કૅરિયોટાઇપ (રંગસૂત્રપ્રરૂપ – karyotype)

કૅરિયોટાઇપ (રંગસૂત્રપ્રરૂપ – karyotype) : અભિરંજિત ફોટોસૂક્ષ્માલેખીય (photomicrographic) રંગસૂત્રોનાં કદ અને રંગસૂત્રકેન્દ્ર(centromere)ના સ્થાનને અનુલક્ષીને કરવામાં આવતી અનુક્રમિક ગોઠવણીનો નકશો. મનુષ્યના કૅરિયોટાઇપનો અભ્યાસ તંતુકોરકો (fibroblasts), અસ્થિમજ્જા, ત્વચા અને પરિઘવર્તી રુધિરના પેશીસંવર્ધન દ્વારા કરવામાં આવે છે. કોલ્ચિસિન અને અલ્પસાંદ્ર (hypotonic) દ્રાવણોનો ઉપયોગ સમવિભાજનની ભાજનાવસ્થા જકડવા (કૉલ્ચિસિન દ્વિધ્રુવીય ત્રાક બનતી અટકાવે છે.) અને રંગસૂત્રોને છૂટા પાડવા માટે થાય છે. આ સંવર્ધન-માધ્યમમાં ફાઇટોહિમેગ્લુટિનિન ઉમેરવામાં આવે છે, જેથી લસિકાકણો લસિકાકોરક (lymphoblast) જેવા કોષોમાં રૂપાંતર પામે છે અને 48થી 72 કલાકમાં વિભાજનો શરૂ કરે છે. ફાઇટોહિમેગ્લુટિનિન વિભાજન પ્રેરતો પદાર્થ છે. સ્લાઇડ પર કોષોનું વિસ્તરણ કરતાં તેઓ ફાટે છે અને બધાં રંગસૂત્રો વધુ જગામાં પથરાય છે. રંગસૂત્રોને અભિરંજિત કરવા જિમ્સા કે ફોલ્ગન જેવા અભિરંજકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ભાજનાવસ્થાના રંગસૂત્રસમૂહનો ફોટોગ્રાફ લઈ રંગસૂત્રોને છૂટાં પાડી, કદ અને રંગસૂત્રકેન્દ્રના સ્થાન મુજબ જોડીઓ બનાવી ઊતરતા ક્રમમાં ગોઠવી કૅરિયોટાઇપ તૈયાર કરવામાં આવે છે.

કૅરિયોટાઇપ ઘણી વાર આકૃતિ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, તેને ઇડિયોગ્રામ કે કૅરિયોગ્રામ કહે છે.

મનુષ્યના કૅરિયોટાઇપમાં 23 જોડ રંગસૂત્રો જોવા મળે છે. તેમાંનાં 22 જોડ રંગસૂત્રો પુરુષ અને સ્ત્રીમાં સરખાં હોય છે. તેમને દૈહિક રંગસૂત્રો (autosomes) કહે છે. સ્ત્રીમાં 23મી જોડનાં બંને રંગસૂત્રો સરખાં હોય છે. તેમને ‘X’ રંગસૂત્રો કહે છે. પુરુષમાં 23મી જોડમાં રહેલું એક રંગસૂત્ર X પ્રકારનું હોય છે; જ્યારે બીજું નાનું હોય છે, તેને ‘Y’ રંગસૂત્ર કહે છે. X અને Y રંગસૂત્રો લિંગી રંગસૂત્રો (sex chormosomes) તરીકે ઓળખાવાય છે, કારણ કે તેઓ લિંગી વિભેદન સાથે સંકળાયેલાં હોય છે.

મનુષ્યનાં રંગસૂત્રોનું વર્ગીકરણ સારણી 1માં આપવામાં આવ્યું છે. મનુષ્યનાં રંગસૂત્રોને સાત જૂથો(AG)માં વહેંચવામાં આવ્યાં છે : જૂથ-A (રંગસૂત્રો 1-3) : સૌથી મોટાં, લગભગ મધ્યકેન્દ્ર (metacentric) રંગસૂત્રો; જૂથ-B (રંગસૂત્રો 4-5) : મોટાં અને અધોમધ્યકેન્દ્રી (submetacentric) રંગસૂત્રો; જૂથ-C (રંગસૂત્રો 6-12 અને ‘X’ રંગસૂત્ર) : મધ્યમ કદનાં અધોમધ્યકેન્દ્રી રંગસૂત્રો; જૂથ-D (રંગસૂત્રો 13-16 મધ્યમ કદનાં અગ્રકેન્દ્રી (acrocentric) રંગસૂત્રો; જૂથ-E (રંગસૂત્રો 16-18) : 16મું રંગસૂત્ર લગભગ મધ્યકેન્દ્રી, 17-18 રંગસૂત્રો નાનાં અને અધોમધ્યકેન્દ્રી રંગસૂત્રો; જૂથ-F (રંગસૂત્રો 19-20) નાનાં, મધ્યકેન્દ્રી રંગસૂત્રો; જૂથ-G (રંગસૂત્રો 21-22 અને ‘Y’) નાનાં, અગ્રકેન્દ્રી રંગસૂત્રો. 21 અને 22મી જોડનાં રંગસૂત્રો સૅટેલાઇટ ધરાવે છે. આ સૅટેલાઇટ કોષકેન્દ્રિકા આયોજકો(nucleolar organizers)ની સાથે અનુરૂપ હોય છે. Y રંગસૂત્રમાં સૅટેલાઇટનો અભાવ હોય છે. વળી જૂથ-D(13, 14 અને 15મી જોડ)નાં રંગસૂત્રો પણ સૅટેલાઇટ ધરાવે છે; જે પણ કોષકેન્દ્રિકા- આયોજકોને અનુરૂપ હોય છે.

