosomų preparatus, kad jos būtų galimos lengviau stebėti mikroskope. Vienas iš tokių būdų yra besidalijančių celių paveikimas hipotoni-niais kalio chlorido, natrio citrato, natrio chlorido ir kt. tirpiniais. Celės šiuose tirpiniuose išsipučia, ir chromosomos lengviau ir plačiau išsiskirsto branduolyje, viena kitos ne-uždengdamos. Kartu naudojamas ir kitas chemikalas, kolchieinas (kai kuriuose augaluose randamas alkaloidas) ar jo derivatas kolchemidas (de-acetil-metil kolchieinas), kurie tirpiniuose sutrukdo celės dalijimosi procesą metafazės stadijoje (o ši stadija yra patogiausia chromosomoms studijuoti mikroskope). Kolchieinas tačiau nesutrukdo chromosomų dalijimosi proceso kitose stadijose, todėl per kurį laiką prisirenka nemaža celių metafazės stadijoje, o tai žymiai palengvina dar-bą.
Pasinaudojant naujaisiais žmogaus chromosomų tyrinėjimo metodais. 1956 m. galutinai nustatyta, kad žmogaus kūno celėse normalus chromosomų skaičius yra 46. Lyties chromosomų konstitucija pas vyrą yra
— XY, pas moterį - XX, gi kitos 22 poros yra vadinamosios autoso-minės chromosomos. Surūšiavus chromosomas pagal didumą ir suskirsčius į 7 grupes, gauname vadinamą žmogaus kariotipą: grupė A (Nr. 1-3) — pačios didžiosios chromosomos; B. (Nr. 4 - 5); C (6 - 12.
— prie šios grupės pridedamos ir moteriškumo chromosomos X; D (13 - 15); E (16 - 18); F (19 - 20); G (21 - 22) — pačios mažosios chromosomos, prie kurių pridedama ir vyriškumo chromosoma Y. Chromosomų suklasiiikavimas į kariotipą yra daugiau mažiau apytikris: jas nesunku suskirstyti į grupes, bet grupėse C, D, F ir G jas surūšiuoti vien pagal išvaizdą yra sunku, nebent panaudojant labai specialius metodus, kaip autoradiografiją, mikroskopinę fluorescenciją ar ruožuo-tumo sukėlimą.

Perduodant lytines chromosomas iš tėvų vaikams, pasitaiko nenormalumų. Pvz., asmenys, turintieji vadinamą Turnerio sindromą, turi vieną X, bet neturi nė vienos Y chromosomos, taigi jie yra XO ir iš paviršiaus atpažįstami kaip moterys su 45 chromosomom. Kitas pavyzdys
— Klinefelterio sindromas su 47 chromosomom, iš jų lyties chromosomos — XXY; atpažįstami kaip vyrai. Asmenys tiek su Turnerio, tiek su Klinefelterio sindromais yra nevislūs, be to, turi visą eilę ir kitokių nenormalumų.
Autosominėse chromosomose irgi pasitaiko įvairios rūšies nenorma
lumų. Gal daugiausia žinomas šios rūšies nenormalumas yra mongoloi-dinis idiotizmas, arba Downo sindromas. Šios rūšies pacientai turi ne dvi, o tris Nr. 21 iš grupės G chromosomas, taigi "21-trisomiją". Trisomija dažniausiai yra pasekmė netaisyklingo chromosomų pasidalijimo, apvaisintam kiaušinėliui pradedant dalytis (angl. nondisjunction). Jaunos motinos (29 m. ir jaunesnės) pagimdo mongoloidus retai (1 iš 1500), bet vis dažniau, motinos amžiui didėjant (1 iš 50 motinai esant 45 m. ar senesnei). Šio sindromo paliestų asmenų svarbiausia charakteristika yra jų protinis neiš-sivystymas. Trisomija dar pastebėta chromosomų grupėse D (Nr. 13) ir E (Nr. 18), tačiau daugumas šių gemalų miršta ankstyva mirtimi, dar Įsčiose. Manoma, kad didesniosios chromosomos (grupių A, B, C, dalinai D ir E) turi tiek daug genetinės informacijos, kad jų trisomija, arba chromatino medžiagos perteklius, veik visada yra letalinė. Be trišoniuos, autosominėse chromosomose dar pasitaiko ir kitokių nenormalumų, iš kurių dažniausios yra trans-lokacijos (pasikeitimas segmentais tarp dviejų nehomologinių chromosomų). Translokacijos dažnai galima pastebėti ir mikroskope. Jos taip pat turi didesnės ar mažesnės įtakos į nenormalų gemalo vystymąsi.

Medicinos literatūroje randama pranešimų, kad 10 - 15% visų nėštumų baigiasi natūraliniais abortais ligi 20-sios nėštumo savaitės. Padarius tokių abortuotų gemalų kario-tipinę chromosomų analizę, dažnai randama vienokių ar kitokių nenormalumų: pvz. (1) rasta vienas iš 18 abortuotų gemalų su Turnerio sindromu, kuris pasitaiko tik viename iš 3500 gyvai gimusių; (2) su 21-triso-mija rasta vienas iš 40 abortuotų, bet tik vienas iš 600 gyvai gimusių; su trisomija-D rasta vienas iš 33 abortuotų, bet tik vienas iš 14,500 gyvai gimusių.

Organizmui senstant, vis dažniau randama celių su 45 chromosomom vietoj normalaus skaičiaus 46. Dingusios chromosomos dažniausiai yra lyties chromosomos: pas moteris — X, o pas vyrus — Y.
Žmogaus genetikos bei citogene-tikos tyrinėjimai turi labai didelės praktinės reikšmės, nes jie padeda suprasti ir nuspręsti apie nenormalumų pasikartojimą. Pavyzdžiui, gimus mongoloidui, tėvai paprastai nori žinoti, ar sekantis vaikas bus irgi mongoloidas, arba kaip dažnas gali būti toks pasikartojimas. Jei mongolizmas yra dėl 21-trisomijos, tėvams gali būti pasakyta, kad pasikartojimo šansai yra maži, bet jei priežastis buvo chromosomų translo-kacija, pasikartojimo šansai bus žymiai didesni. Genetinė konsultacija yra labai svarbi ir vis daugiau žmonių ieško patarimo. Daugelyje didesnių ligoninių jau yra įkurtos cito-genetinės laboratorijos. Genetinė konsultacija neabejotinai plis, nes vis daugiau bendrosios praktikos gydytojų pradeda suprasti žmogaus genetikos ir citogenetikos pritaikomąją vertę, o ir priemonių šiai konsultacijai bei reikalingo personalo gausėja.
Bronius Povilaitis