Cytogenetikk, mutasjoner og kromosomfeil

Kromosomstruktur

Kromosomer er den organiserte formen av DNA inne i cellekjernen, og spiller en avgjørende rolle i lagring, kopiering og overføring av genetisk informasjon. For å få plass til det lange DNA-molekylet i cellens kjerne, pakkes det tett rundt spesialiserte proteiner kalt histoner. Denne strukturen danner et kromatinflettverk som i bestemte faser av cellesyklusen kondenseres ytterligere til kromosomer, synlige under mikroskop.

Les mer om pakking av DNA her og histoner her.

Når kromosomer er mest kondensert – typisk under metafasen i celledelingen – får de sin karakteristiske X-form. Da er DNA-et pakket maksimalt og klart til å fordeles mellom to nye datterceller. Hvert kromosom består da av to identiske kromatider, som er resultatet av DNA-replikasjon i forrige interfase. De to kromatidene holdes sammen i et område kalt centromeren.

Viktige strukturelle deler:

• Centromer: Dette er kromosomens innsnørte midtpunkt, hvor de to søsterkromatidene holdes sammen. Centromeren deler kromosomet i en kort arm (p-arm) og en lang arm (q-arm). Den er også avgjørende for tilhefting av spindelfibrene under celledelingen, og sikrer at kromosomene fordeles riktig.
• Telomerer: Helt ytterst i begge ender av kromosomet ligger telomerene – repetitivt DNA som beskytter endene mot nedbrytning og utilsiktet sammenkobling. Telomerer forkortes ved hver celledeling, og deres lengde er knyttet til aldring og cellelivsløp.
• Kromatid: Etter replikasjon består hvert kromosom av to søsterkromatider, som er genetisk identiske kopier av det opprinnelige kromosomet. Ved mitose eller meiose trekkes disse kromatidene fra hverandre og fordeles til hver sin dattercelle.

Viktig å skille mellom:
Kromatin: DNA og proteiner som danner kromosomene. Løst pakket i interfase, tett pakket under celledeling.
Kromatid: En av to identiske kopier av et kromosom etter DNA-replikasjon. To kromatider danner ett kromosom i metafase.
Husk: Kromatin er materialet, kromatider er strukturene som dannes under celledeling.

Karyotype og kromosomale sykdommer

For å kunne studere kromosomene i cellene våre, må de gjøres synlige. Dette er mulig under metafasen av celledelingen, hvor kromosomene er sterkt kondensert og godt adskilt. Ved hjelp av spesielle fargemetoder kan man da lage en karyotype – en visuell fremstilling av en celles kromosomer.

Karyotype

En karyotype er en systematisk oversikt over alle kromosomene i en celle. De er sortert etter størrelse og centromerposisjon, fra det største til det minste kromosomet. Karyotypen gir et klart bilde av kromosomantallet og strukturen – og er derfor et viktig verktøy i diagnostikken av genetiske sykdommer.

Med en normal karyotype ser man 22 par autosomer og ett par kjønnskromosomer (XX eller XY). Avvik fra dette mønsteret kan tyde på sykdom – som for eksempel ved trisomi 21, hvor det finnes tre kopier av kromosom 21.

G-banding

For å kunne skille kromosomene fra hverandre, brukes fargeteknikker som Giemsa-bånding (G-banding). Denne metoden gir hvert kromosom et unikt mønster av lyse og mørke bånd, som avhenger av DNA-sekvens og kromatinstruktur. Båndene gjør det mulig å:

• identifisere hvert enkelt kromosom,
• oppdage strukturforandringer som translokasjoner, delesjoner og duplikasjoner,
• analysere genregioner som er spesielt utsatt for mutasjoner.

Ideogram

Et ideogram er en skjematisk tegning som viser kromosomenes båndmønster, lengde og centromerplassering. Kromosomer deles inn i ulike typer etter hvor centromeren er plassert:

• Metasentriske kromosomer: Centromeren ligger nær midten, slik at p- og q-armene er omtrent like lange.
• Submetasentriske kromosomer: Har en kortere p-arm enn q-arm – dette er den vanligste typen.
• Akrosentriske kromosomer: Centromeren ligger nær en ende, slik at p-armen nesten er fraværende. Disse kromosomene er ofte genfattige, men kan være viktige i translokasjoner.

