Poruchy chromozómov ukážu možnosti liečby rakoviny

Poruchy chromozómov

Poruchy chromozómov a ich podrobný výskum odhaľujú nové informácie o príčinách ľudských chorôb, čo v najbližších rokoch pomôže pri objavovaní liekov. Chromozómy, z ktorých každý obsahuje stovky alebo tisíce génov, fungujú ako podrobný návod na to, ako by sa mali bunky vyvíjať a správať sa. Aj najmenšia mutácia alebo variácia v štruktúre chromozómu môže mať obrovský vplyv na ľudský vývoj a na choroby.

Aby bolo možné plne porozumieť rozsahu chorôb spojených s chybami v delení buniek, musia byť vedci schopní podrobne preskúmať zdravé aj choré chromozómy. Hlavný rozdiel medzi génovou mutáciou a chromozomálnou mutáciou je v tom, že génová mutácia je zmenou nukleotidovej sekvencie génu, zatiaľ čo chromozomálna mutácia je zmenou štruktúry alebo počtu chromozómov.

Chromozómy sú štruktúry obsahujúce gény

Telo je tvorené drobnými jednotkami, ktoré sa nazývajú bunky. Každá bunka ľudského tela nesie genetickú informáciu vo svojom jadre. V ňom sa nachádzajú chromozómy. Ak nastane chyba pri delení buniek (pri ich množení), objavia sa poruchy chromozómov. Telo má veľa rôznych druhov buniek, ako sú kožné bunky, pečeňové bunky, krvinky a iné. Gény sú jednotlivé pokyny, ktoré hovoria nášmu telu, ako má fungovať a ako sa má vyvíjať; podľa druhu bunky upravujú vlastnosti ako farba vlasov, či krvná skupina. Gény ovplyvňujú aj predispozíciu k rozvoju ochorení. Na druhej strane, chromozomálne abnormality sú charakteristické napríklad pre rakovinu, zhoršenú plodnosť, neurologické poruchy a mnohé ďalšie.

Poruchy chromozómov v ľudskej bunke

Typický počet chromozómov v ľudskej bunke je 46, teda vhodnejšie je povedať, že ich je 23 párov. Jedna sada, 23 chromozómov, sa dedí od biologickej matky (z vajíčka) a druhá sada, 23 chromozómov, sa dedí od biologického otca (zo spermie). V týchto 46 chromozómoch je približne 20 000 až 25 000 génov.

Jednotlivé páry sa radia podľa čísel od 1 do 23. Z 23 párov chromozómov sa prvých 22 párov nazýva „autozómy“. Posledný pár sa nazýva „pohlavné chromozómy“. Pohlavné chromozómy určujú pohlavie jednotlivca: ženy majú dva chromozómy X (XX) a muži chromozómy X a Y (XY).

Mnoho chromozómov má dva segmenty, nazývané „ramená“ /teloméry, oddelené zovretou oblasťou známou ako centroméra.

Kedy sa vyskytujú abnormality chromozómov

Abnormality chromozómov sa zvyčajne vyskytujú, keď dôjde k chybe v delení buniek. Existujú dva druhy bunkového delenia, mitóza a meióza. Meióza prebieha len v tkanive pohlavných žliaz. Mitóza prebieha v bunkách všetkých tkanív.  (Zrozumiteľným spôsobom si o podrobnostiach  týchto procesov môžete prečítať v skriptách pre medikov z predmetu Lekárska biológia a genetika.)

  • Výsledkom mitózy sú dve bunky, ktoré sú duplikátmi pôvodnej bunky. Jedna bunka so 46 chromozómami sa delí a stávajú sa z nej dve bunky, z ktorých každá má 46 chromozómov. Tento druh bunkového delenia sa vyskytuje v celom tele, s výnimkou reprodukčných orgánov. Je to teda spôsob, akým je vytváraná a nahradzovaná väčšina buniek, ktoré tvoria naše telo.
  • Výsledkom meiózy sú bunky s polovičným počtom chromozómov (23, namiesto normálnych 46). Tento typ bunkového delenia sa vyskytuje v reprodukčných orgánoch a vedie k vzniku vajíčok a spermií.

Väčšie riziko abnormalít chromozómov

Ženy sa rodia so všetkými vajíčkami, ktoré kedy „použijú“. Niektorí vedci sa domnievajú, že s pribúdajúcim vekom sa môžu v genetickom materiáli vajíčok hromadiť chyby. Staršie ženy majú väčšie riziko pôrodu detí s poruchami chromozómov než mladšie ženy. Vek otca nezvyšuje riziko abnormalít chromozómov, pretože muži po celý život produkujú nové spermie.

Zatiaľ neexistujú presvedčivé dôkazy o tom, že špecifické faktory prostredia spôsobujú abnormality chromozómov. Stále je však otvorená možnosť, že aj prostredie môže hrať úlohu pri vzniku chromozomálnych mutácií. 

Poruchy chromozómov môžu byť zdedené alebo „de novo“

Existuje mnoho typov abnormalít chromozómov. Možno ich však rozdeliť do dvoch základných skupín: numerické abnormality a štrukturálne abnormality. Väčšina abnormalít chromozómov sa vyskytuje ako nehoda vo vajíčku alebo v spermii. V týchto prípadoch je abnormalita prítomná v každej bunke tela. Niektoré abnormality sa však vyskytujú po počatí. Potom majú niektoré bunky abnormalitu a niektoré nie. Abnormality chromozómov môžu byť zdedené od rodiča alebo môžu byť „de novo“ (nové pre jednotlivca).

