Czym jest aberracja chromosomowa i jakie mogą być jej skutki?

Choć terapie, dostępne dla osób obarczonych aberracjami chromosomowymi nie pozwalają na naprawę uszkodzonego materiału genetycznego, to dzięki postępom w dziedzinie badań molekularnych i genetycznych, możliwe jest wczesne wykrywanie takich schorzeń i wdrażanie leczenia poprawiającego komfort życia dotkniętych nimi pacjentów.

Aberracja chromosomowa – najważniejsze informacje

U zdrowego człowieka, w każdej komórce ciała znajduje się zestaw 23 par chromosomów, zawierający 22 pary autosomów oraz jedną parę chromosomów płci (u kobiet XX, u mężczyzn XY). W chromosomach znajduje się cały materiał genetyczny, czyli DNA danej osoby, wpływające zarówno na cechy wyglądu zewnętrznego, jak i na skłonność do określonych chorób. 

W wyniku błędów w podziale komórki lub działania tzw. czynników mutagennych zdarza się niekiedy, że fragment jednego z chromosomów ulega przemieszczeniu na chromosom z innej pary lub też do komórki rozrodczej trafia niewłaściwa liczba chromosomów, prowadząc do monosomii lub trisomii chromosomowych. Tego typu zmiany są nazywane aberracjami chromosomowymi i mogą skutkować powstaniem chorób genetycznych oraz wad wrodzonych, a w wielu przypadkach także poronieniem ciąży, szczególnie na jej wczesnym etapie.

Czym jest aberracja chromosomowa?

Aberracje chromosomowe nie są tym samym, co mutacje genowe. Mutacje, czyli niekorzystne warianty określonego genu, mogą powstawać na skutek tzw. zmian punktowych, czyli np. utraty jednej z zasad azotowych budujących DNA lub zamianie jednej z nich na inną, kodującą już inny aminokwas, a tym samym, odmienne niż u osoby zdrowej białko. Źródłem mutacji genowych mogą być także inne zmiany, obejmujące większe fragmenty DNA, mieszczące się jednak w obrębie jednego genu. Do chorób, będących wynikiem mutacji genowych zaliczane są m.in.: pląsawica Huntingtona, mukowiscydoza, hemofilia, fenyloketonuria, czy daltonizm.

Aberracje chromosomowe dotyczą większych struktur materiału genetycznego, czyli chromosomów. Mogą one obejmować uszkodzenia struktury chromosomów lub zmiany w ich liczbie. Aberracje chromosomowe dzieli się na:

• aberracje strukturalne – obejmujące utratę fragmentu chromosomu (delecje), odwrócenie fragmentu chromosomu o 180 stopni (inwersje), powielenie części chromosomu (duplikacje), przeniesienie fragmentu jednego z chromosomów na chromosom z innej pary (translokacje), a także inne zmiany w budowie, widoczne w mikroskopie (np. pęknięcia centromerów lub „sklejenie się” ramion chromosomu w formę pierścienia);
• aberracje liczbowe – dotyczące zmiany liczby chromosomów- utraty jednego z nich (monosomii), obecności dodatkowego chromosomu (trisomii lub dodatkowego chromosomu płci), bądź też całego kompletu chromosomów (triploidii). 

Aberracje chromosomowe występują dużo rzadziej niż mutacje genowe. Ze względu na to, że prowadzą one do poważnych wad wrodzonych, duża część obarczonych nimi płodów ulega poronieniu na wczesnym etapie ciąży.

Aberracja chromosomowa płodu – jak się objawia?

Aberracja chromosomowa płodu jest najczęstszą przyczyną poronień samoistnych – od 50 do 80% zarodków poronionych w pierwszym trymestrze ciąży wykazuje nieprawidłowości w badaniu cytologicznym, spośród których najwięcej przypadków stanowią właśnie aberracje chromosomowe. 50% z tych aberracji to trisomie chromosomów autosomalnych, najczęściej dotyczą one pary 13, 15, 16, 21 i 22. Pozostałe rodzaje zmian obejmują monosomie i inne zmiany liczbowe chromosomów płciowych oraz poliploidie, czyli obecność dodatkowego kompletu wszystkich chromosomów. Zmiany te powodują ciężkie wady wrodzone, które prawie zawsze są letalne (prowadzą do obumarcia płodu lub urodzenia martwego niemowlęcia). 

