Αναζήτηση
Tο DNA ενός οργανισμού είναι το λογισμικό που περιέχει αποθηκευμένες ακριβείς οδηγίες, οι οποίες καθορίζουν τη δομή και τη λειτουργία του οργανισμού. Ταυτόχρονα περιέχει την πληροφορία για τον αυτο-διπλασιασμό του, εξασφαλίζοντας έτσι τη μεταβίβαση των γενετικών οδηγιών από ένα κύτταρο στα θυγατρικά του και από έναν οργανισμό στους απογόνους του.
Το πρώτο βήμα για την έκφραση της πληροφορίας που υπάρχει στο DNA είναι η μεταφορά της στο RNA με τη διαδικασία της μεταγραφής. Το RNA μεταφέρει με τη σειρά του, μέσω της διαδικασίας της μετάφρασης, την πληροφορία στις πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για τη δομή και λειτουργία των κυττάρων και κατ’ επέκταση και των οργανισμών. Αυτή η διαδικασία της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας αποτελεί το κεντρικό δόγμα της Μοριακής Βιολογίας. Η γενετική πληροφορία είναι η καθορισμένη σειρά των βάσεων, όπως η πληροφορία μιας γραπτής φράσης είναι η σειρά των γραμμάτων που την αποτελούν. Η πληροφορία υπάρχει οργανωμένη σε τμήματα του DNA με συγκεκριμένη ακολουθία, τα γονίδια. Αυτά, διαμέσου της μεταγραφής (σε mRNA) και της μετάφρασης, καθορίζουν τη σειρά των αμινοξέων στην πρωτεΐνη.
Συλλογή κλωνοποιημένων τμημάτων DNA που είτε αντιπροσωπεύουν ολόκληρο το γονιδίωμα (γονιδιωματική βιβλιοθήκη) ή αντιπροσωπεύουν DNA αντίγραφα του ολικού mRNA που παράγεται από ένα κύτταρο ή ιστό (cDNA βιβλιοθήκη).
Ένζυμα που συνθέτουν DNA. Για να αρχίσουν τη σύνθεση απαιτείται αρχικό τμήμα RNA και μονόκλωνο DNA. Ένα είδος πολυμεράσης επιδιορθώνει τα λάθη της αντιγραφής.
Με την τεχνική αυτή χρησιμοποιούνται κλωνοποιημένα φθορίζοντα τμήματα του DNA (ονομάζονται ανιχνευτές), τα οποία κάτω από ειδικές συνθήκες ενσωματώνονται (υβριδοποιούνται) με υψηλή ειδικότητα στις αντίστοιχες (ομόλογες) υπό διερεύνηση περιοχές των χρωμοσωμάτων. Συγκεκριμένοι ανιχνευτές χρησιμοποιούνται για συγκεκριμένες ανωμαλίες, όπως:
Η ανάλυση DNA μέσω της αλληλούχισης νέας γενεάς (NGS) αποτελεί την πλέον σύγχρονη τεχνολογία ανάλυσης της αλληλουχίας των βάσεων DNA, με τις εφαρμογές της να πληθαίνουν καθημερινά τόσο στην έρευνα όσο και στην παροχή υπηρεσιών υγείας. Η τεχνική αλληλούχισης νέας γενεάς προϋποθέτει τον επιμελή και επιτυχή πολλαπλασιασμό γονιδίων ή γενικά τμημάτων DNA και στη συνέχεια την μαζική παράλληλη αλληλούχιση δεκάδες έως χιλιάδες φορές του κάθε τμήματος μέσα από μια ‘βιβλιοθήκη’, στην οποία θα πρέπει όλα τα τμήματα-περιοχές να αντιπροσωπεύονται επαρκώς.
Η τεχνική PCR (Polymerase Chain Reaction), που στα ελληνικά λέγεται αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης, χρησιμοποιείται σαν βασική τεχνική για πάρα πολλά διαφορετικά τεστ μοριακής γενετικής. Στόχος της τεχνικής αυτής είναι να πολλαπλασιάσει επιλεκτικά DNA από μια ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΗ ΠΕΡΙΟΧΗ (π.χ. ενός μόνο γονιδίου) έτσι ώστε να μπορούμε στη συνέχεια να τη μελετήσουμε παραπέρα. Για παράδειγμα, αν θέλουμε να ανιχνεύσουμε πιθανές βλάβες στο γονίδιο της αιμοσφαιρίνης, χρησιμοποιούμε την τεχνική αυτή για να πολλαπλασιάσουμε (περισσότερο από 1 δις φορές) την περιοχή του DNA που περιλαμβάνει το γονίδιο αυτό και που αποτελεί ένα απειροελάχιστο κομμάτι του συνολικού μας DNA.
Σημαντική προυπόθεση για την εφαρμογή της τεχνικής PCR, είναι να γνωρίζουμε τη σειρά των νουκλεοτιδίων που βρίσκονται δεξιά και αριστερά από το τμήμα του DNA που θέλουμε να πολλαπλασιάσουμε. Η αντίδραση PCR καταλύεται από ένα ειδικό ένζυμο, την Taq πολυμεράση. Σε συνδυασμό με τα κατάλληλα αντιδραστήρια η Taq πολυμεράση συνθέτει στο δοκιμαστικό σωλήνα αντίγραφα της περιοχής που επιθυμούμε με διαδοχικούς κύκλους. Οι κύκλοι επαναλαμβάνονται 20-30 φορές μέχρις ότου η αλληλουχία-στόχος να αντιγραφεί πολλές φορές.
To είδος RNA που μεταφέρει την πληροφορία του DNA για την παραγωγή μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας (πρωτεΐνης). Στα ευκαρυωτικά κύτταρα το mRNA περιέχει μόνο τα εξόνια του κάθε γονιδίου και προέρχεται από την ωρίμανση του πρόδρομου RNA.
Πριν από την έναρξη της κυτταρικής διαίρεσης έχει προηγηθεί η αντιγραφή του DNA και συνεπώς ο διπλασιασμός της γενετικής πληροφορίας. Μετά την αντιγραφή κάθε χρωμόσωμα αποτελείται πλέον από τα δύο αντίγραφα του DNA, που ονομάζονται αδελφές χρωματίδες. Αυτές είναι συμμετρικές και όμοιες, επειδή αποτελούν ίδια μόρια DNA, και είναι ενωμένες σε μία περιοχή τους, το κεντρομερίδιο.
