Bedeutung

Die Chromosomenanalyse gehört heute zu den obligaten Untersuchungsmethoden bei der Diagnose hämatologischer Neoplasien. Ihre Ergebnisse tragen zum einen zur Sicherung der Diagnose bei, viel entscheidender ist jedoch die prognostische Bedeutung, die aus dem Karyotyp der malignen Zellen abgeleitet werden kann. Die Neoplasie-assoziierten Chromosomenaberrationen sind auf die malignen Zellen beschränkt. Es handelt sich um erworbene genetische Veränderungen. Die übrigen Körperzellen eines an einer hämatologischen Neoplasie erkrankten Patienten sind also zytogenetisch unauffällig.

Untersuchungsmaterial

Für die Chromosomenanalyse werden 5 bis 10 ml mit Heparin antikoaguliertes Knochenmark benötigt, da hier der Anteil maligner Zellen meist höher ist als im Blut und die aus dem Knochenmark gewonnenen Zellen die höchste Proliferationsaktivität aufweisen. Nur wenn kein Knochenmark gewonnen werden kann, sollte die zytogenetische Untersuchung aus dem peripheren Blut (Heparinröhrchen) erfolgen. Eine Ausnahme stellt die chronische lymphatische Leukämie dar, hier ist mit Heparin antikoaguliertes peripheres Blut das optimale Untersuchungsmaterial für die Chromosomenanalyse. Da für die Metaphasen-Zytogenetik vitale Zellen erforderlich sind, muss das entnommene Untersuchungsmaterial möglichst innerhalb von 24h in einem zytogenetischen Labor eintreffen. Die Zellen dürfen nicht tiefgefroren werden, sie sollten bei Raumtemperatur lagern.

Methodik

Die Chromosomenanalyse wird mittels Bänderungstechniken durchgeführt. Hierfür wird eine genügende Anzahl von Metaphasen in guter Qualität benötigt. Hierzu werden die Knochenmark- oder Blutzellen entweder direkt nach Entnahme oder nach kurzzeitiger Kultivierung (24-72h) durch die Zugabe von Colcemid in der Metaphase arretiert. Zur Erhöhung der Metaphasen-Ausbeute kann eine Stimulation der malignen Zellpopulation während der Kultivierung mit Zytokinen erfolgen. Die Zellen werden durch Zugabe einer hypotonen Kaliumchlorid-Lösung zum Aufquellen gebracht und in mehreren Schritten mit einer Methanol/Eisessig-Lösung fixiert. Anschließend wird die Zellsuspension auf Objektträger aufgetropft. Zur eindeutigen Identifizierung der einzelnen Chromosomen ist die Durchführung einer Bänderungstechnik erforderlich. Die am häufigsten angewendeten Bandentechniken sind die G- (Giemsa-), die Q- (Quinacrin-) und die R-(reverse) Bandentechnik. Die verschiedenen Bänderungstechniken führen zu einer Darstellung von hellen und dunklen Bändern auf den Chromosomen, die für jedes Chromosom spezifisch ist und eine eindeutige Identifizierung jedes einzelnen Chromosoms ermöglichen. Für die Erstellung eines verlässlichen Befundes sollten entsprechend internationalem Konsens 20-25 Metaphasen vollständig analysiert werden (ISCN).

Nomenklatur

International System of Cytogenetic Nomenclature (ISCN)

Chromosomen werden nach ihrer Größe, der Lage des Zentromers (welches die beiden Chromosomenarme trennt) und ihres charakteristischen Bandenmusters klassifiziert. Jedes Chromosom hat einen kurzen Arm (p) und einen langen Arm (q). Anhand des Bandenmusters wird jedes Chromosom in Regionen und Banden unterteilt, die vom Zentromer zum Telomer nummeriert sind. Es gibt eine international gültige zytogenetische Nomenklatur (ISCN: International System of Cytogenetic Nomenclature), die alle numerischen und strukturellen Aberrationen in einer Karyotyp-Formel exakt beschreibt. In der Karyotyp-Formel wird zuerst die Anzahl der Chromosomen genannt, dann folgt die Angabe der Geschlechtschromosomen. Der normale weibliche Karyotyp lautet somit 46,XX, der normale männliche Karyotyp 46,XY.

Zwei Arten von Chromosomenaberrationen

Zu den numerischen Chromosomenaberrationen gehören Monosomien (Verlust eines Chromosoms) und Trisomien (Zugewinn eines Chromosoms). Ferner können Vervielfachungen des gesamten Chromosomensatzes auftreten. Normalerweise liegt in Körperzellen ein zweifacher (diploider) Chromosomensatz vor. Dreifache oder vierfache Chromosomensätze werden als Triploidie bzw. Tetraploidie bezeichnet.

Die häufigsten strukturellen Chromosomenaberrationen sind Deletionen (Verluste von Chromosomenteilen), Translokationen (Austausch von Chromosomenteilen zwischen verschiedenen Chromosomen), Inversionen (Drehung eines Chromosomenabschnittes um 180°) und Isochromosomen (Chromosom, das aus zwei kurzen bzw. langen Armen besteht unter Verlust des jeweils anderen Armes).

Die Karyotyp-Formel

In der Karyotyp-Formel wird der Zugewinn eines Chromosoms durch +, der Verlust eines Chromosoms durch - gekennzeichnet, z.B. 47,XX,+8 bedeutet: Trisomie des Chromosoms 8, bzw. 45,XY,-7 steht für eine Monosomie des Chromosoms 7. Für die strukturellen Chromosomenaberrationen gibt es international festgelegte Abkürzungen, z.B. t für Translokation und inv für Inversion: t(8;21)(q22;q22) bedeutet, dass ein Bruch im Chromosom 8 in der Bande q22 und ein Bruch im Chromosom 21 in der Bande q22 aufgetreten ist und die entstandenen Bruchstücke zwischen den Chromosomen ausgetauscht wurden. Verschiedene Chromosomen und Bruchpunkte in verschiedenen Chromosomen werden in der Karyotyp-Formel durch ein Semikolon (;) getrennt, während Bruchereignisse innerhalb eines Chromosoms ohne Trennungszeichen direkt nacheinander angegeben werden, z.B.: inv(16)(p13q22): d.h. Brüche erfolgten in der Chromosomenbande p13 und q22 desselben Chromosoms 16 und das Bruchstück hat sich um 180° gedreht. Ein anderes Beispiel wäre: del(5)(q13q31): d.h. Brüche erfolgten in den Banden q13 und q31 desselben Chromosoms 5, der Bereich zwischen q13 und q31 ist verloren gegangen.

Klonalität von Chromosomenaberrationen

Als klonal werden Chromosomenaberrationen bezeichnet, wenn eine identische Strukturaberration oder der Zugewinn eines Chromosoms in mindestens zwei Metaphasen oder der Verlust des gleichen Chromosoms in mindestens drei Metaphasen beobachtet wird.

Kontakt

Prof. Dr. med. Claudia Haferlach

MLL Münchner Leukämielabor GmbH
Max-Lebsche-Platz 31
81377 München

T: +49 (0)89 99017-400

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