Diagnostyka białaczki – badania molekularne i cytogenetyczne

Właściwe zdiagnozowanie białaczki to wieloetapowy, skomplikowany proces, bowiem tylko precyzyjne rozpoznanie białaczki i jej konkretnego rodzaju daje możliwość rozpoczęcia odpowiedniego typu leczenia. Tylko specjalistyczne badania pozwalają ustalić typ białaczki i cechy powstałych komórek nowotworowych. Dopiero gdy znane są wszystkie, najdrobniejsze szczegóły, rozpoczyna się leczenie pacjenta, które bardzo często jest dla niego niezwykle obciążające i nie można sobie pozwolić na żadną nieodpowiednią procedurę. Dowiedz się na czym polegają badania molekularne oraz cytogenetyczne.

Podstawowe rodzaje białych krwinek

Białaczka jest chorobą nowotworową układu krwiotwórczego, wywodzącą się z krwiotwórczych komórek macierzystych szpiku – to z nich powstają leukocyty, czyli białe krwinki. Leukocyty to podstawowy element układu odpornościowego, a ich głównym zadaniem jest obrona organizmu. Wśród wielu rodzajów białych krwinek wyróżnia się m. in.: limfocyty B, które produkują przeciwciała, limfocyty T, które nadzorują pracę innych komórek, limfocyty o naturalnych właściwościach zabójczych (komórki NK), a także makrofagi (komórki żerne) czy odpowiedzialne za walkę z bakteriami neutrofile. Jedną z  metod wykorzystywanych w diagnostyce białaczki jest technika znakowania molekularnego – dzięki niej zamiast całego kodu DNA bada się tylko te fragmenty, które mogą być przyczyną choroby. Badania te wykonuje się, gdy podejrzewamy na podstawie obrazu klinicznego konkretny rodzaj białaczki.

Znakowanie molekularne – technika FISH oraz technika PCR

Technika FISH służy do określenia położenia konkretnego genu w obszarze chromosomu. W czasie podziałów komórkowych może on ulec nieprawidłowym przeniesieniom  (np. translokacji, inwersji), a także zostać przecięty na dwa kawałki, które potem znajdują się na przeciwnych końcach różnych chromosomów. Omawiana technika znakowania wykorzystuje to, że DNA jest komplementarne, czyli  druga nić jest lustrzanym odwzorowaniem pierwszej i tylko dlatego mogą one się połączyć. W przypadku znakowania genu tworzy się komplementarną do niego nić, a następnie łączy ją chemicznie z fluorescencyjnym barwnikiem. Zawiesinę tych znaczników wprowadza się do badanych komórek. Nici komplementarne wiążą się ze sobą, a nadmiar znaczników – wypłukuje. Następnie komórkę oświetla się światłem lasera i obserwuje pod mikroskopem położenie wyznakowanych genów na chromosomie. Porównując je z położeniem prawidłowym, można zobaczyć, do jakiej mutacji w genie doszło. 

Technika PCR pozwala na nieskończone powielanie danego fragmentu DNA. Dzięki temu możliwe jest nie tylko ustalenie, czy określony gen występuje w genomie, lecz także sprawdzenie, czy w jego wewnętrznej strukturze doszło do mutacji. Ta metoda znacznie zwiększyła wiedzę na temat mechanizmów prowadzących do powstawania białaczek.

Dzięki badaniom molekularnym można stworzyć tzw. leki celowane, które uderzają w konkretną mutację. Oprócz badań molekularnych często stosowana jest także druga metoda, a mianowicie badania cytogenetyczne.

Badania cytogenetyczne

To metoda, która pozwala na kompletną diagnozę białaczki, określając precyzyjnie zmiany wywołujące dany rodzaj choroby. Dzięki badaniom cytogenetycznym określone zostają aberracje (zaburzenia) chromosomowe, czyli zmiany, które zaszły w genomie komórek białaczkowych. Ponadto możliwa jest ocena kariotypu, czyli pełnego obrazu i liczby chromosomów w poszczególnych komórkach. To właśnie chromosomy zawierają materiał genetyczny DNA, który pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmu i jest identyczny we wszystkich komórkach, z wyjątkiem komórek płciowych. W każdej dojrzałej komórce, nieulegającej już podziałom, DNA znajduje się w jej jądrze jako swobodnie ułożone nici. Gdy dochodzi do podziału komórki, DNA koncentruje się i tworzy 46 chromosomów, czyli 23 pary. To dwie kopie materiału genetycznego, gdzie połowa pochodzi od matki, a połowa od ojca. Chromosomy na pozór wyglądają tak samo i patrząc na nie można dostrzec żadnych różnic. Jednak pary chromosomów różnią się wielkością oraz stopniem kondensacji DNA.

