Comparison of the diagnostic efficiency of classical and molecular karyotype in the diagnosis of structural chromosome aberrations

Zmiany struktury chromosomów określane, jako strukturalne aberracje chromosomowe mogą występować w postaci inwersji, delecji, duplikacji, translokacji, chromosomów pierścieniowych, izochromosomów i chromosomów markerowych. Problem ten dotyczy około 0,45-0,65% żywych urodzeń (pacjenci z wadami wrodzonymi), ale może również stanowić przyczynę poronień samoistnych czy martwych urodzeń. Istnieje ogromna potrzeba właściwego i skutecznego diagnozowania aberracji w strukturze chromosomów, co jest kluczowe w podejmowaniu decyzji medycznych i opieki nad pacjentem, jak również dla uzyskania porady genetycznej i określenia ryzyka wystąpienia aberracji u innych członków rodziny. W niniejszej pracy ocenie poddano skuteczność diagnostyczną dwóch metod: kariotypu klasycznego oraz molekularnego, w rozpoznawaniu strukturalnych aberracji chromosomowych, wykorzystując retrospektywne wyniki diagnostyki pacjentów USD w Krakowie. Przeglądu dokonano dzieląc strukturalne aberracje w zależności od typu i mechanizmu powstawania. Podczas analizy danych wykazano użyteczność obu porównywanych metod w zakresie diagnostyki strukturalnych aberracji chromosomowych. Wykazano, iż do właściwego rozpoznania i pełnej diagnostyki w wielu przypadkach konieczne jest wykorzystanie zarówno techniki aCGH jak i kariotypu klasycznego, ze względu na ograniczenia, jakimi metody te się cechują. Obie techniki wzajemnie się uzupełniają, i laboratorium prowadzące diagnostykę aberracji strukturalnych powinno mieć możliwość wykonania obydwu badań, aby zapewnić najlepszy standard opieki medycznej dla pacjenta oraz jego rodziny. Nowoczesne metody molekularne, takie jak OGM (z ang. Optical Genome Maping) – optyczne mapowanie genomu, dają w perspektywie możliwość połączenia potencjału diagnostycznego obu technik kariotypowania w jednym uniwersalnym narzędziu o bardzo szerokim spektrum diagnostycznym.Do pełnej i właściwej interpretacji znaczenia klinicznego aberracji chromosomowych, niezależnie od zastosowanego narzędzia diagnostycznego niezbędna i kluczowa jest jednak efektywna współpraca pomiędzy diagnostami laboratoryjnymi oraz genetykami klinicznymi.

Changes in the structure of chromosomes, known as structural chromosome aberrations, can occur in the form of inversions, deletions, duplications, translocations, ring chromosomes, isochromosomes and marker chromosomes. This problem affects approximately 0.45-0.65% of live births (patients with congenital defects), but can also be the cause of spontaneous abortions or stillbirths. There is a great need for proper and effective diagnosis of aberrations in the structure of chromosomes, which is crucial for making medical decisions and patient care, as well as for obtaining genetic counselling and determining the risk of aberrations in other family members. This study assessed, the diagnostic efficiency of two methods was assessed: classical and molecular karyotype, in recognizing of structural chromosome aberrations, using retrospective diagnostic results from USD patients in Cracow. The review was performed by dividing structural aberrations depending on the type and mechanism of development. During the data analysis, the usefulness of both compared methods in the diagnosis of structural chromosome aberrations was demonstrated. It has been shown that for proper diagnosis and full diagnostics in many cases it is necessary to use both the aCGH technique and the classical karyotype, due to the limitations of these methods. These techniques complement each other, and the laboratory conducting diagnostics of structural aberrations should be able to perform both tests to ensure the best standard of medical care for the patient and their family. Modern molecular methods, such as OGM (Optical Genome Maping), offer the possibility of combining the diagnostic potential of both karyotyping techniques in one universal tool with a very wide diagnostic spectrum. However, for full and proper interpretation of the clinical significance of chromosomal aberrations, regardless of the diagnostic tool used, effective cooperation between laboratory diagnosticians and clinical geneticists is essential and crucial.