Όταν το κεντρομερίδιο βρίσκεται πολύ κοντά στο ένα άκρο του χρωμοσώματος, το χρωμόσωμα ονομάζεται ακροκεντρικό (π.χ. το χρωμόσωμα 13).
Γονίδια που ελέγχουν με διαφορετικό τρόπο την ίδια ιδιότητα και βρίσκονται στην ίδια γονιδιακή θέση στα ομόλογα χρωμοσώματα. Οι εναλλακτικές μορφές ενός γονιδίου.
Λίγες εβδομάδες μετά την έναρξη της εγκυμοσύνης σχηματίζεται μία δομή που ονομάζεται αμνιακός σάκος. Ο αμνιακός σάκος περιέχει το λεγόμενο αμνιακό υγρό και μέσα σ’ αυτόν αναπτύσσεται το έμβρυο. Κατά την αμνιοπαρακέντηση, που συνήθως πραγματοποιείται από την 16η-23η εβδομάδα της κύησης, με τη βοήθεια μιας λεπτής βελόνας και την καθοδήγηση υπερηχογραφήματος, λαμβάνεται λίγο αμνιακό υγρό στο οποίο υπάρχουν κύτταρα του εμβρύου. Τα κύτταρα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση DNA και τη βιοχημική ανάλυση ορισμένων πρωτεϊνών και ενζύμων. Τα εμβρυϊκά αυτά κύτταρα χρησιμοποιούνται για τη διάγνωση χρωμοσωματικών ή/και γονιδιακών ανωμαλιών (βλέπε προγεννητικός έλεγχος σε κύτταρα αμνιακού υγρού), ενώ σήμερα θεωρείται γενικά ως ασφαλής μέθοδος και με σχετικά μικρότερο κίνδυνο επιπλοκών σε σχέση με τη λήψη χοριονικών λαχνών.
Η αναστροφή δημιουργείται από θραύσεις σε δύο διαφορετικά σημεία ενός χρωμοσώματος και επανένωση του τμήματος ύστερα από αναστροφή (αναποδογύρισμα). Η αναστροφή έχει ως συνέπεια την αλλαγή της σειράς διάταξης των γονιδίων στο χρωμόσωμα.
Τα κύτταρα τα οποία περιέχουν ένα μόνο αντίγραφο από το κάθε χρωμόσωμα (π.χ. ωάρια, σπερματοζωάρια).
Κάθε χαρακτηριστικό/γενετικό νόσημα που εκφράζεται με τον αυτοσωματικό επικρατή τρόπο εκδηλώνεται στους ετεροζυγώτες, δηλαδή σε άτομα που έχουν το ένα μόνο από τα δύο ομόλογα γονίδια μεταλλαγμένο. Με άλλα λόγια, οι φορείς-ετεροζυγώτες (με ένα μόνο μεταλλαγμένο γονίδιο από τα δυο) συνήθως αναμένεται να εκδηλώσουν τη νόσο. Άτομο που πάσχει από αυτοσωματικό επικρατές γενετικό νόσημα έχει 1/2 (50%) πιθανότητα να το μεταδώσει κληρονομικά στα παιδιά του.
Αυτοσωματικά υπολειπόμενα νοσήματα εμφανίζονται σε άτομα που έχουν κληρονομήσει και από τους δύο γονείς παθολογικά αντίγραφα του ίδιου γονιδίου. Οι μη πάσχοντες γονείς, που φέρουν μόνο ένα αντίγραφο του φυσιολογικού γονιδίου, ονομάζονται φορείς ή ετεροζυγώτες και τυπικά είναι υγιείς ή μπορεί να εκδηλώνουν ήπια συμπτώματα (όπως π.χ. οι φορείς β-μεσογειακής αναιμίας). Γονείς-φορείς αυτοσωματικού υπολειπόμενου γενετικού νοσήματος έχουν 1/4 (25%) κίνδυνο να αποκτήσουν πάσχοντα τέκνα.
Είναι η απώλεια διακοπή της κύησης-εμβρύου πριν από την εικοστή τέταρτη εβδομάδα. Οι περισσότερες αποβολές, περίπου το 75%, συμβαίνουν πριν από την 16η εβδομάδα και παρατηρούνται στο ~12% των κυήσεων. Μελέτες απέδειξαν ότι 50% των αποβολών οφείλονται σε χρωμοσωμικές ανωμαλίες του εμβρύου, συνήθως τρισωμίες.
Η γενεαλογική ανάλυση είναι μια συστηματική καταγραφή, συνήθως με σύμβολα, των προγόνων ενός συγκεκριμένου ατόμου. Εάν η καταγραφή αφορά μεγάλο αριθμό ατόμων, τότε μιλάμε για γενεαλογικό δένδρο.
Η Γενετική είναι η επιστήμη που μελετά γενικά την οργάνωση και τους μηχανισμούς ροής/ρύθμισης της πληροφορίας του γενετικού υλικού (DNA ή RNA) ενός οργανισμού-κυττάρου, πχ. από ένα απλό ιό ή βακτήριο έως πιο σύνθετους οργανισμούς, όπως ο άνθρωπος.