Kromosomale sykdommer – strukturelle og numeriske avvik

Kromosomale sykdommer oppstår når det skjer endringer i strukturen eller antallet kromosomer i en celle. Disse endringene kan påvirke store deler av arvematerialet, og konsekvensene er ofte alvorlige, med medfødte misdannelser, forsinket utvikling eller genetiske syndromer. Avvikene deles gjerne inn i to hovedgrupper: strukturelle og numeriske kromosomfeil.

Strukturelle kromosomavvik

Strukturelle avvik handler om at deler av et kromosom er fjernet, duplisert, flyttet eller snudd. Dette kan endre genenes plassering og dosering, noe som igjen kan forstyrre normal genfunksjon.

Numeriske kromosomavvik – Aneuploidier

Når antallet kromosomer i en celle ikke stemmer med normalen (46), betegnes det som aneuploidier. Det kan være ett kromosom for mye (trisomi) eller ett for lite (monosomi). Slike avvik skyldes ofte feil i celledeling, spesielt ved meiose.

Den vanligste aneuploidien hos levende fødte er trisomi 21, som gir Down syndrom. Ved denne tilstanden har individet tre kopier av kromosom 21, noe som fører til en karakteristisk kombinasjon av trekk: redusert muskeltonus ved fødsel, mental utviklingshemming, spesielle ansiktstrekk (som flatt ansikt og skråstilte øyespalter), samt økt risiko for medfødte hjertefeil og leukemi.

Andre eksempler på aneuploidier er Turner syndrom (45,X), hvor kvinner mangler det ene X-kromosomet, og Klinefelter syndrom (47,XXY), der menn har et ekstra X-kromosom. Begge tilstandene påvirker pubertetsutvikling, fertilitet og visse kognitive funksjoner.

Genmutasjoner og deres effekter

Mutasjoner er endringer i DNA-sekvensen, og de kan oppstå spontant eller som følge av ytre påvirkninger som stråling eller kjemikalier. Selv små endringer – som bytte av én enkelt base – kan få store konsekvenser for hvordan et gen uttrykkes, eller hvordan dets tilhørende protein fungerer. Hvilken effekt en mutasjon har, avhenger av typen mutasjon og hvor i genet den oppstår.

Baseutbyttinger og punktmutasjoner

En av de vanligste typene mutasjoner er baseutbytting, der én enkelt nukleotid byttes ut med en annen. Dette kan føre til ulike utfall:

Stille mutasjon: Selv om en base byttes ut, endres ikke aminosyren som kodes for – på grunn av det genetiske kodonsystemets redundans. For eksempel vil både CAC og CAT kode for aminosyren histidin. Slike mutasjoner påvirker vanligvis ikke proteinets funksjon.

Missense-mutasjon: Baseendringen fører til at én aminosyre byttes ut med en annen i det ferdige proteinet. Dette kan ha liten eller stor betydning, avhengig av hvilken aminosyre som byttes og hvor i proteinet det skjer. Et klassisk eksempel er sigdcelleanemi, der GAG (glutaminsyre) endres til GTG (valin) i hemoglobinets betakjede. Dette lille byttet forandrer proteinets struktur og gir røde blodceller en karakteristisk halvmåneform.

Nonsense-mutasjon: Her endres et kodon som normalt koder for en aminosyre til et stoppkodon. Dette fører til at proteinsyntesen stopper for tidlig, og det produseres et forkortet og ofte ikke-fungerende protein. Eksempelvis kan en mutasjon i BRCA1-genet endre CAG (glutamin) til TAG (stopp), og gi økt risiko for brystkreft.

Andre typer mutasjoner

Rammeskift-mutasjoner oppstår når én eller flere baser fjernes eller settes inn i DNA-sekvensen, og antallet ikke er et multiplum av tre. Dette forrykker hele leserammen nedstrøms for mutasjonen og endrer i praksis hele aminosyresekvensen. Et eksempel finnes i CFTR-genet: en delesjon av én base kan føre til alvorlig cystisk fibrose.

Splice-site-mutasjoner påvirker de områdene av DNA som signaliserer hvor eksoner og introner skal spleises sammen i mRNA. Hvis disse områdene muteres, kan viktige eksoner bli fjernet eller introner bli feilaktig beholdt. I SMN1-genet fører slike mutasjoner til spinal muskelatrofi, en alvorlig nevromuskulær sykdom.

