Pengenalan

Kariologi adalah satu kajian tentang set kromosom dalam sesuatu organism berpandukan format kromosom piawai yang dikenali sebagai kariogram atau idiogram. Sel yang diekstrak daripada individu kemudiannya dikultur dan dituai bagi mendapatkan sebaran metafasa (salah satu fasa dalam pembahagian sel) di masa kromosom paling jelas kelihatan. Sel soma manusia terdiri daripada 23 pasang kromososom (22 pasang autosom dan sepasang kromosom seks. Ini menjadikan jumlah sebanyak 46 kromosom. Oleh itu, kariotip perempuan normal mempunyai 46,XX manakala 46,XY bagi lelaki (Rajah 1(a) dan 1(b))

Rajah 1(a) menunjukkan kariotip normal perempuan 46,XX manakala Rajah 1(b) mewakili kariotip lelaki 46,XY

Kromosom diwarnakan dengan pewarna tertentu menghasilkan rantaian jalur hitam dan putih pada sepanjang kromosom. Pengenal pastian kromosom kemudiannya dibuat berpandukan pada saiz dan corak jalur piawai idiogram.

Sejarah Analisis Kariotip

Pada tahun 1842, Carl Wilhelm von Nägeli telah menemui kromosom diikuti oleh Walther Flemming dan Heinrich von Waldeyer yang menggunakan salamander untuk menjelaskan perihal kromosom dengan lebih lanjut. Awal abad 20-an menjadi permulaan perkembangan kajian tentang kromosom setelah ia terbukti sebagai pembawa gen yang bertanggungjawab dalam penentuan ciri-ciri fenotip pada sesuatu organisma.

Hans von Winiwarter (1912) telah melaporkan 47 kromosom dalam spermatogonia dan 48 dalam oogonia serta mekanisma XX/XO penentuan jantina. Pada 1956, Joe Hin Tjio dan Levan membuktikan bahawa sel soma manusia terdiri daripada 46 kromosom. Beliau juga telah mencadangkan beberapa pendekatan dalam analisis kariotip seperti;

1. Penggunaan sel daripada tisu
2. Kaedah pra-rawatan sel menggunakan larutan hipotonik
3. Penggunaan colchicines untuk isolasi fasa metasa
4. Penyediaan slaid melalui pemampatan kromosom pada permukaan rata
5. Klasifikasi kromosom berpandukan idiogram piawai

Tujuan Analisis Kariotip dalam Manusia

Analisis kariotip digunakan untuk mengenal pasti kromosom serta keabnormalan yang mungkin berlaku pada bilangan dan struktur kromosom (translocation, deletion, addition dan lain-lain). Sindrom Down sporadik merupakan antara sindrom yang mudah dikenal pasti melalui analisis ini di mana individu berkenaan mempunyai tiga Salinan kromosom 21. Perubahan pada struktur kromosom juga mengakibatkan perubahan pada sesuatu gen yang menyebabkan sesuatu penyakit. Sebagai contoh, translokasi antara kromosom 9 dan 22 yang menyebabkan sel kanser leukemia iaitu chronic myelogenous leukaemia (CML). Memahami perubahan-perubahan yang berlaku pada kromosom amat membantu dalam diagnosis, prognosis dan pengurusan pesakit.

Sampel yang Digunakan

Mendapatkan kromosom merupakan objektif utama dalam analisi kariotip dan seluruh bahagian badan manusia mengandungi punca DNA ini. Sampel boleh diambil dari:

1. Darah
2. Air liur
3. Tisu
4. Gigi
5. Tulang dan lain-lain

Teknik-teknik dalam Analisis Kariotip

Bagi memulakan analisis kariotip, punca DNA (contohnya darah periferi) diambil dari individu, kemudian dikultur dalam media kultur untuk beberapa hari. Kromosomes diperolehi selepas melalui beberapa siri penuaian termasuklah perawatan cecair hipotonik dan fixatitions. Ampaian kromosom di titis atas slaid dan diwarnakan. Corak jalur akan terhasil daripada pewarnaan yang dilakukan. Imej sebaran metafasa dipilih dan dianalisis menggunakan perisian khas (Rajah 2)