Η Γενωμική αποτελεί ένα σύγχρονο κλάδο της Γενετικής, που συνδυάζει κι ενσωματώνει στη ‘κλασσική’ Γενετική τις πρόσφατες εξελίξεις, ιδιαίτερα μετά το 2009, που αφορούν τα αποτελέσματα και τις γνώσεις που αποκτήθηκαν από τη μαζική ανάλυση του γονιδιώματος ενός οργανισμού. Για παράδειγμα, με την εισαγωγή τα τελευταία ~10 χρόνια της μαζικής παράλληλης αλληλούχισης-Next Generation Sequencing (NGS), αποκτήθηκε ιδιαίτερα σημαντική γνώση σχετικά με τη λειτουργία των γονιδίων του ανθρώπου, με ταυτόχρονη ανακάλυψη εκατοντάδων νέων γονιδίων σχετιζόμενων με γενετικά νοσήματα που δεν γνωρίζαμε την αιτία τους. Λόγω του μεγάλου όγκου και της πολυπλοκότητας των δεδομένων των γενωμικών αναλύσεων, αναπτύχθηκε ραγδαία η επιστήμη της Βιοπληροφορικής, που αποτελεί πλέον αναπόσπαστο μέρος κάθε Γενωμικής ανάλυσης, όπως είναι η ανάλυση με NGS όλου του ανθρώπινου γονιδιώματος (Whole Genome Sequencing), η ανάλυση με NGS όλων των γονιδίων του ανθρώπου (Whole Exome Sequencing), κ.α.. Τέλος, τα ιδιαίτερα ευεργετικά αποτελέσματα των γενωμικών αναλύσεων στον άνθρωπο, σχετικά με τα πάσης φύσης γενετικά νοσήματα, οδήγησαν στη ανάπτυξη της Γενωμικής Ιατρικής και της Ιατρικής Ακριβείας (Gemomic Medicine and Precision Medicine), εξελίξεις που μας επιτρέπουν σήμερα την απόλυτα εξατομικευμένη προσέγγιση όσο αφορά την πρόγνωση, αντιμετώπιση αλλά και τη θεραπεία ασθενών με γενετικά νοσήματα.
Η συγκεκριμένη θέση ενός γονιδίου πάνω στο χρωμόσωμα.
Η αλληλουχία των βάσεων του mRNA, όπως αυτή μεταγράφεται από το DNA, καθορίζει την αλληλουχία των αμινοξέων στις πρωτεΐνες, με βάση έναν κώδικα αντιστοίχησης τριπλέτας νουκλεοτιδίων mRNA με αμινοξέα πρωτεϊνών, που ονομάζεται γενετικός κώδικας. Τα βασικά χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα είναι:
Ορίζεται ως η ύπαρξη πολλαπλών αλληλόμορφων σε μία γενετική θέση στην οποία τουλάχιστον δύο αλληλόμορφα εμφανίζονται με συχνότητα μεγαλύτερη από 1% στο συγκεκριμένο πληθυσμό. Στην Ιατρική Γενετική οι πολυμορφισμοί συνήθως χρησιμοποιούνται για:
Η γενετική συμβουλή είναι η διαδικασία της επικοινωνίας μεταξύ του εξειδικευμένου γενετιστή κι ενός ατόμου, που συνήθως αφορά τη λήψη κι ανάλυση του οικογενειακού ιστορικού του ατόμου ή/και την επεξήγηση των αποτελεσμάτων μιας γενετικής εξέτασης. Ενδεικτικά, η διαδικασία μπορεί να αφορά την εκτίμηση του οικογενειακού ιστορικού και των ιατρικών αρχείων, την κατάλληλη γενετική εξέταση που συστήνεται, την ερμηνεία των αποτελεσμάτων στους ενδιαφερόμενους καθώς και χρήσιμες οδηγίες για τους ίδιους και την αναπαραγωγή τους.
Ο αυτο-διπλασιασμός του γενετικού υλικού και η μιτωτική διαίρεση διασφαλίζουν την αναλλοίωτη μεταβίβαση των γενετικών πληροφοριών από κύτταρο σε κύτταρο κι από γενιά σε γενιά, συμβάλλοντας στη διατήρηση της γενετικής σταθερότητας. Υπάρχει όμως περίπτωση, κατά τη διάρκεια της μεταβίβασης της γενετικής πληροφορίας ή/και της προσαρμογής ενός οργανισμού στο μεταβαλλόμενο περιβάλλον, να συμβούν διάφορες μεταβολές στο γενετικό υλικό του, δηλαδή αλλαγές στις βάσεις του γενετικού υλικού (DNA ή RNA). Αυτές οι μεταβολές, ή αλλιώς μεταλλάξεις, συνήθως κληρονομούνται από τους προγόνους ή μπορεί να συμβούν τυχαία για πρώτη φορά σε ένα οργανισμό/άτομο (καινούργιες – de novo μεταλλάξεις). Γενικά, οι γονιδιακές μεταλλάξεις χωρίζονται: (α) σε κληρονομούμενες μεταλλάξεις (germline mutations), που τυπικά υπάρχουν σε όλα τα κύτταρα ενός οργανισμού, ή (β) σε σωματικές μεταλλάξεις (somatic mutations), που υπάρχουν μόνο στα κύτταρα ενός συγκεκριμένου τύπου/ιστού ενός οργανισμού (όπως π.χ. στους περισσότερους καρκίνους), που αυτές τυπικά δεν κληρονομούνται. Οι μεταλλάξεις σε ένα γονίδιο μπορεί να είναι αθώες (όπως π.χ. οι περισσότεροι πολυμορφισμοί), χωρίς κάποια συνέπεια στη σωστή του λειτουργία, ή να είναι παθολογικές, με αποτέλεσμα την διαταραχή της λειτουργίας του γονιδίου με τις αντίστοιχες συνέπειες.
Το γονίδιο είναι ένα τμήμα του γενετικού υλικού (π.χ. DNA) το οποίο μέσω της έκφρασής του ελέγχει κι επηρεάζει ορισμένες λειτουργίες ενός κυττάρου/οργανισμού. Αυτή η πληροφορία συνήθως αφορά την παραγωγή μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης (ή μερικές φορές μόνο RNA). Το γονίδιο περιέχει βιολογική πληροφορία σε τέτοια μορφή έτσι ώστε να μπορεί να αντιγραφεί και να μεταφερθεί από το ένα κύτταρο στους απογόνους του. Στους ανθρώπους, τα περισσότερα γονίδια είναι οργανωμένα πάνω στα διάφορα χρωμοσώματα που κληρονομούμε από τους γονείς μας. Ωστόσο, υπάρχουν μερικά γονίδια που βρίσκονται στο DNA των μιτοχονδρίων, οργανιδίων που βρίσκονται μόνο στο κυτταρόπλασμα, για παράδειγμα, στο κυτταρόπλασμα των ωαρίων της μητέρας και ακολουθούν διαφορετικό τρόπο κληρονομικότητας στον άνθρωπο, μεταδιδόμενα μόνο από τη μητέρα (το σπερματοζωάριο δεν έχει μιτοχόνδρια).
