ქრომოსომული დაავადებები
დნმ შეიცავს გენებს. აქედან გამომდინარე, ქრომოსომა შეიცავს მემკვიდრეობით ინფორმაციას, ამიტომ მისი სტრუქტურის ან რიცხობრიობის დარღვევა გენთა ცვლილებებსაც უნდა მოასწავებდეს. ყველაზე იოლი გზა, დავინახოთ და გამოვიკვლიოთ ჩვენი ქრომოსომები, მათი კარიოტიპირებაა.
ქრომოსომათა კარიოტიპირება ციტოგენეტიკური მეთოდია, რომელიც საშუალებას გვაძლევს, შევისწავლოთ საკუთარი და სხვა ორგანიზმთა ქრომოსომების ორგანიზაცია და ფუნქცია ნორმისა და პათოლოგიის დროს, გამოვავლინოთ დარღვევები ქრომოსომათა რაოდენობასა და სტრუქტურაში.
ქრომოსომათა კვლევის ციტოგენეტიკური მეთოდი გამოიყენება ადამიანის არა მარტო ნორმალური კარიოტიპის შესასწავლად, არამედ დაავადებათა დიაგნოსტიკის დროს, ქრომოსომული ანომალიების გამოსავლენად.
უჯრედის შემსწავლელი მეცნიერების - ციტოლოგიისა და გენეტიკის პირველი კავშირი 1902 წელს განხორციელდა, როდესაც მეცნიერებმა უოლტერ სატონმა და თეოდორ ბოვერიმ 25-წლიანი კვლევის შედეგად დაასკვნეს, რომ ქრომოსომები წარმოადგენს მენდელის მიერ აღწერილი „მემკვიდრეობითი ფაქტორების“ მატერიალურ მატარებლებს, ხოლო ქრომოსომათა ქცევა მეიოზში და მათი დამოუკიდებელი გადანაწილება შვილეულ უჯრედებში მენდელის კანონების საფუძველია. ამ დებულებების საფუძველზე მათ ჩამოაყალიბეს მემკვიდრეობის ქრომოსომული თეორია. ამ მომენტიდან ციტოლოგია და გენეტიკა, ბიოლოგიის ეს ორი დარგი, მჭიდროდ დაუკავშირდა ერთმანეთს.
ადამიანის ციტოგენეტიკის განვითარებაში მნიშვნელოვანი ეტაპი იყო 1956 წელს ადამიანის ნორმალური ქრომოსომული ნაკრების რაოდენობის დადგენა. მეცნიერებმა ჯო ხინ ტიომ და ალბერტ ლევანმა პირველებმა მიიღეს ზუსტი მონაცემები ადამიანის ქრომოსომათა რაოდენობის შესახებ. აღმოჩნდა, რომ ადამიანის ქრომოსომათა რიცხვია 46. შემდგომი კვლევები წარიმართა ქრომოსომულ ანომალიებსა და მემკვიდრეობით დააავადებებს შორის კავშირის აღმოსაჩენად და სულ მალე დაადგინეს, რომ ქრომოსომათა რიცხობრივი და სტრუქტურული ანომალიები ადამიანის ზოგიერთი დაავადების მიზეზია. ამ დაავადებებს ქრომოსომული დაავადებები უწოდეს. მაგალითად, 1959 წელს გაირკვა, რომ დაუნის სინდრომის მიზეზია 21-ე ქრომოსომის ტრისომია ანუ 21-ე ქრომოსომა ორის ნაცვლად სამია, სასქესო ქრომოსომათა რიცხობრივი ცვლილებები კი ტერნერისა და კლაინფელტერის სინდრომებს იწვევს და სხვა. ამ გამოკვლევების ფონზე დადგინდა კავშირი ქრომოსომულ ანომალიებსა და მემკვიდრეობით დაავადებებს შორის. ასე დაიბადა მედიცინის ახალი დარგი - სამედიცინო გენეტიკა.
დღეისათვის ცნობილია 700-მდე დაავადება, რომლებიც ქრომოსომათა რიცხობრივი ან სტრუქტურული ცვლილებებით არის გამოწვეული. ციტოგენეტიკაში მოლეკულური მეთოდების დანერგვამ უცნობი გენეზის დაავადებათა დიაგნოსტირების საშუალება მოგვცა.
ქრომოსომები ჩვენი ორგანიზმის ყველა უჯრედის ბირთვშია და ყველა უჯრედი ერთი და იმავე რაოდენობის - 46 - ქრომოსომას შეიცავს, გარდა სასქესო უჯრედებისა ანუ გამეტებისა. გამეტებში - კვერცხუჯრედსა და სპერმატოზოიდში - ქრომოსომათა განახევრებული რაოდენობა - 23 ქრომოსომა შედის.