Do badania pobiera się komórki młode, które mają zdolność dzielenia się, a przy podejrzeniu białaczki pobiera się szpik kostny. Gdy komórki zaczną się mnożyć i w ich jądrach widoczne są już chromosomy, specjalnym preparatem zatrzymuje się ten proces. Pęka jądro komórki, a chromosomy, mając więcej miejsca, oddzielają się od siebie. Po dodaniu specjalnego preparatu barwiącego na chromosomach pokazują się charakterystyczne prążki, świadczące o różnym stopniu kondensacji DNA.

Rola badania cytogenetycznego w diagnostyce białaczki

Powstająca w komórce krwiotwórczej szpiku mutacja prowadzi do transformacji nowotworowej i jest bezpośrednią przyczyną rozwinięcia się białaczki. Komórki zaczynają się dzielić szybko i niekontrolowanie, powstaje wiele identycznych komórek, tak zwanych klonów, a w trakcie tych podziałów dochodzi do zmian w materiale genetycznym komórek nowotworowych. Rodzaj białaczki zależy od typu zmian nowotworowych w komórce oraz od zmian genetycznych. Najprościej rzecz ujmując, każda odmiana białaczki charakteryzuje się określonymi zmianami w wyglądzie chromosomów.

Co więcej, każda konkretna mutacja określa wręcz rokowania dla pacjenta. Niektóre z nich dają większe szanse na wyleczenie, a inne zmniejszają te możliwości. Zdefiniowanie rodzaju zmian chromosomowych umożliwia właściwe dobranie leków, które są w stanie niszczyć komórki z konkretną mutacją.

Przykładem świadczącym o niezbędności badań cytogenetycznych jest przewlekła białaczka szpikowa, której przyczyną jest translokacja pomiędzy 9. i 22. chromosomem. Gdy materiał genetyczny zostanie wymieniony pomiędzy tymi chromosomami, powstaje tak zwany chromosom Philadelphia. Nowy gen, z takim wymieszanym materiałem genetycznym, jest patologiczny i produkuje nieprawidłowe białko oraz ma właściwości kinazy tyrozynowej, enzymu, którego aktywność  pobudza komórki krwiotwórcze szpiku do ciągłych podziałów i kumulacji, co jest przyczyną rozwoju przewlekłej białaczki szpikowej.

Powyższe metody świadczą o postępie w leczeniu nowotworów układu krwiotwórczego. Poprzez odpowiednie diagnozowanie oraz tworzenie dedykowanych leków każdorazowo wzrasta szansa na wyleczenie pacjenta.


Bibliografia:

  • Janicki K. Hematologia, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2001, ISBN 83-200-2431-5
  • Hołowiecki J. (red.), Hematologia kliniczna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2007, ISBN 978-83-200-3938-2
  • Gajda M., Litwin J.A. Podstawy technik mikroskopowych, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellonskiego, Kraków 2011, ISBN 978-83-233-3059-2
  • Henderson M. 50 teorii genetyki, które powinieneś znać, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010, ISBN 978-83-01-16101-9
  • Dmoszyńska A. Wielka interna - hematologia, Warszawa 2011, wyd. 1, ISBN: 978-83-62597-18-5
  • Lewiński A., Liberski P.P. (red.), Biologia molekularna człowieka, Czelej, Lublin 2006, ISBN 83-89309-64-5
  • Gołąb J., Jakóbisiak M., Lasek W., Stokłosa T., Immunologia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009, ISBN 978-83-01-15154-6
  • Srebniak M.I., Tomaszewska A. Badania cytogenetyczne w praktyce klinicznej, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2008, ISBN 978-83-200-3489-9