Η διαδικασία με την οποία μια γενετική ασθένεια μπορεί να θεραπευτεί με κατάλληλη τροποποίηση/αντικατάσταση/διόρθωση του γονιδίου, συνήθως στα σωματικά κύτταρα του ασθενούς.
Το σύνολο του γενετικού υλικού ενός κυττάρου/οργανισμού. Συνήθως αναφέρεται στο γενετικό υλικό του πυρήνα, αλλά όχι απαραίτητα.
Η γενετική σύσταση ενός ατόμου σε μια συγκεκριμένη θέση του γενετικού του υλικού (π.χ. χρωμόσωμα ή γονίδιο). Ο όρος χρησιμοποιείται και για να περιγράψει τα αλληλόμορφα για ένα ή περισσότερα γονίδια.
Είναι οι φυτικοί και ζωικοί οργανισμοί που έχουν δημιουργηθεί με τεχνικές Γενετικής Μηχανικής και περιέχουν γονίδια από άλλο οργανισμό, συνήθως διαφορετικού είδους.
Ο διπλασιασμός είναι η επανάληψη σε δυο αντίγραφα (αντί για ένα) ενός τμήματος γενετικού υλικού πάνω στο ίδιο χρωμόσωμα.
Οι δομικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες είναι αλλαγές στη δομή ενός ή περισσοτέρων χρωμοσωμάτων. Οι δομικές αλλαγές στο χρωμόσωμα μπορεί ν’αφορούν μικρά ή μεγάλα τμήματα του χρωμοσώματος. Η δημιουργία δομικών χρωμοσωματικών ανωμαλιών είναι αποτέλεσμα διάφορων μηχανισμών κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου. Οι δομικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες έχουν ως αποτέλεσμα την αλλαγή στην ποσότητα ή/και στη σωστή διάταξη της γενετικής πληροφορίας πάνω στα χρωμοσώματα.
Η έλλειψη είναι η απώλεια τμήματος γενετικού υλικού.
Τα ένζυμα είναι πρωτεϊνικής φύσεως μόρια που καταλύουν χημικές αντιδράσεις με μεγάλη ταχύτητα μέσα στα κύτταρα.
Οι αλληλουχίες DNA των γονιδίων που εμπεριέχονται στο mRNA κι ένα μεγάλο μέρος τους τελικά μεταφράζεται στα αμινοξέα της αντίστοιχης πρωτεΐνης.
Ομάδα ενζύμων που επιδιορθώνουν τα λάθη στην ακολουθία βάσεων του DNA.
Οι ενδιάμεσες αλληλουχίες DNA των γονιδίων, που βρίσκονται μεταξύ των εξονίων και τα συνδέουν. Αυτές τελικά αποκόπτονται για να σχηματισθεί το τελικό mRNA και δεν μεταφράζονται σε αμινοξέα.
Ένας διπλοειδής οργανισμός που έχει δύο διαφορετικά αλληλόμορφα γονίδια για ένα ή περισσότερα γονίδια. Για παράδειγμα, ένα άτομο με δυο διαφορετικές μεταλλάξεις στο κάθε ένα αλληλόμορφο/γονίδιο λέγεται διπλός ετεροζυγώτης, ενώ με μια μόνο μετάλλαξη στο ένα αλληλόμορφο/γονίδιο λέγεται ετεροζυγώτης (βλέπε και ομοζυγώτης).
Χρώση των χρωμοσωμάτων με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργούνται σκοτεινές και φωτεινές ζώνες σε όλο το μήκος τους. Κάθε χρωμόσωμα του ανθρώπου αναγνωρίζεται από το πρότυπο των ζωνών του.
Οι θαλασσαιμίες, που συχνά περιγράφονται μαζί με μια άλλη ομάδα παρόμοιων γενετικών νόσων, τις αιμοσφαιρινοπάθειες, αποτελούν μια κατηγορία αιματολογικών γενετικών (κληρονομικών) παθήσεων, που αφορούν τη σύνθεση των αιμοσφαιρινών των ερυθροκυττάρων. Το μόριο της αιμοσφαιρίνης αποτελείται από 2 αλυσίδες/πρωτεΐνες α-τύπου και 2 αλυσίδες/πρωτεΐνες β-τύπου. Στις θαλασσαιμίες και γενικότερα στις αιμοσφαιρινοπάθειες, υπάρχει διαταραχή στην ποσότητα ή στη δομή κάποιας εκ των α- ή/και β- τύπου αλυσίδων, με αποτέλεσμα την εκδήλωση α-θαλασσαιμίας ή β-θαλασσαιμίας (ή και άλλης αιμοσφαιρινοπάθειας, όπως δρεπανοκυτταρικής αναιμίας). Η νόσος είναι κληρονομική, με τον αυτοσωματικό υπολειπόμενο τρόπο, που σημαίνει ότι οι φορείς σε γενικές γραμμές με ένα μόνο αντίγραφο του μεταλλαγμένου γονιδίου δεν πάσχουν από την νόσο. Στους πάσχοντες, η παραγωγή της αιμοσφαιρίνης μπορεί να είναι μερικώς ή εξ’ ολοκλήρου κατασταλτική και αυτό μπορεί να οδηγήσει σε διαφορετικού τύπου και βαρύτητας συμπτώματα αναιμίας. Οι φορείς συχνά αναφέρονται ως φορείς θαλασσαιμίας, με το ‘στίγμα’ της νόσου.
Καρυότυπος είναι η μικροσκοπική απεικόνιση του αριθμού και της δομής των χρωμοσωμάτων ενός οργανισμού, τοποθετημένων και ταξινομημένων με σειρά από το μεγαλύτερο χρωμόσωμα προς το μικρότερο.