რა სახის ქრომოსომული ანომალიებია აღმოჩენილი ადამიანის კარიოტიპში და როდის წარმოიშობა ისინი?
ქრომოსომული დაავადებები ქრომოსომათა დაზიანების შედეგად წარმოიშობა. ეს დაავადებები იყოფა ორ ჯგუფად.
პირველ ჯგუფში შედის დაავადებები, რომლებსაც საფუძვლად უდევს ქრომოსომათა რიცხვის ცვლილება. ამ დროს ქრომოსომა ან 46-ზე მეტია (მაგალითად, კლაინფელტერის სინდრომის დროს მათი რიცხვი 47-ია; ასევე 47-ია ქრომოსომა დაუნის სინდრომის დროსაც), ან 46-ზე ნაკლებია (მაგალითად, ტერნერის სინდრომის დროს ქრომოსომათა რიცხვი 45-ია).
ტერნერის სინდრომი ყველაზე გავრცელებული ქრომოსომული ანომალიაა. იგი გამოწვეულია სასქესო X ქრომოსომის მონოსომიით. ეს იმას ნიშნავს, რომ ქრომოსომათა საერთო რიცხვი 46-ის ნაცვლად 45-ია, და სასქესო ქრომოსომა, ნაცვლად ორისა, არის მხოლოდ ერთი. ასეთი პაციენტების ქრომოსომული ნაკრები ანუ კარიოტიპია 45X0. მეორე სასქესო ქრომოსომა „დაკარგულია“. იგი შეიძლება ყოფილიყო როგორც X, ისე Y.
X მონოსომია სპონტანური აბორტის დროს საკმაოდ მაღალი სიხშირით აღირიცხება. რატომ არიან X მონოსომიის მქონე პაციენტები ზოგ შემთხვევაში სიცოცხლისუნარიანნი, ზოგ შემთხვევაში კი ემბრიონული განვითარების ფაზაშივე იღუპებიან, ჯერ კიდევ უცნობია. სხვა ქრომოსომათა მონოსომიის მქონე ინდივიდები ემბრიონული განვითარების ადრეულ სტადიებში იღუპებიან და ეს ქრომოსომული ანომალია სპონტანური აბორტუსების მასალაშიც კი არ გვხვდება. საზოგადოდ, სიცოცხლესთან შეუთავსებელი ანომალიების მქონე ემბრიონები 7-14 დღისანი იღუპებიან, იმპლანტაციამდე ან იმპლანტაციის დროს. კლინიკურად ასეთი შემთხვევები ვლინდება როგორც მენსტრუალური ციკლის გახანგრძლივება - „გადაცილება“ - და არ აღირიცხება როგორც ორსულობა. ამის გამო ხშირად დიაგნოსტირდება უნაყოფობა და ქალის რეპროდუქციულ ორგანოთა ფუნქციის დარღვევა.
ქალისა და მამაკაცის უცნობი გენეზის უნაყოფობა ერთ-ერთი მთავარი ჩვენებაა ქრომოსომული ანალიზის ჩასატარებლად.
მეორე ჯგუფი მოიცავს დაავადებებს, რომლებიც ქრომოსომათა სტრუქტურის ცვლილებით არის გამოწვეული. მათ ქრომოსომულ აბერაციებს უწოდებენ და მათი აღმოჩენა სინათლის მიკროსკოპითაც შესაძლებელია. ქრომოსომულ აბერაციებს მიეკუთვნება: ქრომოსომის უბნის დაკარგვა (დელეცია), ქრომოსომული უბნის გაორმაგება (დუბლიკაცია), სხვადასხვა ქრომოსომას შორის უბნების გაცვლა (ტრანსლოკაცია) და სხვა.
ქრომოსომათა სტრუქტურული ანომალიების ფენოტიპური გამოვლინება ძალზე პოლიმორფულია, ვინაიდან ის ქრომოსომის დაკარგული ან მომატებული ფრაგმენტის ზომასა და ქრომოსომის ამ ფრაგმენტის გენურ შედგენილობასთან არის დაკავშირებული. აქედან გამომდინარე, ფენოტიპი ყოველ კონკრეტულ შემთხვევაში სხვადასხვაა.
1960 წელს ამერიკელმა მეცნიერებმა პ. ნოუელმა და დ. ჰანგერფორდმა აღწერეს ქრომოსომული ანომალია, რომელიც სიმსივნესთან, კერძოდ, ქრონიკულ მიელოიდურ ლეიკემიასთან იყო დაკავშირებული. პაციენტთა 95%-სა და მეტს აღმოაჩნდა უჩვეულო სტრუქტურის მქონე ქრომოსომა, რომელსაც მეცნიერებმა შემდგომ „ფილადელფიური ქრომოსომა“ უწოდეს იმ ქალაქის პატივსაცემად, სადაც იგი იქნა აღმოჩენილი.