Rajah 2 Sebaran metafasa hasil perwarnaan Giemsa yang dicerap menggunakan mikroskop cahaya

Teknik Pewanaan

Selepas penemuan Tjio dan Levan tentang kromosom manusia, beberapa teknik pewarnaan telah mula diperkenal yang membolehkan wujudnya tatanama piawai dalam klasifikasi kromosom manusia. Teknik pewarnaan ini digunakan bergantung ke atas tujuan dan lokasi sasaran yang ingin dikaji di atas kromosome:

1. Pewarnaan Giemsa (G-banding)
2. Pewarnaan Reverse (R-banding)
3. Pewarnaan Centromere (C-banding)
4. Pewarnaan Quinacrine (Q-banding)
5. Pewarnaan Telomere (T-banding)
6. Pewarnaan Nucleolar organizer region (NOR-banding)

Teknik pewarnaan Giemsa (G-banding) dan pewarnaan Reverse banyak digunakan dalam analisis kariotip. Kedua-dua teknik ini menghasilkan jaluran hitam dan putih di mana jalur hitam (heterokromatin) mewakili kawasan kurang berlakunya replikasi manakala jalur putih (eukromatin) lebih aktif dalam G-banding (Rajah 3(a)). Berbeza dengan perwarnaan Giemsa, jalur hitam dalam perwarnaan berbalik atau reverse banding mewakili kawasan eukromatin dan sebaliknya (Rajah 3(b)). Berdasarkan corak jaluran yang terhasil, kromosom homolog boleh dikenal pasti seterusnya penentuan tatanama kromosom boleh dilakukan untuk pelbagai spesies.

Rajah 3(a) menunjukkan sebaran metafasa yang yang diwarnakan oleh Giemsa manakala Rajah 3(b) adalah sebaran metafasa yang melalui pewarnaan berbalik, R-banding

Analisis Kariotip

Analisi kromosom melibatkan pemerhatian, penilaian dan pembandingan jumlah, struktur dan corak jalur yang terhasil pada setiap kromosom dengan idiogram piawai (Rajah 4). Pemerhatian yang diambil kira merangkumi;

1. Saiz relatif kromosom
2. Kedudukan centromere
3. Jumlah kromosom dalam satu sel
4. Bilangan dan posisi satelit pada kromosom acrocentric
5. Corak jalur heterokromatin dan eukromatin

Rajah 4 menunjukkan kromosom 22 (kanan) yang dipadankan dengan ideogram piawai kromosom 22 (kiri)

Kekangan Analisis Kariotip

Analisis kariotip mengesan perubahan jujukan nukleotida bersaiz 5 Megabases (5 x 106 bases) dan lebih. Misalnya, dalam kes Sindrom Down yang mempunyai jumlah 47 kromosom hasil pertambahan kromosom 21 (Rajah 5(b)). Sel juga dikatakan aneuploid apabila ianya kehilangan satu atau lebih kromosom seperti Sindrom Turner klasik (45,X) yang kehilangan satu kromosom X (Rajah 5(c))

Rajah 5(a) menunjukkan kariotip normal lelaki 46,XX, manakala individu dalam Rajah 5(b) mempunyai tiga kromosom 21 (Sindrom Down) dan Rajah 5(c) kehilangan kromosom X (Sindrom Turner).

Analisis kariotip bergantung kepada kualiti pewarnaan G-banding dan resolusi kromosom. Perubahan struktur yang kecil contohnya perubahan jujukan nukleotida yang kurang dari 5 Megabases (5Mb) dalam kromosom mungkin tidak dapat dikesan. Justeru itu, kebanyakan Pakar Genetik dan Makmal Genetik akan menjalankan ujian lanjutan lain untuk melengkapkan analisis kromosom ini.

Rujukan

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Cytogenetics
2. http://www.innovateus.net/health/what-karyotype
3. http://www.labs.gosh.nhs.uk/media/384333/Limitations%20of%20cytogenetic%20testing.pdf