Κάθε φυσιολογικό χρωμόσωμα αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες, οι οποίες συγκρατούνται στο κεντρομερίδιο. Το κεντρομερίδιο «διαιρεί» κάθε χρωματίδα σε δύο βραχίονες, ένα μεγάλο και ένα μικρό. Τα μεταφασικά χρωμοσώματα ενός κυττάρου διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το μέγεθος και ως προς τη θέση του κεντρομεριδίου. Η θέση του κεντρομεριδίου καθορίζει το σχήμα του χρωμοσώματος.
Το κύτταρο είναι ένα ζωντανό σύστημα που περιέχει διάφορα οργανίδια, το καθένα από τα οποία εκτελεί μια συγκεκριμένη λειτουργία. Μια από τις πιο βασικές έννοιες της Βιολογίας είναι ότι τα κύτταρα δημιουργούνται από τη διαίρεση προϋπαρχόντων κυττάρων. Η διαίρεση των κυττάρων είναι μια διαδικασία πάρα πολύ βασική για τη ζωή τους. Είναι η βάση της αναπαραγωγής κάθε ζωντανού οργανισμού. Η κυτταρική διαίρεση ξεκινά με το διαχωρισμό/διαίρεση του πυρήνα, έτσι ώστε να μεταδοθεί στο νέο κύτταρο αυτούσια η γενετική πληροφορία. Υπάρχουν δύο μορφές διαίρεσης του πυρήνα: η μίτωση και η μείωση. Τα κύτταρα διακρίνονται σε δυο βασικές κατηγορίες: τα προκαρυωτικά (π.χ. βακτήρια και άλλοι μικροοργανισμοί, χωρίς πυρήνα) και τα ευκαρυωτικά (κύτταρα σύνθετων οργανισμών και ζώων, με πυρήνα).
Επιστημονικός εργαστηριακός κλάδος της Γενετικής, που μελετά την δομή των χρωμοσωμάτων και την κληρονομικότητά τους.
Όταν το κεντρομερίδιο βρίσκεται περίπου στο μέσον του χρωμοσώματος, το χρωμόσωμα αυτό ονομάζεται μετακεντρικό (π.χ. στον άνθρωπο το χρωμόσωμα 1).
Η μετατόπιση είναι αποτέλεσμα θραύσης ενός τμήματος του χρωμοσώματος και στη συνέχεια ένωσής του σε ένα άλλο μη-ομόλογο χρωμόσωμα (βλέπε δομικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες). Στις αμοιβαίες μετατοπίσεις έχουμε «ανταλλαγή» χρωμοσωματικών τμημάτων ανάμεσα σε μη ομόλογα χρωμοσώματα. Στις αμοιβαίες μετατοπίσεις δε χάνεται γενετικό υλικό και τα άτομα που τις φέρουν εμφανίζουν συνήθως φυσιολογικό φαινότυπο. Ταυτόχρονα όμως εμφανίζουν κίνδυνο απόκτησης απογόνων με χρωμοσωματικές ανωμαλίες, επειδή κατά το ζευγάρωμα των χρωμοσωμάτων στη μειωτική διαίρεση προκύπτουν και μη-φυσιολογικοί γαμέτες.
Τα γεννητικά κύτταρα, οι γαμέτες, των διπλοειδών οργανισμών που αναπαράγονται με αμφιγονία προκύπτουν με ένα διαφορετικό είδος κυτταρικής διαίρεσης, τη μείωση. Κατά την αμφιγονία το ζυγωτό που προκύπτει από τη σύντηξη των γαμετών (γονιμοποίηση) θα πρέπει να έχει τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων με τα κύτταρα των γονέων του. Για να συμβεί αυτό, ο κάθε γαμέτης θα πρέπει να περιέχει όλες τις γενετικές πληροφορίες μία φορά. Δηλαδή να έχει τον μισό αριθμό χρωμοσωμάτων (απλοειδής αριθμός) σε σχέση με τα σωματικά κύτταρα, που είναι διπλοειδή. Η μείωση λοιπόν είναι η διαδικασία με την οποία εξασφαλίζεται ο απλοειδής αριθμός χρωμοσωμάτων των γαμετών. Πραγματοποιείται σε συγκεκριμένα διπλοειδή κύτταρα, που ονομάζονται άωρα γεννητικά κύτταρα. Από αυτά θα προκύψουν τελικά οι γαμέτες του πολυκύτταρου οργανισμού. Πριν από την έναρξη της μείωσης έχει προηγηθεί και πάλι η αντιγραφή του DNA, με αποτέλεσμα κάθε χρωμόσωμα να αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες, ενωμένες στο κεντρομερίδιο. Στην αρχή της μείωσης, οι δύο αδελφές χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος συσπειρώνονται. Τα ομόλογα χρωμοσώματα διατάσσονται σε ζεύγη, το ένα απέναντι από το άλλο. Κατόπιν αποχωρίζονται τα ομόλογα χρωμοσώματα κάθε ζεύγους (αλλά όχι οι αδελφές χρωματίδες) και σχηματίζονται δύο νέα κύτταρα, που το καθένα πλέον έχει τον μισό αριθμό χρωμοσωμάτων σε σχέση με το αρχικό. Αυτή είναι η 1η μειωτική διαίρεση. Στη συνέχεια, στο καθένα από τα δύο κύτταρα οι αδελφές χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος αποχωρίζονται και προκύπτουν δύο νέα κύτταρα, που το καθένα έχει μία αδελφή χρωματίδα από κάθε ομόλογο ζευγάρι χρωμοσωμάτων (2η μειωτική διαίρεση). Συνολικά, λοιπόν, από ένα αρχικό διπλοειδές κύτταρο προκύπτουν κατά τη μείωση τέσσερα απλοειδή γεννητικά κύτταρα, που το καθένα έχει τον μισό αριθμό χρωμοσωμάτων σε σχέση με το αρχικό.