ეს უჩვეულო ქრომოსომა ორ - მე-9 და 22-ე - ქრომოსომას შორის უბნების გაცვლის ანუ ტრანსლოკაციის შედეგად წარმოიშვა. მე-9 ქრომოსომის ტერმინალური ნაწილი გადანაცვლებული იყო 22-ე ქრომოსომის ტერმინალურ ნაწილში. ქრომოსომის უბანთა ასეთი გადანაცვლების შედეგად წარმოიშვა ქიმერული ქრომოსომა ქიმერული გენებით, რომელიც ასინთეზებდა ქიმერულ ცილას, ეს უკანასკნელი კი ასტიმულირებდა ნორმალური უჯრედის სიმსივნურად გარდაქმნას და მის უკონტროლო გამრავლებას.
აქვე უნდა ითქვას, რომ ქრომოსომულ ანომალიათა ორ ჯგუფად დაყოფა პირობითია, რადგან ერთი სახის ქრომოსომული ანომალიის არსებობა არ გამორიცხავს მეორე სახის ქრომოსომული ანომალიის არსებობას - პაციენტის უჯრედებში ერთსა და იმავე დროს შესაძლოა როგორც სტრუქტურული, ისე რიცხობრივი ანომალიები აღმოაჩინონ.
ციტოგენეტიკური გამოკვლევების შედეგად დადგინდა, რომ ახალშობილთა შორის ქრომოსომული პათოლოგიების სიხშირე 0,6-1%-ია. სპონტანური აბორტუსების უჯრედებში ათიდან 7 შემთხვევაში ქრომოსომული პათოლოგია დასტურდება. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ განვითარების ადრეული, ემბრიონული პერიოდიდანვე ქრომოსომულ ანომალიათა უმრავლესობა ადამიანის სიცოცხლესთან შეუთავსებელია.
ქრომოსომულ ანომალიათა მხოლოდ მცირე რიცხვია სიცოცხლესთან თავსებადი და ისინიც ქრომოსომულ დაავადებებს იწვევს. ქრომოსომული ანომალიები წარმოიშობა:
- გამეტების ანუ კვერცხუჯრედისა და სპერმატოზოიდის მომწიფების პერიოდში მიმდინარე პროცესის - მეიოზის დროს;
- განაყოფიერების პროცესში;
- ზიგოტის მიტოზური დაყოფის ადრეულ სტადიებში.
ადამიანის ორგანიზმში მიმდინარე უჯრედთა დაყოფის პროცესები, მიტოზი და მეიოზი, არ არის დაზღვეული დარღვევებისგან. თუ ქრომოსომული ანომალია წარმოიშვა მშობლის სასქესო უჯრედში, იგი ემბრიონის ყველა უჯრედში იქნება აღრიცხული, ამიტომ ქრომოსომული ანომალიის დადგენისას აუცილებელია მშობელთა ქრომოსომული ნაკრების ანალიზის ჩატარებაც.
თუ ქრომოსომული ანომალია წარმოიშვა ზიგოტის დაყოფის დროს, მაშინ ეს ანომალია ექნება ემბრიონის ზოგიერთ უჯრედს და ამ უჯრედებისგან განვითარებულ ორგანოებს. ამ მოვლენას მოზაიციზმი ეწოდება.
დადგენილია, რომ ქრომოსომულ ანომალიებს იწვევს: ფიზიკური ფაქტორები (მათ შორის - მაიონიზებელი რადიაცია), ქიმიური ფაქტორები (მათ შორის - ზოგიერთი მედიკამენტი), ვირუსები და ვირუსული ინფექციები და სხვა.
გასული საუკუნის 80-იანი წლებიდან ქრომოსომათა შესწავლაში ახალი ერა დაიწყო. შემუშავდა კვლევის მოლეკულურ-ციტოგენეტიკური მეთოდი, რომელიც საშუალებას გვაძლევს, სათითაოდ, ინდივიდუალურად ყველა ქრომოსომა და მათი ცალკეული უბნები გავშიფროთ. ასეთი ანალიზი თითოეული ქრომოსომის ნუკლეოტიდური შემადგენლობის თავისებურებებს ეფუძნება. ანალიზისათვის იყენებენ სპეციალურ ფლუორესცენტულ საღებავს, რომლითაც მონიშნულია დნმ-ს ე.წ „ზონდები“. ყველა ქრომოსომა იღებება მხოლოდ მისთვის დამახასიათებელი ფლუორესცენტული ფერით, რაც უმცირეს დაზიანებებსაც კი ხდის თვალსაჩინოს. რაც მთავარია, ამ მეთოდის მეშვეობით ხერხდება ისეთი მცირე ქრომოსომული ანომალიების აღმოჩენა, რომელთა დადგენა ჩვეულებრივი სინათლის მიკროსკოპის საშუალებით შეუძლებელი იყო.