Varianty lidského chromozomu 9 a jejich souvislosti

Jádra lidských buněk obsahují celkem 23 párů (tedy 46 kusů) chromozomů. Každý z těchto chromozomů obsahuje jiný úsek lidské DNA - je tedy jedinečný. Díky této jedinečnosti, můžeme jednotlivé chromozomy identifikovat a blíže studovat v optickém mikroskopu. Strukturní a početní odchylky chromozomů bývají velmi často příčinou různých genetických syndromů a vad. Ne ovšem každá taková chromozomová odchylka je patologická. Na lidských chromozomech existuje více míst, která jsou velmi variabilní. Jinými slovy, mohou vypadat u různých jedinců zcela odlišně. Jednou z nejvariabilnějších oblastí vůbec je pak pericentrická (středová) oblast lidského chromozomu 9. Podobné variantní změny většinou nijak neovlivňují genetickou informaci ani nejsou příčinou genetických poruch. Mohou být ovšem dobrým cílem podrobnějšího studia například za účelem ozřejmění evolučních pochodů na chromozomové úrovni.

Chromozomy představují komplexy deoxyribonukleové kyseliny (DNA) a různých skupin proteinů, které nacházíme v jádrech buněk eukaryotních organizmů. Komplex chromozomů v jádru buňky také označujeme souhrnným pojmem karyotyp. Karyotyp je znak, který je  pro každý druh velice typický - stavba a počet chromozomů se totiž mezi jednotlivými organizmy (často i značným způsobem) liší. U člověka nalézáme v buněčných jádrech celkem 46 chromozomů - 23 zděděných od matky a 23 od otce. Celkem pak těchto 46 kusů můžeme rozdělit na 23 párů, kde chromozomy číslované od 1 do 22 jsou u obou pohlaví stejné a jedině poslední pár (pohlavní chromozomy - gonozomy) se u mužů a žen liší (kombinace XX=žena, XY=muž) (Gardner a Sutherland, 2004).

V rámci výzkumu i klinického vyšetřování lze lidské chromozomy pozorovat v optickém mikroskopu. Hodnotí se jak počet chromozomů tak i jejich struktura a celkový tvar. Speciální barvící metody (např. G-pruhování) umožňují jak přesnější určení jednotlivých chromozomů tak i bližší analýzu jejich struktury (Gardner a Sutherland, 2004). Podrobnější identifikaci chromozomů a zejména pak jejich jednotlivých úseků, nám umožňují podrobnější molekulárně-cytogenetické a případně i molekulárně-genetické metody. Nicméně i prosté zhodnocení chromozomů v optickém mikroskopu je plnohodnotnou výzkumnou i diagnostickou metodou, kterou zachytíme například celé množství chromozomových variant (Wyandt a Tonk, 2004).

Chromozomy totiž nevypadají vždy zcela stejně. V lidském karyotypu známe hned několik oblastí, v jejichž uspořádání se mezi sebou mohou jednotliví jedinci lišit (Wyandt a Tonk, 2004). Takovéto oblasti obecně označujeme jako chromozomové varianty, případně heteromorfizmy (Brothman et al., 2006). Základní a nejdůležitější rozdíl mezi patologickými změnami (chromozomovými aberacemi) a neškodnými variantami je právě jejich klinický dopad - chromozomové varianty jsou z klinického hlediska považovány za neškodné (Wyandt a Tonk, 2004; Brothman et al., 2006).

Jednou z nejvariabilnějších oblastí v lidském karyotypu je precientrická oblast (9p11-q21) chromozomu 9. Tato oblast, nacházející se okolo centromery chromozomu 9, je tvořena blokem tzv. konstitutivního heterochromatinu (Starke et al., 2004). Jde tedy o oblast, tvořenou různými repetitivními sekvencemi DNA, které jsou transkripčně inaktivní a (pokud je nám dosud známo) neobsahují žádné důležité geny. Podobné oblasti konstitutivního heterochromatinu, u kterých jsou popisovány varianty jejich uspořádání, jsou v lidském karyotypu také na chromozomech 1, 16 a Y (Wyandt a Tonk, 2004).

V oblasti okolo centromery chromozomu 9 nacházíme hned několik typů variant (podrobněji viz tabulka). Často se jedná o tzv. délkové varianty, kdy je heterochromatinový blok chromozomu 9 oproti normě zvětšený nebo zmenšený. Zajímavou variantou je ovšem tzv. pericentrická inverze chromozomu 9 (inv(9)). Inverze je taková přestavba chromozomu, která vzniká jako následek dvou zlomů na jednom chromozomu, uvolněný fragment se poté otočí a opětovně se spojí v opačné - invertované pozici (Gardner a Sutherland, 2004). Inverze jako takové nejsou zcela bezpečné změny. Mohou znamenat riziko jak pro jejich nositele, tak i pro jejich potomky (Gardner a Sutherland, 2004). Nicméně konkrétně pericentrická inverze chromozomu 9, která zahrnuje pouze zmiňované heterochromatinové oblasti, je považována za variantu, která v sobě žádné riziko neskrývá (Wyandt a Tonk, 2004; Brothman et al., 2006).