Promoter-mutasjoner endrer de regulerende sekvensene som styrer genets uttrykk. Disse mutasjonene påvirker bindingsstedene for transkripsjonsfaktorer og kan føre til at genet enten uttrykkes for lite, for mye eller til feil tid. Mutasjon i TATA-boksen til beta-globin-genet kan føre til beta-talassemi, en blodsykdom preget av lav produksjon av hemoglobin.

Hvordan mutasjoner påvirker proteinets funksjon

Konsekvensene av mutasjoner er svært varierende og avhenger ikke bare av selve mutasjonstypen, men også av hvilken funksjon proteinet har og hvordan cellen håndterer endringen.

• Ingen proteinproduksjon: Mutasjonen hindrer produksjon av mRNA eller fører til svært ustabilt mRNA. Dette kan skje ved store delesjoner eller stoppmutasjoner tidlig i genet.
• Redusert eller tapt aktivitet: Mange sykdommer skyldes tap av enzymaktivitet, ofte grunnet missense-mutasjoner som forstyrrer proteinets aktive sete eller struktur.
• Økt eller endret aktivitet: Enkelte mutasjoner fører til at proteinet blir overaktivt eller får nye funksjoner, slik vi ser ved enkelte krefttyper der signalproteiner blir “skrudd på” permanent.
• Feil mengde protein: Mutasjoner i regulatoriske områder kan føre til at proteinet produseres i feil mengde eller i feil vev. Dette kan gi ubalanser i cellulære prosesser.
• Dominant negativ effekt eller toksisk effekt: Et mutert protein kan forstyrre normale strukturer i cellen eller konkurrere med funksjonelle proteiner. Dette er vanlig ved enkelte nevrodegenerative sykdommer.

Hvordan vurdere om en genfeil er benign eller patogen?

Innen klinisk genetikk og molekylærmedisin er det avgjørende å skille mellom benigne (harmløse) og patogene (sykdomsfremkallende) genvarianter. En slik vurdering avgjør om en pasient har en genetisk sykdom, og om funnet er relevant for diagnose, prognose eller behandling. Men hvordan vet vi om en mutasjon faktisk er årsak til sykdom?

Faktorer som avgjør mutasjonens betydning

1. Lokasjon og type mutasjon:
Mutasjoner som oppstår i kodende regioner eller i regulatoriske områder med kjent funksjon, er mer sannsynlig å være patogene. En mutasjon som derimot oppstår i et område uten kjent biologisk funksjon, vil ofte være benign. Type mutasjon spiller også en rolle: Nonsense- og rammeskiftmutasjoner er oftere patogene enn stille mutasjoner.

2. Funksjonelle studier:
Laboratorietester kan undersøke om mutasjonen endrer proteinets struktur, stabilitet, lokalisering eller funksjon. Hvis mutasjonen gir redusert eller unormal aktivitet i en kjent biologisk prosess, styrker det mistanken om patogen effekt.

3. Familiehistorikk og populasjonsdata:
Hvis en bestemt mutasjon går igjen i flere syke familiemedlemmer, men ikke finnes hos friske slektninger, taler dette for at mutasjonen er sykdomsårsak. I tillegg vurderes populasjonsfrekvens: en mutasjon som finnes i over 1 % av befolkningen uten å gi sykdom, regnes som en vanlig polymorfisme og er sannsynligvis benign.

Molekylære konsekvenser av mutasjoner

Mutasjoner kan påvirke proteinets funksjon på ulike måter. De deles gjerne inn etter hvilken effekt de har på proteinets aktivitet:

Gain-of-function-mutasjoner

Her fører mutasjonen til at genet eller proteinet får en ny eller økt funksjon. Dette kan innebære at proteinet er konstant aktivt, produseres i feil celler, eller binder til nye molekyler. Slike mutasjoner gir ofte dominante sykdommer, fordi bare én kopi av det muterte genet er nok til å gi effekt.

Eksempler:

• FGFR3-mutasjon ved akondroplasi: Mutasjonen fører til en overaktiv vekstreseptor som hemmer vekstplater i skjelettet.
• Onkogener i kreft: Mange gain-of-function-mutasjoner fører til ukontrollert celledeling og kreftutvikling, som ved mutasjoner i RAS eller BCR-ABL.