Οι μικροσυστοιχίες (αλλιώς γνωστές ως γονιδιακό ή γενωμικό τσιπ) αποτελούν μια διάταξη μικρού ή μεγάλου μεγέθους/μήκους νουκλεοτιδίων (DNA ή RNA), που αντιστοιχούν σε συγκεκριμένες περιοχές του γονιδιώματος κι είναι ακινητοποιημένα σε μία στερεή επιφάνεια (συνήθως γυάλινο πλακίδιο). Χρησιμοποιούνται είτε για τη διερεύνηση της ποσότητας του DNA κατά μήκος των χρωμοσωμάτων, δηλαδή χρωμοσωματικές ανωμαλίες, αποκαλύπτοντας π.χ. ελλείψεις και διπλασιασμούς περιοχών, (aCGH) είτε για τη διερεύνηση της ποσοτικής έκφρασης γονιδίων (expression arrays). Ποσοτικές ή ποιοτικές μετρήσεις με μικροσυστοιχίες εκμεταλλεύονται την εκλεκτική φύση της αρχής της συμπληρωματικότητας μεταξύ νουκλεϊκών οξέων DNA-DNA ή DNA-RNA ή πρόσφατα και μεταξύ των αμινοξέων των πρωτεϊνών, υπό αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και με τη χρήση φθορίζουσων ουσιών. Για παράδειγμα, μια εφαρμογή της μεθόδου, που συχνά αναφέρεται κι ως μοριακός καρυότυπος, έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να αναλύσει σε ένα βήμα και σε βάθος την πιθανή ύπαρξη υπο-μικροσκοπικών ελλείψεων και διπλασιασμών περιοχών κατά μήκος όλων των χρωμοσωμάτων του ανθρώπου, που δεν θα ήταν ορατά με τη κλασσική μικροσκοπική ανάλυση.
Αξίζει τον κόπο να θυμηθούμε ότι η ζωή μας ξεκίνησε από ένα κύτταρο, το γονιμοποιημένο ωάριο ή ζυγωτό. Από το κύτταρο αυτό προκύπτει τελικά ένας πολυκύτταρος οργανισμός, όλα τα κύτταρα του οποίου περιέχουν τις ίδιες γενετικές πληροφορίες με το ζυγωτό. Η ανάπτυξη των οργανισμών, η ανανέωση των ιστών, για παράδειγμα του δέρματος, η επούλωση μιας πληγής, αλλά και ο πολλαπλασιασμός ορισμένων μονοκύτταρων ευκαρυωτικών οργανισμών, όπως η αμοιβάδα, απαιτούν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Τα νέα κύτταρα που προκύπτουν θα πρέπει να περιέχουν τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων και τις ίδιες γενετικές πληροφορίες με το αρχικό. Αυτό εξασφαλίζεται στην κυτταρική διαίρεση, με μια διαδικασία που ονομάζεται μίτωση.
Ένας διπλοειδής οργανισμός που έχει δύο πανομοιότυπα αλληλόμορφα για ένα ή περισσότερα γονίδια. Για παράδειγμα, ένα άτομο που έχει δυο ακριβώς ίδιες μεταλλάξεις στα δυο αλληλόμορφα/γονίδια λέγεται ομοζυγώτης (βλέπε και ετεροζυγώτης).
Ζευγάρι χρωμοσωμάτων που έχουν το ίδιο σχήμα και μέγεθος, και περιέχουν την ίδια σειρά γονιδίων που ελέγχουν την ίδια ιδιότητα με διαφορετικό, ενδεχομένως, τρόπο.
Ο προγεννητικός έλεγχος σε κύτταρα αμνιακού υγρού ακολουθεί την αμνιοπαρακέντηση και χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό κάποιας πιθανής ή γνωστής γενετικής, ή μη, διαταραχής στο κυοφορούμενο έμβρυο. Μπορεί να διαπιστώσει, για παράδειγμα, κατά πόσο το έμβρυο δεν παρουσιάζει κάποια χρωμοσωματική ή γονιδιακή ανωμαλία. Συνήθως, εφαρμόζεται χρωμοσωματικός έλεγχος των εμβρυικών κυττάρων στο αμνιακό υγρό, είτε με κλασσικό καρυότυπο, είτε πιο πρόσφατα με μοριακό καρυότυπο, που είναι σε θέση να αποκαλύψουν δομικές ή/και αριθμητικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες. Επίσης, από το DNA των εμβρυικών κυττάρων στο αμνιακό υγρό μπορεί να γίνει γονιδιακός έλεγχος για τον εντοπισμό μεταλλάξεων σε ένα ή περισσότερα γονίδια.
Ο προγεννητικός έλεγχος σε κύτταρα χοριονικών λαχνών χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό κάποιας γενετικής, ή μη, διαταραχής στο κυοφορούμενο έμβρυο. Μπορεί να διαπιστώσει, για παράδειγμα, κατά πόσο το έμβρυο δεν παρουσιάζει κάποια χρωμοσωματική ή γονιδιακή ανωμαλία. Συνήθως, εφαρμόζεται χρωμοσωματικός έλεγχος των εμβρυικών κυττάρων στο αμνιακό υγρό, είτε με κλασσικό καρυότυπο, είτε πιο πρόσφατα με μοριακό καρυότυπο, που είναι σε θέση να αποκαλύψουν δομικές ή/και αριθμητικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες. Επίσης, από το DNA των εμβρυικών κυττάρων στα κύτταρα χοριονικών λαχνών μπορεί να γίνει γονιδιακός έλεγχος για τον εντοπισμό μεταλλάξεων σε ένα ή περισσότερα γονίδια. Προτείνεται κι εφαρμόζεται σε περιπτώσεις/περιστατικά υψηλού κινδύνου, που για παράδειγμα έχει διαπιστωθεί κάποια σοβαρή υπερηχογραφική ανωμαλία στο υπερηχογράφημα 1ου τριμήνου, ή σε περιπτώσεις που γνωρίζουμε από πριν ότι ο ένας ή και οι δυο γονείς φέρουν παθολογικές μεταλλάξεις σε κάποιο γονίδιο.