Problematika těchto přestaveb je ovšem mnohem složitější. Například v případě inv(9) nejde pouze o jednu jedinou variantu. Díky molekulárně cytogenetickým pokusům víme, že inv(9) se vyskytuje minimálně v šesti různých(sub)variantách, které je ovšem potřeba identifikovat speciálními molekulárně-cytogenetickými metodami (Starke et al., 2004). Zajímavá je i otázka evolučního původu těchto variabilních oblastí. Studie prokázaly homologii pericentrické oblasti lidského chromozomu 9 a chromozomu 11 šimpanze (Kehrer-Sawatzki et al., 2005). Je tedy pravděpodobné, že jde o oblast, jejíž stav není stacionární, ale spíše dynamický. Navíc se v literatuře opakovaně objevují studie, které poukazují na možnou souvislost (alespoň některých) variant chromozomu 9 s poruchami reprodukce (Sahin et al., 2008; Minocherhomji et al., 2009). Proto se těmito variantami nyní podrobně zabýváme i na Ústavu biologie a lékařské genetiky 1. LF UK a VFN.

Zjistili jsme, že inv(9) je i v České republice relativně běžným nálezem. Ve zkoumané populaci celkem 1107 zdravých plodů byla tato varianta zastoupena u 0,94 % vyšetřovaných jedinců. Počítáme-li ovšem všechny varianty chromozomu 9 dohromady, pak byly ještě mnohem častější - celkem 6.94 % všech vyšetřovaných plodů (Šípek et al., 2011). Mezi pacienty cytogenetických laboratoří pak je nález inv(9), byť často náhodný, o něco častější - pohyboval se od 1 do 2 % (Šípek et al., 2010). Nejvíce osob s nálezem inv(9) bylo vyšetřováno právě kvůli poruše reprodukce (infertilitě). Těchto jedinců bylo více jak 30 % (Šípek et al., 2010). Při podrobnější analýze se zastoupení inv(9) a variant chromozomu 9 vůbec mezi osobami s neplodností ukázal statisticky významný (Šípek et al., 2012). K podobným závěrům dochází v současné době i jiné týmy vědců (Minocherhomji et al., 2009). Výsledky ovšem nesvědčí pro skutečnost, že by tyto varianty byly ve skutečnosti škodlivé a mohly ovlivňovat reprodukční schopnosti. Nicméně je pravděpodobné, že mezi těmito variantami se skrývají takové, které ve skutečnosti škodlivé být mohou, pouze je neumíme standardním cytogenetickým vyšetřením odhalit. V současné době se tedy snažíme o vyvinutí takové molekulárně-cytogenetické metody, která by bližší rozdělení na neškodné/potenciálně škodlivé varianty umožňovala a posunuli jsme tak cytogenetickou diagnostiku opět na novou úroveň.

Výzkum heterochromatinových variant na ÚBLG 1. LF UK a VFN probíhá v rámci projektu " Molekulárně cytogenetická charakteristika variant heterochromatinové oblasti lidského chromozomu 9" (GAUK č. 565312).

Tabulka - Přehled nejčastějších variant lidského chromozomu 9

Autor: MUDr. Antonín Šípek

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Brothman, A. R., Schnedier, N. R., Saikevych, I. et al. (2006) Cytogenetic heteromorphisms: survey results and reporting practices of giemsa-band regions that we have pondered for years. Arch Pathol Lab Med, 130(7): 947-949.

Gardner, R. J. McK., Sutherland, G. R. (2004) Chromosome abnormalities and genetic counseling, 3rd ed. Oxford: Oxford University Press, s. 577.

Kehrer-Sawatzki, H., Szamalek, J. M., Tänzer, S et al. (2005) Molecular characterization of chimpanzee chromosome 11 homologous to human chromosome 9. Genomics 85:542-550.

Minocherhomji, S, Athalye A. S., Madon, P. F., et al. (2009) A case-control study identifying chromosomal polymorphic variations as forms of epigenetic alterations associated with the infertility phenotype. Fertil Steril, 92(1): 88-95.

Sahin, F. I, Yilmaz, Z., Yuregir,. O. O., et al. (2008) Chromosome heteromorphisms: an impact on infertility. J Assist Reprod Genet, 25(5): 191-195.

Starke, H., Seidel, J., Henn, W. et al. (2002) Homologous sequences at human chromosome 9 bands p12 and q13-21.1 are involved in different patterns of pericentric rearrangements. Eur J Hum Genet. 10(12): 790-800.

Šípek, A. jr., Mihalová, R., Panczak, A., et al. (2011) Pokročilý věk matky jako indikace k provedení amniocentézy - zhodnocení karyotypu u 418 vyšetřených plodů. Čes. Gynek, 76(3): 230-234.

Šípek, A. jr., Panczak, A. Mihalová, R. et al. (2010) Pericentric inversion of chromosome 9 in medical genetics and clinical counselling. Eur J Hum Genet. 18 Suppl. 1:122.

Šípek, A. jr., Panczak, A. Mihalová, R. et al. (2012) Zvýšené riziko reprodukčních poruch pro nositele heterochromatinových variant? Čas. Lék. Čes. 151(7):367.

Wyandt, H. E., Tonk, V. S. et al.  (2004) Atlas of human chromosome heteromorphisms. Dordrecht: Kluwer Academic Press, s. 3000.

Obrazové přílohy:

9qh-. Kredit: MUDr. Antonín Šípek

9(inv). Kredit: MUDr. Antonín Šípek