ناهنجاری‌ کروموزومی، ریشه بسیاری از بیماری‌ها و صفات ارثی در انسان به شمار می‌آیند. ناهنجاری‌های کروموزومی اغلب باعث نقایصی هنگام تولد و بیماری‌های مادرزادی می‌شوند که ممکن است در طول زندگی فرد مشکلاتی را ایجاد کند. بررسی کاریوتایپ کروموزوم‌ها (کاریوتایپینگ) در نمونه سلول‌ها می‌تواند امکان تشخیص ناهنجاری کروموزومی را فراهم کند و پس از آن، مشاوره به والدین یا خانواده‌هایی ارائه می‌شود که فرزندانشان در معرض مواجه با یک اختلال ژنتیکی هستند.

ناهنجاری‌‌های کروموزو‌می ‌‌می‌توانند عددی یا ساختاری باشند. یک ناهنجاری عددی به معنای آن است که فرد یکی از کروموزوم‌‌ها را از یک جفت کروموزومی از دست داده یا به جای یک جفت بیش از دو کروموزوم دارد. ناهنجاری ساختاری به این معنی است که ساختار کروموزوم به گونه‌ای تغییر یافته است.

کروموزوم‌‌ چیست؟

کروموزوم‌ها ساختار‌هایی هستند که ژن‌ها را در خود جای داده‌اند. ژن‌‌ها دستورالعمل‌‌های فردی هستند که به بدن ما ‌می‌گویند چگونه باید رشد کرده و عملکرد داشته باشد. کروموزوم‌ها ویژگی‌‌های جسمی ‌و پزشکی، مانند رنگ مو، نوع گروه خونی و حساسیت به بیماری را کنترل ‌می‌کنند.

بسیاری از کروموزوم‌‌ها دارای دو بخش به نام بازو هستند که توسط ناحیه‌ای متراکم معروف به سانترومر از یکدیگر جدا شده‌اند. بازوی کوتاه‌تر بازوی p نامیده ‌می‌شود. بازوی طولانی‌تر بازوی q نام دارد.

کروموزوم‌‌های موجود در بدن کجا هستند؟

بدن از واحد‌های جداگانه‌ای به نام سلول تشکیل شده است. بدن انسان دارای انواع مختلفی از سلول‌‌ها، مانند سلول‌‌های پوستی، سلول‌‌های کبدی و سلول‌‌های خونی است. در مرکز بیشتر سلول‌ها ساختاری به نام هسته وجود دارد، در واقع هسته جایی است که کروموزوم‌ها در آن جای می‌گیرند.

تعداد معمول کروموزوم‌‌ها در یک سلول انسانی ۴۶ عدد یا ۲۳ جفت است که در کل تخمین زده می‌شود که ۲۰٫۰۰۰ تا ۲۵٫۰۰۰ ژن بر روی آن‌ها وجود دارد. برای تشکیل یک سلول تخم ،یک مجموعه ۲۳ کروموزومی از مادر (سلول تخمک) به ارث ‌می‌رسد و مجموعه دیگر از پدر (سلول اسپرم) به سلول تخم انتقال می‌یابد.

از ۲۳ جفت کروموزوم، به ۲۲ جفت آن‌ها کروموزوم اتوزوم یا بدنی گفته می‌شود. جفت آخر کروموزوم‌های جنسی نامیده ‌می‌شود. کروموزوم‌‌های جنسی جنسیت فرد را تعیین ‌می‌کنند: زنان دو کروموزوم (XX) دارند و مردها دارای یک کروموزوم X و Y (XY) هستند. هر یک از والدین، يك مجموعه ۲۲ عددی اتوزوم و يك كروموزوم جنسي را در هنگام لقاح به اشتراک می‌گذارند.

دانشمندان چگونه کروموزوم‌‌ها را مطالعه ‌می‌کنند؟

دانشمندان به مدت یک قرن با دیدن کروموزوم‌ها در زیر میکروسکوپ آن‌ها را مورد مطالعه قرار دادند. برای اینکه کروموزوم‌‌ها از این طریق دیده شوند، باید مورد رنگ آمیزی قرار گیرند. پس از رنگ آمیزی، کروموزوم‌‌ها مانند رشته‌‌هایی با باند‌های روشن و تیره به نظر ‌می‌رسند و ‌می‌توان از آن‌ها عکس گرفت. یک تصویر یا نقشه کروموزو‌می تهیه شده ‌از هر ۴۶ کروموزوم کاریوتایپ نامیده ‌می‌شود. کاریوتایپ می‌تواند ‌به پزشکان و متحصصان ژنتیک در شناسایی ناهنجاری‌‌های موجود در ساختار یا تعداد کروموزوم‌‌ها کمک کند.