Loss-of-function-mutasjoner

Disse mutasjonene fører til at proteinet får nedsatt eller ingen funksjon. Det kan skyldes for tidlig stoppkodon, feil folding, eller at genet ikke uttrykkes. Slike mutasjoner er typisk assosiert med recessive sykdommer, fordi den friske kopien kan kompensere.

Eksempler:

• Cystisk fibrose (CF): Mutasjon i CFTR-genet som fører til et ødelagt kloridkanalprotein. Begge kopier må være mutert for å utvikle sykdommen.
• Fenylketonuri (PKU): Tap av enzymaktivitet i fenylalaninhydroksylase fører til opphopning av fenylalanin og nevrologisk skade.

Spesialtilfeller av loss-of-function

1. Haploinsuffisiens
Her er én fungerende kopi ikke nok for normal funksjon. Dette gir en dominant sykdom, selv om det teknisk sett er tap av funksjon.

• Eksempel: Ved familiær hyperkolesterolemi gir halvert mengde LDL-reseptor utilstrekkelig kolesterolopptak → forhøyet kolesterol i blodet.

2. Dominant negativ effekt
En mutert subenhet kan forstyrre hele proteinkompleksets funksjon, selv om den andre kopien er normal. Dette skjer ofte i multimeriske proteiner.

• Eksempel: I thalassemi fører mutasjoner i én type globinkjede til at hele hemoglobinmolekylet blir ustabilt og lite funksjonelt, selv om den andre kjeden er intakt.

Kromosomavvik og levedyktighet

Kroppens genetiske materiale er pakket inn i kromosomer, og selv små endringer i kromosomtall eller -struktur kan få store konsekvenser. De fleste slike avvik fører til spontanabort tidlig i svangerskapet, men noen er forenlige med liv. Når barnet fødes med et kromosomalt avvik, kan det gi opphav til en rekke medisinske og utviklingsmessige utfordringer – men også store individuelle variasjoner. De mest kjente og studerte kromosomavvikene er trisomier og kjønnskromosomavvik.

Trisomi 21 – Downs syndrom

Downs syndrom, også kjent som trisomi 21, oppstår når cellene i kroppen inneholder tre kopier av kromosom 21, i stedet for to. Dette er det vanligste levedyktige kromosomavviket og forekommer hos omtrent 1 av 700 nyfødte. Tilstanden gir karakteristiske ansiktstrekk, varierende grad av kognitiv funksjonshemming, lav muskeltonus og økt forekomst av medfødte hjertefeil, infeksjoner og enkelte kreftformer som leukemi.

Downs syndrom kan oppstå på tre ulike måter. Den vanligste formen, som utgjør omtrent 94 % av tilfellene, skyldes en fullstendig trisomi i alle kroppens celler. Dette skjer som regel på grunn av en feil under eggcelledelingen (meiose), og risikoen øker med mors alder. I de fleste tilfeller stammer det ekstra kromosomet fra moren.

En mindre andel av tilfellene – rundt 4 % – skyldes det som kalles en robertsonsk translokasjon. Her er det genetiske materialet fra kromosom 21 festet til et annet kromosom, som regel kromosom 14.
Denne typen kan være arvelig og oppstår ofte hos barn av foreldre som selv er friske bærere av en balansert translokasjon. Selv om kromosomtallet tilsynelatende er normalt, foreligger det altså et overskudd av genmateriale fra kromosom 21.

En enda sjeldnere variant, kalt mosaikk-Downs syndrom, utgjør cirka 2 % av tilfellene.
Hos disse individene finnes det både celler med normalt kromosomtall og celler med trisomi 21. Mosaikkformen oppstår som regel etter befruktningen, under tidlig celledeling i fosterlivet. Hvor omfattende symptomene blir, avhenger av fordelingen mellom normale og affiserte celler i kroppen.

Turner syndrom – 45,X

Turner syndrom rammer utelukkende jenter og oppstår når det mangler hele eller deler av det ene X-kromosomet. Den genetiske oppstillingen blir da 45,X i stedet for den vanlige 46,XX.
Tilstanden gir en rekke kjennetegn, både fysiske og medisinske, og oppdages ofte først i forbindelse med manglende pubertetsutvikling.