મનુષ્યમાં અંતકેન્દ્રી (telocentric) રંગસૂત્રો હોતાં નથી.

સારણી 1 : મનુષ્યના કૅરિયોટાઇપમાં રંગસૂત્રોનાં લક્ષણો

જૂથ	જોડનો સંખ્યાક્રમ	લક્ષણો
A	1-3	સૌથી મોટાં, લગભગ મધ્યકેન્દ્રી રંગસૂત્રો
B	4-5	મોટાં અને અધોમધ્યકેન્દ્રી રંગસૂત્રો
C	6-12 અને ‘X’	મધ્યમ કદનાં, અધોમધ્યકેન્દ્રી રંગસૂત્રો
D	13-15	મધ્યમ કદનાં, અગ્રકેન્દ્રી રંગસૂત્રો
E	16-18	16મી જોડ મધ્યકેન્દ્રી, 1718 નાનાં, અધોમધ્યકેન્દ્રી
F	19-20	નાનાં, મધ્યકેન્દ્રી રંગસૂત્રો
G	21, 22, અને Y	સૌથી નાનાં અગ્રકેન્દ્રી રંગસૂત્રો, Y રંગસૂત્રમાં સૅટેલાઇટ હોતો નથી.

કૅરિયોટાઇપ દ્વારા રંગસૂત્ર પર રહેલાં જનીનોની માહિતી મળતી નથી; પરંતુ સમગ્ર રંગસૂત્ર કાર્યશીલ છે કે નહિ તે જાણી શકાય છે. કૅરિયોટાઇપ દ્વારા ડાઉનનું સંલક્ષણ (syndrome), ક્લાઇનફૅલ્ટરનું સંલક્ષણ, ટર્નરનું સંલક્ષણ અને અન્ય સંખ્યાકીય અનિયમિતતાઓને પારખી શકાય છે.

હવે અતિઆધુનિક પદ્ધતિમાં કમ્પ્યૂટર-નિયંત્રિત સૂક્ષ્મદર્શક અને કેટલાંક ઉપસાધનોની મદદથી (1) સ્લાઇડનું સૂક્ષ્મવીક્ષણ (scanning), (2) ભાજનાવસ્થામાં રહેલા કોષોનું સ્થાન-નિર્ધારણ, (3) રંગસૂત્રોની ગણતરી અને (4) પરિકલન (computing) અને સંગ્રહ માટે અંકમાં અભિવ્યક્ત પ્રતિબિંબોનું સંચારણ આપોઆપ થાય છે. તેથી કૅરિયોટાઇપ ખૂબ ઝડપથી તૈયાર કરી શકાય છે અને રંગસૂત્રીય અનિયમિતતાઓ નક્કી થઈ શકે છે.

1968 પછી કૅસ્પર્સન અને સહકાર્યકરોએ, પ્રસ્ફુરક (fluorescent) અભિરંજક(ક્વિનેક્રિન મસ્ટાર્ડ)નો ઉપયોગ કરી રંગસૂત્રોમાં પટ્ટરચન(banding)નું નિદર્શન કર્યું અને કોષજનીનવિદ્યા(cytogenetics)ની નવી ક્ષિતિજો ખોલી નાખી. આ પદ્ધતિ શોધાયા પછી પટ્ટરચનની અનેક નવી પદ્ધતિઓ વિકસાવાઈ છે; જેના દ્વારા વ્યક્તિગત રંગસૂત્રને જ નહિ, પરંતુ તેના ભાગોની સચોટ ઓળખ મેળવી શકાય છે. તેથી લોપ (deletion), સ્થાનાંતરણ (translocation), ઉત્ક્રમણ (inversion) જેવી રંગસૂત્રની રચનાકીય અનિયમિતતાઓનું કોષજનીનવિદ્યાકીય નિદાન ચોક્કસપણે થઈ શકે છે.