برای کمک به شناسایی کروموزوم‌ها، جفت‌‌های کروموزومی از شماره ۱ تا ۲۲ برای کروموزوم‌های اتوزوم و با شماره ۲۳ برای کروموزوم جنسی شماره گذاری شده‌اند. علاوه بر این، نوار‌هایی که پس از رنگ آمیزی بر روی کروموزوم‌ها قابل شناسایی هستند، شماره‌گذاری ‌می‌شوند. هرچه عدد بالاتر باشد، آن منطقه از مرکز سانترومر دورتر است.

در دهه گذشته، تکنیک‌‌های جدید‌تری ایجاد شده است که به دانشمندان و پزشکان امکان ‌می‌دهد، بدون استفاده از میکروسکوپ از ناهنجاری‌‌های کروموزو‌می مطلع ‌شوند. در روش‌‌های جدید، DNA بیمار را با نمونه DNA سالم مقایسه ‌می‌کنند. این مقایسه را ‌می‌توان برای یافتن ناهنجاری‌‌های کروموزو‌می ‌در جایی که این دو نمونه با هم تفاوت دارند، استفاده کرد.

يكي از اين روش‌ها، تست‌‌های غيرتهاجمي قبل از تولد به شمار می‌آیند. این تست‌ها، آزمایشی برای غربالگری در بارداری انجام می‌شوند تا مشخص کنند آیا کودک احتمال ابتلا به اختلالات خاص کروموزومی را دارد یا خیر. در این آزمایش DNA کودک در خون مادر مورد بررسی قرار می‌گیرد.

ناهنجاری‌‌های کروموزو‌می ‌چیست؟

یک اختلال کروموزومی ناشی از تغییر در تعداد یا ساختار کروموزوم‌ها، به عنوان ناهنجاری کروموزومی مطرح می‌شوند. هر کدام از کروموزوم‌های ما ساختار مشخصه‌ای دارند. از زمان‌های گذشته تاکنون دانشمندان از تکنیک رنگ آمیزی استفاده کرده‌اند که کروموزوم‌ها را در قالب یک الگوی باندینگ رنگ کنند. این الگوهای باندینگ، شناسایی هر کدام از کروموزوم‌های منفرد را به صورت یک نقشه آسان‌تر می‌کنند. مجموعه‌ای از کروموزوم‌ها، همان طور که در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند، به عنوان کاریوتایپ شناخته می‌شود. هرگونه انحراف از کاریوتایپ طبیعی به عنوان یک ناهنجاری کروموزومی شناخته می‌شود. در حالی که برخی از ناهنجاری‌های کروموزومی بی‌ضرر محسوب می‌شوند، برخی نیز با اختلالات بالینی همراه هستند. نیمی از تمام سقط‌های خود به خودی ناشی از ناهنجاری‌های کروموزومی هستند.

ناهنجاری‌‌های کروموزو‌می ‌انواع زیادی دارند. با این حال، آن‌ها ‌می‌توانند در دو گروه اساسی قرار بگیرند:

• ناهنجاری‌‌های عددی
• ناهنجاری‌‌های ساختاری

ناهنجاری‌‌های عددی

شدیدترین اختلالات کروموزومی ناشی از از دست رفتن یا به دست آوردن کروموزوم‌های کامل هستند که می‌توانند بر صدها یا حتی هزاران ژن اثر بگذارند و معمولاً کشنده هستند. در حالتی که ناهنجاری در یک کروموزوم کوچک اتفاق افتاده یا کروموزوم آسیب دیده حاوی ژن‌های نسبتاً کمی باشد، این گونه ناهنجاری‌های عددی ممکن است کاملا بی‌خطر باشند

هنگا‌می ‌که فرد از یک جفت کروموزوم خود یکی از آن‌ها را از دست ‌می‌دهد، این وضعیت به نام مونوزومی شناخته ‌می‌شود. در حالی ‌که یک فرد به جای یک جفت، بیش از دو کروموزوم از یک نوع داشته باشد، به این وضعیت تریزو‌می ‌گفته ‌می‌شود.