  • Numerické abnormality sú tie, keď jedincovi chýba jeden z chromozómov (monozómia) alebo má jeden chromozóm navyše (trizómia). Zdravý človek má páry chromozómov (skupiny po dva chromozómy), no pri monozómii má namiesto jedného z párov iba jediný chromozóm, alebo má namiesto páru, až trojicu. Príkladom stavu spôsobeného numerickými abnormalitami je Downov syndróm, ktorý je poznačený mentálnou retardáciou, problémami s učením, charakteristickým vzhľadom a slabým svalovým tonusom (hypotónia) v dojčenskom veku. Jedinec s Downovým syndrómom má tri kópie chromozómu 21, nie dve. Preto je tento stav známy aj ako Trizómia 21. Príkladom monozómie, pri ktorej jednotlivcovi chýba chromozóm, je Turnerov syndróm. Pri Turnerovom syndróme sa žena narodí iba s jedným pohlavným chromozómom, X, a je zvyčajne, okrem iných ťažkostí, nižšia ako priemer a nemôže mať deti.
  • Štruktúra chromozómov sa može zmeniť niekoľkými spôsobmi: delécie, duplikácie, translokácie, inverzie, krúžky.

Delécia: Časť chromozómu chýba alebo je odstránená.

Duplikácie: Časť chromozómu je duplikovaná, čo vedie k extra genetickému materiálu.

Translokácie: Časť jedného chromozómu sa prenesie do iného chromozómu. Existujú dva hlavné typy translokácie – recipročná a Robertsonova. Pri recipročnej translokácii sa z dvoch chromozómov odčlenia kúsky a recipročne (navzájom) na vymenia pri pripájaní sa naspäť k zvyškom poškodených chromozómov. Pri Robertsonovej translokácii sa celý chromozóm pripojí k chromozómu z iného páru.

Inverzia: Časť chromozómu sa oddelí a prilepí sa naspäť prevrátená o 180°. Vďaka tomu je genetický materiál obrátený.

Krúžky: Časť chromozómu sa odlomí a vytvorí kruh alebo krúžok. Môže sa to stať so stratou genetického materiálu alebo bez nej.

Vedecké postupy štúdia chromozómov

Aby bolo možné plne porozumieť rozsahu chorôb spojených s chybami v delení buniek, musia byť vedci schopní podrobne preskúmať zdravé aj choré chromozómy. Lepšie zobrazovanie a pochopenie chromozomálnych mechanizmov zvýši vedomosti o príčinách ľudských chorôb a pomôže pri objavovaní liekov.

Vedci celé storočie študovali chromozómy pod mikroskopom. Aby bolo možné chromozómy vidieť týmto spôsobom, je potrebné ich zafarbiť. Po zafarbení vyzerajú chromozómy ako struny so svetlými a tmavými „pásmi“ a je možné ich aj vyfotografovať. Obrázok alebo mapa všetkých 46 chromozómov zostavených do párov, podľa štandardnej klasifikácie, a nazýva karyotyp.

Poruchy chromozómov a karyotyp
Príklad karyotypu zdravého muža v porovnaním s mužmi, ktorí majú poruchy chromozómov. (Zdroj tu.)

Karyotyp môže pomôcť identifikovať abnormality v štruktúre alebo počte chromozómov. Na uľahčenie identifikácie chromozómov boli páry očíslované od 1 do 22, pričom 23. pár bol označený ako „X“ a „Y“.

Existuje niekoľko metód, ktoré zobrazujú chromozómy rôznym spôsobom zafarbenia, fluorescencie, rozsvietenia: multifarebná FISH (multicolour – mFISH), spektrálna karyotypizácia (spectral karyotyping – SKY), multifarebné pásikovanie (multicolour – mBanding), komparatívna genomická hybridizácia (comparative genomic hybridization – CGH), čipová technológia (microarray CGH).

V uplynulom desaťročí boli vyvinuté novšie techniky, ktoré umožňujú vedcom a lekárom skrínovať chromozomálne abnormality bez použitia mikroskopu.

Novšie metódy porovnávajú DNA pacienta s normálnou vzorkou DNA. Porovnaním je možné zistiť chromozomálne abnormality, v ktorých sa tieto dve vzorky líšia. Jednou z takýchto metód je neinvazívne prenatálne testovanie. Skríning sa robí počas tehotenstva z krvi matky, aby sa zistilo, či má dieťa zvýšenú pravdepodobnosť špecifických porúch chromozómov. Test skúma DNA dieťaťa v krvi matky.


Zobrazovanie chromozómov sľubuje prelomové liečebné postupy. Európska únia grantovo podporuje priekopnícke nástroje a techniky, ktoré vedcom umožnia prezerať chromozómy v bezprecedentných detailoch. Okrem zobrazenia chromozómov zreálnia aj možnosť manipulovať s chromozómom pre lepšie preskúmanie. Po ukončení vývoja nových metód zobrazovania a manipulácie s chromozómami výrazne pokročí výskum záchranných metód liečby rakoviny a liečby mnohých genetických porúch.