Το σύνδρομο Edwards είναι μια χρωμοσωματική ανωμαλία που προκαλείται στην πλειοψηφία των περιπτώσεων από ένα επιπλέον αντίγραφο του χρωμοσώματος 18 (τρισωμία 18). Τα νεογνά που γεννιούνται με τρισωμία 18 έχουν σοβαρές βλάβες και μόνο λίγα από αυτά επιβιώνουν μέχρι και τον πρώτο χρόνο της ζωής τους, ενώ ένα σημαντικό ποσοστό αποβάλλονται αυτόματα στο 1ο τρίμηνο της κύησης . Είναι η δεύτερη πιο κοινή χρωμοσωματική ανωμαλία μετά την τρισωμία 21 (σύνδρομο Down), προσβάλλει όλα τα όργανα του σώματος και προκαλεί ιδιαίτερα χαρακτηριστικά όσον αφορά την εμφάνιση του προσώπου. Τα νεογνά με τρισωμία 18 εμφανίζονται αδύναμα και εύθραυστα όσον αφορά την υγεία τους, έχουν ένα ασυνήθιστα μικρό κεφάλι, παρουσιάζουν σοβαρά καρδιακά και νεφρικά προβλήματα και αλληλο-επικαλυπτόμενα δάχτυλα. Δεν είναι κληρονομικό νόσημα σε ποσοστό >99%, εκτός από σπάνιες περιπτώσεις που κάποιος γονέας είναι φορέας δομικής χρωμοσωματικής ανωμαλίας μετατόπισης που αφορά το χρωμόσωμα 18.
Tο σύνδρομο Down είναι μια χρωμοσωματική ανωμαλία που στην πλειοψηφία της προκαλείται από ένα επιπλέον αντίγραφο του χρωμοσώματος 21 (τρισωμία 21) κι αποτελεί την πιο κοινή βιώσιμη χρωμοσωματική ανωμαλία. Ο κίνδυνος να αποκτήσει ένα ζευγάρι παιδί με τρισωμία 21 αυξάνει γεωμετρικά σε σχέση με την ηλικία της μητέρας, ειδικά μετά την ηλικία των 35 ετών.Τα άτομα που πάσχουν από το σύνδρομο έχουν χαρακτηριστικά φαινοτυπικά γνωρίσματα όπως: πλατύ σβέρκο, επίπεδη ρινική κοιλότητα, πρόσωπο σε σχήμα φεγγαριού με το στόμα συχνά ανοικτό και με τάση της γλώσσας να προεξέχει Δεν είναι κληρονομικό νόσημα σε ποσοστό >99%, εκτός από σπάνιες περιπτώσεις που κάποιος γονέας είναι φορέας δομικής χρωμοσωματικής ανωμαλίας μετατόπισης που αφορά το χρωμόσωμα 21.
Το σύνδρομο Patau είναι η λιγότερο κοινή βιώσιμη χρωμοσωματική τρισωμία, αφού σε σχέση με το Σύνδρομο Edwards (τρισωμία 18) και το Σύνδρομο Down (τρισωμία 21) η συντριπτική πλειοψηφία των εμβρύων με τρισωμία 13 αποβάλλονται αυτόματα στο 1ο τρίμηνο. Όσα έμβρυα γεννηθούν και φτάσουν μέχρι τη νηπιακή ηλικία παρουσιάζουν σοβαρή διανοητική αναπηρία εξαιτίας της ημιτελούς ανάπτυξης του εγκεφάλου, έχουν σοβαρά καρδιακά προβλήματα και γενικά πολλές ανωμαλίες όσον αφορά τη φυσική τους κατάσταση, όπως πολυδακτυλία και σχισμή στην υπερώα (η οροφή της στοματικής κοιλότητας, το διαχώρισμα μεταξύ ρινικής και στοματικής κοιλότητας). Δεν είναι κληρονομικό νόσημα σε ποσοστό >99%, εκτός από σπάνιες περιπτώσεις που κάποιος γονέας είναι φορέας δομικής χρωμοσωματικής ανωμαλίας μετατόπισης που αφορά το χρωμόσωμα 13.
Το σύνολο των εμφανών εξωτερικών χαρακτηριστικών ενός ατόμου, που καθορίζονται ή από τα γονίδια ή από το περιβάλλον ή από την αλληλεπίδρασή τους.
Ένα άτομο που έχει μια αλλαγή/μετάλλαξη στο ένα μόνο αλληλόμορφο/γονίδιο, που σχετίζεται με την εμφάνιση κάποιας ασθένειας. Ο όρος χρησιμοποιείται συνήθως για άτομα ετεροζυγώτες για αυτοσωματικά υπολειπόμενα γενετικά νοσήματα ή για θηλυκά ετερόζυγα για υπολειπόμενα φυλοσύνδετα αλληλόμορφα.
Τα νοσήματα που οφείλονται σε μεταλλάξεις γονιδίων που βρίσκονται στο φυλετικό χρωμόσωμα Χ έχουν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, που σχετίζονται με την ίδια τη βιολογία του χρωμοσώματος Χ. Η φυλοσύνδετη κληρονομικότητα διαχωρίζεται κι αυτή σε υπολειπόμενη φυλοσύνδετη ή σε επικρατή φυλοσύνδετη. Στην υπολειπόμενη φυλοσύνδετη κληρονομικότητα, το γενετικό νόσημα εκδηλώνεται κύρια έως αποκλειστικά στα άρρενα άτομα με παθολογική μετάλλαξη στο αντίστοιχο γονίδιο (αφού έχουν ένα μόνο χρωμόσωμα Χ), ενώ όλα τους τα θήλεα τέκνα είναι υποχρεωτικά φορείς και δεν είναι δυνατό να αποκτήσουν άρρενα πάσχοντα τέκνα (αφού τους δίνουν υποχρεωτικά μόνο το χρωμόσωμα Υ). Αντίστοιχα, στην υπολειπόμενη φυλοσύνδετη κληρονομικότητα τα θήλεα άτομα με παθολογική μετάλλαξη στο ένα αντίγραφο/αλληλόμορφο του γονιδίου (ετεροζυγώτες) είναι τυπικά υγιής-φορείς της νόσου (έχοντας 2 χρωμοσώματα Χ) κι έχουν 1/2 (50%) κίνδυνο να αποκτήσουν πάσχοντα άρρενα τέκνα. Στην επικρατή φυλοσύνδετη κληρονομικότητα συνήθως πάσχουν πολύ σοβαρά οι άρρενες, αλλά πάσχουν και τα θήλεα άτομα με παθολογική μετάλλαξη στο ένα αντίγραφο/αλληλόμορφο του γονιδίου (ετεροζυγώτες). Οι παραπάνω κανόνες περιπλέκονται λίγο και δεν ισχύουν απόλυτα, λόγω του βιολογικού φαινομένου της μη-τυχαίας αδρανοποίησης του χρωμοσώματος Χ (non-random or skewed X-inactivation).