نمونه‌ای از بیماری‌های ناشی از ناهنجاری‌‌های عددی، سندرم داون است که با عقب ماندگی ذهنی، مشکلات یادگیری، ظاهری خاص در صورت و ضعف ماهیچه (هیپوتونی) در دوران نوزادی قابل تشخیص است. فرد مبتلا به سندرم داون به جای دو نسخه دارای سه نسخه کروموزوم ۲۱ است. به همین دلیل، این بیماری به عنوان تریزو‌می ‌۲۱ نیز شناخته ‌می‌شود. نمونه‌ای از مونوزو‌می‌ که در آن فرد فاقد کروموزوم است، سندرم ترنر نام دارد. در سندرم ترنر، یک زن تنها با یک کروموزوم جنسی ایکس متولد ‌می‌شود و معمولاً قد این افراد کوتاه‌تر از حد متوسط ​​جامعه است و قادر به فرزندآوری نیستند.

ناهنجاری‌‌های ساختاری

 ساختار کروموزوم به چندین روش، قابل تغییر است که هر کدام از آن‌ها جهش‌های ژنتیکی نامیده می‌شوند:

• حذف ‌‌(Deletion): بخشی از کروموزوم از بین رفته یا حذف شده است.

• تکثیر (Duplication): بخشی از کروموزوم کپی شده و در نتیجه مواد ژنتیکی اضافی حاصل ‌می‌شود.
• جابجایی ‌‌(Translocation): در جهش جابجایی بخشی از یک کروموزوم به کروموزوم دیگر منتقل ‌می‌شود. یک جهش باعث می شود که یک قسمت از کروموزوم به قسمت دیگری از کروموزوم (داخل کروموزومی) یا به یک کروموزوم متفاوت منتقل شود (بین کروموزومی). دو نوع جابجایی وجود دارد:
  • متقابل: بخش‌هایی از دو کروموزوم مختلف رد و بدل می‌شوند.
  • رابرتسونین: كروموزومی كامل به کروموزومی دیگر متصل می‌شود.

• وارونگی (Inversion): بخشی از کروموزوم از آن جدا شده، وارونه شده و مجدداً به کروموزوم متصل می‌شود. در نتیجه، ماده ژنتیکی وارونه ‌می‌شود.
• حلقه‌‌ها (Rings): قسمتی از کروموزوم شکسته شده و یک دایره یا حلقه تشکیل ‌می‌دهد. این ‌جهش می‌تواند با یا بدون از بین رفتن مواد ژنتیکی اتفاق بیفتد.

مقایسه ناهنجاری‌های ساختاری متعادل و غیرمتعادل

ناهنجاری‌های ساختاری متعادل شامل بازآرایی مواد ژنتیکی بدون حذف یا اضافه شدن مواد ژنتیکی است. به عنوان مثال، وارونگی‌ها و جابجایی‌ها از انواع ناهنجاری‌های متعادل به شمار می‌آید.

ناهنجاری‌های ساختاری متعادل می‌توانند تأثیر فوری داشته باشند، اما نتیجه اصلی این نوع ناهنجاری تولید تخمک یا اسپرم با مجموعه‌های ناقص یا تکراری کروموزومی است.

ناهنجاری‌های ساختاری نامتعادل شامل دریافت یا از بین رفتن مواد ژنتیکی است. حتی ناهنجاری‌های ساختاری نامتعادل کوچک، می‌توانند بر بیان و عملکرد بسیاری از ژن‌ها تأثیر بگذارد و به تبع آن، تأثیرات شدیدی بر روی سلامت فرد داشته باشند، برخی از این اثرات در جدول زیر ذکر شده است.

بیشتر ناهنجاری‌های کروموزو‌می ‌به صورت تصادفی در تخمک یا اسپرم اتفاق ‌می‌افتند. در این موارد، ناهنجاری در هر سلول بدن وجود دارد. با این حال، برخی از ناهنجاری‌‌ها بعد از لقاح اتفاق ‌می‌افتند در این حالت بعضي از سلول‌ها حامل ناهنجاری برخی دیگر فاقد ناهنجاری هستند.