Jeżeli dziecku, obarczonemu wadą chromosomową uda się przetrwać okres ciąży, to często rodzi się ono z widocznymi na pierwszy rzut oka zmianami w budowie ciała, np. rozszczepem podniebienia, wodogłowiem, wiotkością mięśni, czy charakterystycznymi fałdami wokół oczu (w przypadku zespołu Downa). Dodatkowo, u dzieci tych często występują również wady narządowe, np. wrodzone wady serca, nerek lub układu pokarmowego, wady wzroku i słuchu, a także upośledzenie umysłowe oraz zaburzenia płodności.

Diagnostyka aberracji chromosomowych jest oparta na badaniu kariotypu – polegającym na sprawdzeniu, czy dziecko posiada właściwą liczbę chromosomów, a ich struktura, widoczna w mikroskopie, jest prawidłowa oraz na badaniach prenatalnych– wykonywanych jeszcze w czasie trwania ciąży. Genetyczne badania prenatalne, oparte na analizie wolnego płodowego DNA dziecka, krążącego we krwi matki, pozwalają na ocenę prawdopodobieństwa wystąpienia najczęstszych aberracji chromosomowych, a ich rozszerzona wersja także na analizę wszystkich zmian liczby i struktury wszystkich 23 par chromosomów.

Aberracje chromosomowe – przyczyny powstawania

Do aberracji chromosomowych może dochodzić spontanicznie lub na skutek działania czynników mutagennych.

W momencie zapłodnienia, powstający zarodek otrzymuje jeden komplet pojedynczych chromosomów od matki, a jeden od ojca. Jeżeli zarówno plemnik, jak i komórka jajowa nie posiada uszkodzeń w materiale genetycznym, dziecko otrzymuje prawidłowy kariotyp, czyli zestaw chromosomów. Jeśli jednak jedno z rodziców jest nosicielem aberracji chromosomowej, to może przekazać tę wadę swojemu potomstwu. Aberracje mogą również powstawać na skutek nieprawidłowego podziału komórkowego, do którego doszło podczas powstawania gamety (plemnika lub komórki jajowej), u zupełnie zdrowych rodziców. Oprócz tego może się także zdarzyć, że już w momencie tworzenia się zarodka dochodzi do uszkodzenia jednego lub kilku chromosomów, na drodze błędów, podczas jednego z licznie następujących wtedy, podziałów komórki.

Do uszkodzenia chromosomów również dochodzić, gdy zarodek jest narażony na działanie tzw. czynników mutagennych, czyli niekorzystnych czynników zewnętrznych, takich jak:

• promieniowanie (rentgenowskie, jonizujące, czy ultrafioletowe),
• duże dawki promieniowania elektromagnetycznego o niskiej energii,
• niektóre infekcje wirusowe i bakteryjne,
• wysoka temperatura i inne czynniki fizyczne,
• radioterapia,
• substancje chemiczne, używki i leki o działaniu toksycznym dla płodu,
• zaburzenia metaboliczne i ostre zespoły niedoborowe.

W przypadku części aberracji chromosomowych nie jest jednak możliwe ustalenie ich przyczyny. Może do nich bowiem dochodzić spontanicznie, na skutek błędów podczas podziałów komórek.

Aberracje chromosomowe – choroby genetyczne i badania

Podczas diagnostyki aberracji chromosomowych, konieczne jest przeprowadzenie badania cytogenetycznego, w ramach którego oceniany jest kariotyp, podejrzewanego o choroby genetyczne dziecka. Do badania konieczne jest pobranie próbki krwi, a na jego wyniki należy zaczekać do kilku tygodni. Jeżeli konieczne jest określenie kariotypu jeszcze w czasie trwania ciąży, to można to zrobić, pozyskując materiał z płynu owodniowego. 

Alternatywą dla inwazyjnych badań prenatalnych są testy genetyczne, oparte o analizę wolnego DNA płodowego, wyizolowanego z próbki krwi matki. Pozwalają one na wczesne wykrycie ewentualnych nieprawidłowości w budowie i liczbie chromosomów, będących przyczyną najczęstszych wad wrodzonych, stwierdzanych u niemowląt. 

Choć nie istnieją jeszcze skuteczne terapie, zmieniające kariotyp człowieka, to wczesne wykrycie aberracji chromosomowych daje rodzicom czas na przygotowanie się do narodzin dziecka ze szczególnymi potrzebami, a lekarzom na zaproponowanie leczenia, zmniejszającego uciążliwe objawy choroby genetycznej.

Badania cytogenetyczne, do których zaliczane jest badanie kariotypu, można wykonać, korzystając z oferty badań dostępnych na stronie Nowej Genetyki. Dobrze jest również poprzedzić je konsultacją ze specjalistą genetyki klinicznej (TUTAJ), który oceni historię rodzinną pacjenta oraz specyfikę objawów, a po uzyskaniu wyników będzie w stanie właściwie je zinterpretować.