Personer med Turner syndrom har som regel lavere slutthøyde enn gjennomsnittet, ofte rundt 140–150 cm uten behandling.
Mange har spesifikke ytre trekk, som lav hårfeste i nakken, bred nakke og lavtsittende ører.
I tillegg forekommer medfødte misdannelser i hjerte og nyrer hyppigere enn hos befolkningen for øvrig. Mens intelligensen som regel er normal, kan noen ha vansker med rom-retningsforståelse eller matematikk. De fleste med Turner syndrom mangler eggstokker som fungerer normalt, noe som fører til manglende pubertet og infertilitet uten hormonbehandling. Tidlig diagnose og oppstart av veksthormon og østrogener er viktig for å støtte vekst og utvikling.

Klinefelter syndrom – 47,XXY

Klinefelter syndrom forekommer hos gutter og menn som har ett ekstra X-kromosom, noe som gir en kromosomoppstilling på 47,XXY. Denne tilstanden er relativt vanlig og rammer omtrent 1 av 500 menn. Det genetiske avviket oppstår vanligvis tilfeldig ved en feil under dannelsen av sædceller eller eggceller.

Personer med Klinefelter syndrom har som regel høyere kroppshøyde enn gjennomsnittet, med uvanlig lange ben i forhold til overkropp. Pubertetsutviklingen kan være forsinket, og testosteronnivåene er ofte lave, noe som gir redusert muskelmasse, lite kroppshår og liten testikkelstørrelse. De fleste menn med denne tilstanden er infertile, og sædcelleproduksjonen er sterkt redusert eller fraværende. Selv om mange har normal intelligens, kan språkvansker og lærevansker forekomme, særlig knyttet til verbal uttrykksevne og leseforståelse. Testosteronterapi i puberteten kan forbedre både fysisk utvikling og livskvalitet.

Translokasjoner, mosaikk og imprinting

Genetisk stabilitet er avhengig av at kromosomer kopieres og fordeles nøyaktig. Når denne prosessen forstyrres, kan det føre til strukturelle kromosomfeil som translokasjoner, eller til mer komplekse tilstander som mosaikk og epigenetiske avvik. Selv når genmaterialet i utgangspunktet er korrekt, kan feil i genuttrykk – som ved genomisk imprinting – gi alvorlige konsekvenser.

Translokasjoner

Translokasjoner oppstår når et segment av genetisk materiale overføres fra ett kromosom til et annet ikke-homologt kromosom. Dette kan skje på to ulike måter – enten som en utveksling eller som en sammensmelting – og begge former har viktige medisinske implikasjoner.

Resiproke translokasjoner

Ved resiprok translokasjon bytter to ikke-homologe kromosomer segmenter med hverandre. Dette er en balansert omorganisering, som betyr at ingen genetisk informasjon går tapt eller blir ekstra. Derfor er mange bærere av slike translokasjoner helt friske og kan leve uten symptomer.

Utfordringen oppstår først ved meiose, når kjønnsceller dannes. På grunn av den uvanlige plasseringen av gener kan det oppstå ubalanserte gameter, som igjen kan føre til spontanaborter eller barn med alvorlige utviklingsavvik. Dette gjør resiproke translokasjoner til en viktig årsak til ufrivillig barnløshet og habituell abort.

Robertsonske translokasjoner

En annen form for translokasjon kalles robertsonsk translokasjon, og oppstår når to acrocentriske kromosomer (kromosomer med centromeren nær den ene enden) smelter sammen. De vanligste involverte kromosomene er 13, 14, 15, 21 og 22.

Ved en robertsonsk translokasjon mister individet en liten del av genetisk materiale – men fordi de mistede segmentene vanligvis inneholder lite viktig genetisk informasjon, er bæreren som regel frisk. Likevel kan dette gi en økt risiko for barn med kromosomavvik, spesielt trisomi 21 (Downs syndrom), hvis et ekstra kromosom 21 følger med translokasjonen.

Mosaikk

Mosaikk betyr at en person har to eller flere cellelinjer med ulikt genetisk innhold. Dette oppstår ikke under befruktningen, men etterpå – ved feil i mitotisk celledeling i fosterets tidlige utvikling.

