Badania cytogenetyczne w diagnostyce białaczki

Diagnostyka białaczki składa się z kilku etapów i jest dość skomplikowana. Ma to na celu stuprocentowe potwierdzenie białaczki jako przyczyny dolegliwości. W końcu to złośliwa choroba nowotworowa układu krwiotwórczego. Aby rozpocząć bardzo obciążające dla chorego leczenie, trzeba mieć pewność, że ma on właśnie białaczkę. Kolejnym etapem diagnostyki jest przeprowadzenie specjalistycznych badań, które pozwolą ustalić dokładny rodzaj białaczki oraz budowę komórek nowotworowych.

Badania cytogenetyczne

Badania cytogenetyczne znajdują się w grupie testów niezbędnych do postawienia pełnego rozpoznania białaczki. Za ich pomocą wykrywa się charakterystyczne zmiany w genomie komórek białaczkowych – tzw. aberracje chromosomowe. Bardzo ważną cechą badania jest to, że wykrywa się zarówno zmiany, których możemy się spodziewać po postawieniu wstępnego rozpoznania, jak i zupełnie inne, które mogą zmienić to rozpoznanie.

Na czym polega badanie cytogenetyczne

Badanie cytogenetyczne służy do oceny kariotypu, czyli wyglądu i liczby chromosomów w danych komórkach. Chromosomy zawierają DNA, czyli materiał genetyczny, który jest identyczne we wszystkich komórkach jednego organizmu (oprócz komórek płciowych). W komórkach dojrzałych, które nie ulegają podziałom, DNA znajduje się w jądrze w postaci luźno ułożonych nici. Jednak gdy komórka zaczyna się dzielić, materiał genetyczny kondensuje się, tworząc chromosomy. Człowiek posiada 46 chromosomów, czyli 23 pary.

Są to 2 kopie materiału genetycznego, z których jedna (23 chromosomy) pochodzi od matki a druga od ojca. Chromosomy danej pary pod mikroskopem wyglądają tak samo (ludzkim okiem nie da się dostrzec różnic w poszczególnych genach). Natomiast poszczególne pary chromosomów różnią się między sobą wielkością i stopniem kondensacji DNA.

Po pobraniu do badania komórek mogących się dzielić (w przypadku białaczek komórek szpiku kostnego), hoduje się je, czekając aż zaczną się mnożyć. Wówczas do preparatu dodaje się środek, który zatrzymuje podział w momencie, gdy w jądrach komórek widoczne są chromosomy. Wtedy po wprowadzeniu innych substancji pęka jądro, przez co chromosomy maja więcej miejsca i oddzielają się od siebie. Ostatnim etapem jest dodanie specyficznych barwników.

Dzięki nim na chromosomach powstają bardzo charakterystyczne prążki (w miejscach o różnym stopniu kondensacji DNA). U każdego człowieka w chromosomach tej samej pary prążki mają ten sam układ. Aby badanie było dokładne, obecnie to komputer (a nie człowiek) liczy chromosomy i przyporządkowuje je do danej pary (np. 1, 3 lub 22). Po ułożeniu chromosomów w odpowiedniej kolejności, można ocenić ich liczbę oraz budowę.

Jakich informacji dostarcza badanie cytogenetyczne?

Badanie cytogenetyczne służy do wykrywania dużych zmian w materiale genetycznym – aberracji chromosomowych. Za jego pomocą nie da się zdiagnozować mutacji w pojedynczych genach. Aberracje mogą dotyczyć ilości chromosomów w danej komórce lub budowy poszczególnych chromosomów. Człowiek posiada 46 chromosomów (23 pary). To stan euploidii (eu – dobry, ploid - zestaw).

Jednak w komórkach bardzo szybko dzielących się (takich jak komórki białaczkowe) może dochodzić do zwielokrotnienia tej liczby (poliploidia) lub dodania jednego lub kilku chromosomów (aneuploidia). W innych komórkach natomiast chromosomów może być za mało. Aberracje dotyczące budowy pojedynczych chromosomów mogą być zrównoważone lub niezrównoważone (w zależności, czy materiału genetycznego jest tyle samo, mniej lub więcej).

Chromosomy mogą ulegać delecjom (utrata kawałka chromosomu), inwersjom (gdy pewien fragment DNA występuje w odwrotnej kolejności), duplikacjom (część materiału genetycznego uległa zdwojeniu) lub translokacjom – najczęściej obserwowane aberracje w białaczkach. Translokacje pojawiają się, gdy od chromosomów z 2 różnych par pod wpływem pęknięcia oddzieli się część materiału genetycznego i dołączy do chromosomu z przeciwnej pary w miejscu tego właśnie pęknięcia. W ten sposób kawałek chromosomu 9 może się znaleźć na chromosomie 22 przy jednoczesnej obecności materiału z chromosomu 22 na 9.

Diagnostyka białaczki - dlaczego badanie cytogenetyczne jest takie ważne?

Powstanie białaczki jest wynikiem mutacji w komórce krwiotwórczej szpiku, prowadzącej do transformacji nowotworowej. Taka komórka zyskuje zdolność do nieograniczonych podziałów. Powstaje bardzo wiele identycznych komórek potomnych (klonów). Jednak w trakcie kolejnych podziałów może dochodzić do kolejnych zmian w materiale genetycznym krwinek nowotworowych.

W zależności od tego jaki rodzaj komórki uległ przemianie nowotworowej oraz typu zmian genetycznych jakie w niej zaszły, powstają różne typy białaczki. Oznacza to, że każda białaczka cechuje się charakterystycznymi zmianami w ilości i wyglądzie chromosomów. Oczywiście niektóre aberracje mogą występować w różnych typach białaczek.

Ponadto obecność konkretnych mutacji ma realny wpływ na rokowanie chorego. Pewne aberracje sprzyjają wyleczeniu a inne zmniejszają szansę na przeżycie. Leczenie białaczek ostrych również opiera się na wynikach badania cytogenetycznego. Wykrycie specyficznych aberracji chromosomowych umożliwia zastosowanie leków niszczących komórki z tą specyficzną mutacją.

Chromosom Philadelphia

Najlepszym przykładem konieczności stosowania badań cytogenetycznych w białaczkach jest przewlekła białaczka szpikowa. Dzięki nim odkryto, że jest ona spowodowana translokacją między chromosomami 9 i 22. Po wyminie materiału genetycznego między nimi powstaje tzw. chromosom Philadelphia. Po translokacji powyższych chromosomów tworzy się zmutowany gen BCR/ABL (powstały z połączenia genu BCR jednego chromosomu i ABL drugiego).

Nieprawidłowy gen koduje białko – kinazę tyrozynową, które pobudza komórkę krwiotwórczą szpiku do nieustannych podziałów. Tak właśnie rozwija się przewlekła białaczka szpikowa. Ale na tym nie koniec. Po wykryciu chromosomu Philadelphia udało się zsyntezować leki uderzające właśnie w tą aberrację. Chodzi o inhibitory kinazy tyrozynowej (np. imatinib). Dzięki nim przeżycie chorych na PBSz wzrosło z 2 do ponad 10 lat.


Bibliografia

Janicki K. Hematologia, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2001, ISBN 83-200-2431-5
Hołowiecki J. (red.), Hematologia kliniczna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2007, ISBN 978-83-200-3938-2
Gajda M., Litwin J.A. Podstawy technik mikroskopowych, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellonskiego, Kraków 2011, ISBN 978-83-233-3059-2
Henderson M. 50 teorii genetyki, które powinieneś znać, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010, ISBN 978-83-01-16101-9