Ζευγάρι χρωμοσωμάτων που στους περισσότερους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου, καθορίζουν το φύλο. Στον άνθρωπο, η παρουσία του Υ χρωμοσώματος καθορίζει το αρσενικό άτομο και η απουσία του το θηλυκό. Στα θηλυκά άτομα έχουμε 2 χρωμοσώματα X (XX), ενώ τα αρσενικά έχουν ένα χρωμόσωμα Χ κι ένα χρωμόσωμα Υ.
Η οξυγόνωση και η θρέψη του εμβρύου, ρυθμίζονται από ένα όργανο που ονομάζεται πλακούντας και μεσολαβεί μεταξύ του οργανισμού της μητέρας και του εμβρύου. Στο σχηματισμό του πλακούντα συμμετέχει μια μεμβράνη που αποτελείται από εμβρυϊκά κύτταρα και ονομάζεται χόριο. Το χόριο σχηματίζει ορισμένες χαρακτηριστικές προεκβολές που ονομάζονται χοριακές ή χοριονικές λάχνες. Κατά τη λήψη χοριονικών λαχνών, που εκτελείται από την 10η-13η εβδομάδα της κύησης, τα εμβρυϊκά κύτταρα λαμβάνονται με τη βοήθεια ειδικής βελόνας από αυτές τις προεκβολές του χορίου. Συνήθως, εφαρμόζεται στη συνέχεια χρωμοσωματικός έλεγχος των κυττάρων των χοριονικών λαχνών, είτε με κλασσικό καρυότυπο, είτε πιο πρόσφατα με μοριακό καρυότυπο, που είναι σε θέση να αποκαλύψουν δομικές ή/και αριθμητικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες. Επίσης, από το DNA των κυττάρων των χοριονικών λαχνών μπορεί να γίνει γονιδιακός έλεγχος για τον εντοπισμό μεταλλάξεων σε ένα ή περισσότερα γονίδια. Το κύριο πλεονέκτημα της μεθόδου σε σχέση με την αμνιοπαρακέντηση είναι ότι τα αποτελέσματα εξάγονται νωρίς στη κύηση (1ο τρίμηνο), ελαττώνοντας την περίοδο αβεβαιότητας και επιτρέποντας την έγκαιρη διακοπή της κύησης, αν κριθεί απαραίτητο.
Κατά τη διάρκεια της βραχυπρόθεσμης φάσης της κυτταρικής ζωής, το γενετικό υλικό μαζί με συγκεκριμένες πρωτεΐνες (ιστόνες) συμπυκνώνονται στη μορφή μιας «ράβδου». Αυτές οι ράβδοι ονομάζονται χρωμοσώματα και βρίσκονται μέσα στον πυρήνα κάθε σωματικού κυττάρου. Στον άνθρωπο, όλα τα γονίδια βρίσκονται στα διάφορα χρωμοσώματα, εκτός από ελάχιστα γονίδια που βρίσκονται στο DNA των μιτοχονδρίων,. Ο ανθρώπινος οργανισμός έχει 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων, σχηματίζοντας το διπλοϊκό νούμερο 46. Ο διπλοϊκός αυτός αριθμός είναι και ο αριθμός των χρωμοσωμάτων ενός φυσιολογικού κυττάρου. Ο απλοειδικός αριθμός είναι ο αριθμός των χρωμοσωμάτων, 23 χρωμοσώματα) που περιέχει ο γαμέτης (ωάριο ή σπερματοζωάριο).
Οι χρωμοσωματικές ανωμαλίες αποτελούν μεταβολές είτε στην δομή των χρωμοσωμάτων (δομικές) είτε στον αριθμό τους (αριθμητικές). Οι αριθμητικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες είναι βασικά αποτέλεσμα λαθών στην μειωτική διαίρεση. Αν κατά τη διάρκεια της μειωτικής διαίρεσης δεν πραγματοποιηθεί φυσιολογικά ο διαχωρισμός των ομόλογων χρωμοσωμάτων ή των αδελφών χρωματίδων, δηλαδή μη-διαχωρισμός, τότε δημιουργούνται γαμέτες με αριθμό χρωμοσωμάτων μεγαλύτερο ή μικρότερο του φυσιολογικού. Τα κύτταρα που προκύπτουν έχουν περίσσεια ή έλλειψη αριθμού χρωμοσωμάτων και ονομάζονται ανευπλοειδικά. Η απουσία ενός μόνο χρωμοσώματος ονομάζεται μονοσωμία, ενώ η ύπαρξη ενός επιπλέον χρωμοσώματος τρισωμία. Η μονοσωμία είναι συνήθως θανατηφόρα για τον οργανισμό, διότι τα χρωμοσώματα με τα γονίδια που περιέχουν, με εξαίρεση τα φυλετικά, πρέπει να υπάρχουν σε δύο αντίγραφα, για να εξασφαλιστεί η σωστή ανάπτυξη του ζυγωτού. Οι αριθμητικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες μπορούν να δημιουργηθούν τόσο στα αυτοσωματικά όσο και στα φυλετικά χρωμοσώματα. Τέλος, υπάρχουν και υπο-μικροσκοπικές χρωμοσωματικές ανωμαλίες, δηλαδή μικρο-ελλείψεις και μικρο-διπλασιασμοί που αφορούν συγκεκριμένες περιοχές των χρωμοσωμάτων, που είναι δυνατό να είναι παθολογικές και συνδέονται με πάρα πολλά γνωστά χρωμοσωματικά σύνδρομα (π.χ. σύνδρομο DiGeorge), ενώ είναι γνωστό ότι όλοι οι άνθρωποι έχουν μικρο-ελλείψεις και μικρο-διπλασιασμούς, που στη συντριπτικοί τους πλειοψηφία είναι αθώοι πολυμορφισμοί.