Avhengig av hvilke celler som rammes, og i hvilken andel, kan mosaikk føre til svært varierende symptomer. Noen individer med mosaikk for trisomi 21 (Downs syndrom) har et mildere sykdomsbilde fordi ikke alle cellene i kroppen bærer det ekstra kromosomet. I andre tilfeller kan mosaikk være så subtil at den ikke oppdages uten genetisk testing.

Mosaikk kan også forekomme i kjønnscellene, noe som betyr at foreldrene er friske, men likevel kan få flere barn med samme genetiske sykdom. Dette er viktig ved genetisk veiledning, spesielt når man mistenker genmosaikk i egg- eller sædceller.

Genomisk imprinting

Normalt arver vi én genkopi fra hver av våre foreldre – én fra mor og én fra far – og begge kopiene er aktive. Men ved genomisk imprinting er dette annerledes. Her er bare én av genkopiene aktiv, mens den andre er epigenetisk inaktivert, avhengig av om den kommer fra moren eller faren.

Denne inaktiveringen skjer gjennom epigenetiske mekanismer, som metylering av DNA eller modifikasjon av histoner. Disse endringene påvirker ikke DNA-sekvensen direkte, men de kontrollerer hvilke gener som faktisk uttrykkes.

Imprinting er et fintunet system, men det er også sårbart. Hvis den aktive kopien av et gen mangler eller er defekt, og den andre kopien er imprintet (slått av), vil individet mangle funksjonell genaktivitet – selv om genet egentlig er “til stede” i DNA-et.

Kliniske eksempler

To klassiske sykdommer som skyldes feil i imprinting er:

• Prader-Willi syndrom: Oppstår når genene på farens kromosom 15 (region 15q11-q13) mangler funksjon – enten fordi de er slettet, eller fordi barnet har arvet to kopier av mors kromosom 15 (uniparental disomi). Morens kopier er normalt imprintet i denne regionen og dermed inaktive.
• Angelman syndrom: Skyldes derimot mangel på genuttrykk fra morens kromosom 15, særlig genet UBE3A, som er essensielt for nevronal utvikling. I hjernen er farens kopi normalt imprintet. Feil på morens kopi fører dermed til manglende genfunksjon.

Begge tilstandene gir alvorlig utviklingshemming, men med svært ulike kliniske kjennetegn.

Genetiske undersøkelsesmetoder

Genetiske undersøkelser består av flere ulike metoder som brukes for å kartlegge variasjoner og defekter i genetisk materiale.

En av de grunnleggende metodene er kromosomanalyse, som benytter G-bånd-farging for å visualisere spesifikke båndmønstre på kromosomer. Dette gir mulighet til å identifisere kromosomantall og større strukturelle endringer. Mønstrene som fremkommer ved G-bånd-farging, skyldes ulik pakking av DNA, og mørke bånd representerer områder med høyt innhold av AT-baser.
En begrensning med denne metoden er at den krever kromosomer i metafase og gir lav oppløsning, noe som gjør den mindre egnet til å oppdage mindre genetiske variasjoner.

FISH (Fluorescence In Situ Hybridization) er en annen viktig metode som kan brukes til å identifisere spesifikke DNA-sekvenser i kromosomer. Denne teknikken kan påvise bestemte genetiske rearrangementer, som bcr/abl-fusjonen, som er karakteristisk for kronisk myelogen leukemi (CML).
Ved å bruke fluorescensmerket DNA-prober kan FISH gi en presis visuell fremstilling av genetiske avvik direkte på kromosomene.

For å oppdage mindre kopitallsvariasjoner i genetisk materiale, kan kopitallsanalyse utføres ved hjelp av SNP-matriser eller array Comparative Genomic Hybridization (aCGH).
I aCGH-metoden merkes test-DNA og kontroll-DNA med forskjellige fargestoffer (f.eks. Cy3 og Cy5) før de hybridiseres mot en DNA-array.
Dette gjør det mulig å identifisere genetiske tap og gevinster i DNA-sekvensen.
I HD Cytoscan SNP-array brukes over 906 600 SNP-prober og flere hundre tusen ikke-polymorfe prober for å måle kopitallsvariasjoner med svært høy nøyaktighet. Dette er en svært detaljert metode som gir en høyoppløselig kartlegging av genetiske variasjoner.