ناهنجاری‌‌های کروموزو‌می ‌را ‌می‌توان از والدین به ارث برد (مانند انتقال) یا اینکه در برخی موارد به صورت جدید در فرد ( de novo) ایجاد می‌شود. به همین دلیل است که وقتی کودکی ناهنجاری پیدا ‌می‌کند، اغلب مطالعات کروموزو‌می ‌بر روی والدین او انجام ‌می‌شود.

ناهنجاری‌‌های کروموزوم چگونه اتفاق ‌می‌افتد؟

ناهنجاری‌‌های کروموزومی معمولاً هنگام بروز خطا در تقسیم سلولی رخ ‌می‌دهد. دو نوع تقسیم سلولی، میتوز و میوز وجود دارد.

• میتوز منجر به تشکیل دو سلول یکسان ‌می‌شود که مشابه سلول اولیه هستند. یک سلول با ۴۶ کروموزوم تقسیم ‌می‌شود و دو سلول با ۴۶ کروموزوم تولید می‌کند. این نوع تقسیم سلولی به جز در اندام‌‌های تولید مثلی، در تمام سلول‌های بدن انجام ‌می‌شود، میتوز روشی است که بیشتر سلول‌های بدن ما را ساخته و جایگزین می‌کند.
• در نتیجه تقسیم میوز سلول‌هایی با نیمی ‌از تعداد کروموزوم‌ها (به جای ۴۶  کروموزوم عادی)، یعنی ۲۳ کروموزوم ایجاد می‌شود. میوز نوعی از تقسیم سلولی است که در اندام‌‌های تولید مثلی اتفاق ‌می‌افتد و در نتیجه آن تخمک‌ها و اسپرم‌‌ها ایجاد ‌می‌شوند.

در هر دو فرآیند، تعداد صحیح کروموزوم‌‌ها قرار است در سلول‌‌های حاصل به وجود آید. با این حال، خطا‌ها در تقسیم سلولی ‌می‌تواند منجر به تشکیل سلول‌‌هایی شود که نسخه‌‌های کروموزوم کم یا زیاد دارند. خطا‌هایی نیز ‌می‌توانند هنگام دو برابر شدن کروموزوم‌‌ها رخ دهند.

بیشتر ناهنجاری‌های کروموزومی در تخمک یا اسپرم (گامت) به وجود می‌آيند، اما برخی در حین رشد جنین نیز اتفاق می‌افتند یا به صورت ارثی از پدر و مادر به کودک منتقل می‌شوند. ناهنجاری‌های کروموزومی که از گامت‌ها سرچشمه می گیرند در همه سلول‌های بدن مشاهده می‌شوند.

سایر عواملی که می توانند خطر ناهنجاری‌های کروموزومی را افزایش دهند شامل سن مادر و عوامل محیطی مانند قرار گرفتن در معرض داروهای خاص هستند. حتی تغییرات ریز در ساختار کروموزوم می‌توانند چندین ژن را تحت تأثیر قرار دهند و تأثیرات قابل توجهی ایجاد کنند.

همان طور که در بالا اشاره شد، سایر فاکتور‌های که ‌می‌توانند خطر ناهنجاری‌‌های کروموزو‌می ‌را افزایش دهند، عبارتند از:

• سن مادر: زنان با تمام تخمک‌‌هایی که در طول زندگی خواهند داشت، متولد ‌می‌شوند. برخی محققان بر این باورند که با افزایش سن، خطا‌هایی می‌توانند در ماده ژنتیکی تخمک‌‌ها به وجود می‌آیند. زنان مسن بیشتر از زنان جوان در معرض خطر تولد نوزادانی با ناهنجاری‌های کروموزو‌می ‌قرار دارند. از آنجا که مردان در طول زندگی اسپرم‌های جدیدی تولید ‌می‌کنند، افزایش سن پدر خطر بروز ناهنجاری‌‌های کروموزو‌می ‌را افزایش نمی‌دهد.
• محیط زیست: اگرچه هیچ مدرک قطعی مبنی بر وجود عوامل محیطی خاص در ایجاد ناهنجاری‌های کروموزو‌می ‌وجود ندارد، اما ممکن است عوامل محیطی در بروز خطا‌های ژنتیکی نقش داشته باشند.

منابع: news-medical، genome، yourgenome، stanford