Кариотипирование, или цитогенетическое исследование, — это анализ кариотипа клеток человека, делящихся в культуре, путем микроскопирования окрашенных хромосом.
Кариотип — совокупность признаков (число, размеры, форма, структура) полного набора хромосом любого биологического вида.
Определение кариотипа является одним из основных методов исследования генетического статуса человека. Кариотипирование позволяет выявить количественные и структурные аномалии хромосомного набора человека, которые являются причиной хромосомных болезней или приводят к нарушению фертильной функции как женщин, так и мужчин, отставанию детей в физическом, психическом и умственном развитии.
Количественные или числовые аномалии — это анэуплоидия (изменение числа хромосом, некратное хромосомному набору) и полиплоидия (изменение числа хромосом, кратное хромосомному набору). Наиболее известными количественными аномалиями являются синдром Дауна — трисомия по 21 хромосоме; синдром Эдвардса — трисомия по 18 хромосоме; синдром Патау — трисомия по 13 хромосоме; синдром Клайнфельтера — трисомия по Х хромосоме у мужчин; синдром Тернера — моносомия по Х хромосоме у женщин.
Структурные аномалии: делеция (del) — потеря участка хромосомы; дупликация (dup)- удвоение участка хромосомы; транслокация (t) — перемещение участка хромосомы; inv — инверсия — поворот на 180 градусов участка хромосомы; обнаружение der — дериватной (der) и маркерной (мar) хромосомы.
Во многих случаях количественные или структурные аномалии являются причиной бесплодия или нежизнеспособности плода и прерывания беременности на ранних сроках (например, трисомия по 4 хромосоме или тетраплоидный кариотип, ХХХХ). По данным статистики, 65% потерь беременностей на ранних сроках имеют хромосомную природу. Также проведенные цитогенетические исследования подтвердили, что около 10% супружеских пар, страдающих бесплодием, имеют аномалии кариотипа. Кроме того, сбалансированные структурные аномалии, которые никак не сказываются на здоровье и качестве жизни родителей, могут быть причиной прерывания беременности на ранних сроках. Если оба родителя имеют сбалансированную аномалию, риск прерывания беременности составляет 25–50%.
При проведении кариотипирования используются следующие цитогенетические методы: дифференциальная окраска хромосом (G-, C-, Q-техники) и FISH-метод — флюоресцентная гибридизация (fluorescence in situ hybridization). GTG окраска является наиболее распространенным способом окраски в связи с относительной простотой выполнения и позволяет выявить количественные нарушения кариотипа, идентифицировать хромосомы, выявлять структурные изменения (делеции, инверсии, транслокации, ломкие места). FISH-метод является более сложным и дорогостоящим методом; он позволяет идентифицировать конкретную хромосому или часть хромосомы, небольшие изменения в структуре. Неоспоримыми преимуществами FISH-метода является независимость выполнения исследования от опыта цитогенетика и возможность проведения исследования на неделящихся клетках, что позволяет получить результат в течение одних суток. Как правило, результаты, полученные с применением FISH-метода, в дальнейшем дополняются исследованием кариотипа с применением дифференциальной окраски хромосом в культуре делящихся клеток.
Метод TUNEL (terminal deoxynucleotide nick-end labeling), применяемый при молекулярно-цитогенетическом исследовании половых клеток эякулята пациента позволяет определить фрагментацию ДНК сперматозоидов — одной из наиболее распространённых причин мужского бесплодия (при нормальном кариотипе). Исследование спермы необходимо при подозрении на мужской фактор бесплодия, т. к. хромосомные аберрации имеются у 5–15% мужчин с бесплодием (75% — половые хромосомы X и Y,25% — аутосомы).
Показаниями для выполнения кариотипирования являются репродуктивные проблемы — необходимо обследование супружеской пары; высокий риск, полученный в результате пренатального скрининга — кариотипирование плода после проведения инвазивных процедур пренатальной диагностики; уточнение диагноза у детей с пороками развития или отставанием в развитии (умственном, психическом, физическом).