Next Generation Sequencing (NGS) er en moderne sekvenseringsteknologi som muliggjør omfattende kartlegging av gener. NGS kan brukes både for målrettet sekvensering av spesifikke genområder, eksom-sekvensering (som dekker de kodende områdene av genomet), og fullstendig genomsekvensering. Denne teknologien gir mulighet for å avdekke et stort antall genetiske variasjoner, inkludert mutasjoner som kan være sykdomsrelaterte.

Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) er en metode som påviser delesjoner og duplikasjoner i spesifikke genregioner. MLPA kan også brukes til å undersøke metylasjonsmønstre, noe som er nyttig i tilfeller der imprinting-defekter er mistenkt. For eksempel kan metylasjonsfølsom MLPA brukes til å analysere genetiske forhold som Prader-Willi og Angelman syndrom, der feil i imprinting-mekanismen fører til sykdom.

For mer detaljert analyse på enkeltgen-nivå kan Sanger sekvensering brukes. Sanger sekvensering leser DNA base for base, noe som gir en svært presis sekvensering, men som også er tidkrevende og kostbart. Denne metoden er ideell for mindre områder, spesielt hvis man har en spesifikk mutasjon i tankene, men er upraktisk for større genetiske analyser.

I tillegg finnes det spesifikke metoder for å påvise bestemte genetiske endringer, som fragmentanalyse og Southern Blot. Fragmentanalyse kan påvise triplettekspansjoner, som er relevante i sykdommer som Huntington, mens Southern Blot er nyttig for større ekspansjoner (for eksempel over 100 tripletter). Koblingsanalyse, som undersøker haplotyper og genetiske markører, kan også brukes til å finne genetisk sammenheng mellom sykdom og genetiske markører.

Til slutt brukes DNA-sekvensering for å identifisere enkeltbaseendringer i genetisk materiale. For eksempel kan en sekvens vise en enkeltbase-substitusjon som endrer en aminosyre i et protein, noe som kan ha funksjonelle konsekvenser.

Metode	Hva brukes den til	Fordeler	Begrensninger
Karyotyping (G-bånd-analyse)	Oppdage store kromosomavvik i antall og struktur	Kan se hele kromosomer og store endringer	Lav oppløsning, krever metafase
FISH	Påvisning av spesifikke DNA-sekvenser og rearrangementer (f.eks. bcr/abl)	Høy spesifisitet, rask, kan brukes på ikke-delende celler	Ser bare det man leter etter, ikke genomet som helhet
aCGH / SNP-array	Oppdage kopitallsendringer og mikrodeletjoner	Høy oppløsning, dekker hele genomet	Fanger ikke balanserte translokasjoner
NGS (Next Generation Sequencing)	Oppdage mange typer mutasjoner (målrettet, eksom, helgenom)	Svært sensitiv, kan oppdage nye og kjente mutasjoner	Krever avansert tolkning, kostbart
MLPA	Påvise delesjoner/duplikasjoner og metylasjonsstatus i spesifikke gener	Rask, målrettet, kan teste imprinting (f.eks. Angelman/Prader-Willi)	Kan kun se på forhåndsdefinerte områder
Sanger-sekvensering	Presis sekvensering av små genregioner	Gullstandard for spesifikke mutasjoner, svært nøyaktig	Upraktisk for store gener eller genomsekvenser
Fragmentanalyse	Påvisning av små og middels store triplettekspansjoner	Rask og sensitiv for ekspansjoner som ved Huntington	Ikke egnet for svært store ekspansjoner (>100 repeat)
Southern blot	Påvisning av store ekspansjoner (f.eks. ved Fragilt X)	Nødvendig for å vurdere store repeterte sekvenser og metylasjonsstatus	Tidkrevende, mindre brukt i dag
Koblingsanalyse	Undersøke genetisk sammenheng mellom sykdom og markører i familier	Nyttig i store slekter, kan hjelpe der mutasjonen er ukjent	Krever store familier, mindre brukt ved de novo-mutasjoner
DNA-sekvensering (generelt)	Påvise enkeltbaseendringer og små mutasjoner	Svært detaljert informasjon om basesekvens	Vanskelig å tolke uten kontekst, krever bioinformatisk støtte