પટ્ટરચન-પદ્ધતિઓ ‘Q’, ‘G’, ‘C’, ‘R’, ‘T’ વગેરે અક્ષરો દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે; જે તેની ઉપયોગમાં લેવાયેલી પદ્ધતિ કે પ્રાપ્ત થયેલાં પરિણામો સાથે સંકળાયેલી હોય છે.

Q પટ્ટરચન : ખાસ કરીને પ્રસ્ફુરક અભિરંજક, ક્વિનેક્રિન મસ્ટાર્ડ [એક ઍલ્કાઇલીકરણ (alkylating) વ્યુત્પન્ન] દ્વારા રંગસૂત્રની લંબાઈને અનુલક્ષીને અભિરંજિત થતા પટ્ટને Q પટ્ટ કહે છે.

ત્યારપછી વિકસેલી પદ્ધતિઓમાં અભિરંજિત કરતાં પહેલાં DNAનું આલ્કલી, ઊંચું તાપમાન કે ફોર્મેમાઇડ દ્વારા વિઘટન કરી વિવિધ અભિરંજન-પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. (જુઓ આકૃતિ 3.)

G પટ્ટરચન : જિમ્સા વડે અભિરંજિત થતા પટ્ટને ‘G પટ્ટ’ કહે છે. Q અને G પટ્ટ અર્ધસૂત્રીભાજન દરમિયાન લૅપ્ટોટિન અને પેચિટિન રંગસૂત્રોમાં જોવા મળતી રંગસૂત્રકણિકાઓ (chromomers) સાથે સહસંબંધ ધરાવે છે.

પટ્ટરચનની ભાતને આધારે રંગસૂત્રમાં મુખ્ય ત્રણ પ્રકારનું રંગસૂત્રદ્રવ્ય (chromatin material) જોવા મળે છે : (1) રંગસૂત્રકેન્દ્રી બંધારણીય (constitutive) વિષમરંગસૂત્રદ્રવ્ય (heterochromatin), (2) અંતર્વિષ્ટ (intercalary) વિષમરંગસૂત્રદ્રવ્ય અને (3) સુ-રંગસૂત્ર દ્રવ્ય (euchromatin). Q અને G પટ્ટરચનની ભાતો સામાન્યત: સરખી હોય છે અને અંતર્વિષ્ટ વિષમરંગસૂત્રદ્રવ્યને અનુરૂપ હોય છે.

કોષચક્ર દરમિયાન, G પટ્ટ સંશ્લેષણ (s) તબક્કાના બીજા અર્ધભાગમાં દ્વિગુણન પામે છે, જ્યારે અંત:પટ્ટ (interband) વધારે પહેલાં દ્વિગુણન પામે છે. G પટ્ટ એડિનાઇન-થાયમિડિન વિપુલ પ્રમાણમાં ધરાવે છે. G પટ્ટ અને અંત:પટ્ટ બંને પ્રત્યાંકન-(transcription)ની પ્રક્રિયા માટે સક્રિય હોય છે અને RNA ઉત્પન્ન કરે છે.

C પટ્ટરચન : રંગસૂત્રોને DNAનું વિઘટન કરતી ચિકિત્સા પહેલાં આપી ત્યારબાદ જિમ્સા દ્વારા અભિરંજિત કરવામાં આવે છે. તેથી રંગસૂત્રકેન્દ્રી બંધારણીય વિષમરંગસૂત્રદ્રવ્ય ઘેરો રંગ ધારણ કરે છે. આ વિભેદક અભિરંજન રંગસૂત્રકેન્દ્રીય પ્રદેશમાં રહેલા સૅટેલાઇટ DNAનું ઝડપી પુન:તાપાનુશીતન(reanneling)નું પરિણામ છે. રંગસૂત્ર 1, 9 અને 16ની દ્વિતીયક ખાંચો (secondary constrictions) અને Y રંગસૂત્રની લાંબી ભુજાનો દૂરનો ખંડ અભિરંજિત થાય છે. આ પદ્ધતિ દ્વારા મનુષ્યનાં રંગસૂત્રોમાં રહેલી બહુરૂપતા(polymorphism)ની માહિતી મેળવી શકાય છે. ખરેખર તો C પટ્ટનું કદ વ્યક્તિએ વ્યક્તિએ જુદું જુદું હોય છે. આ તફાવત સૅટેલાઇટ DNAના જથ્થાના તફાવતને લઈને હોય છે.

R પટ્ટરચન : રંગસૂત્રોની પૂર્વચિકિત્સામાં થોડાક નાના ફેરફારો હોય છે અને Q અને G પટ્ટરચન-પદ્ધતિથી પ્રાપ્ત થતા પટ્ટાઓની ભાતથી ઊલટી હોય છે.

T પટ્ટરચન : આ પદ્ધતિ દ્વારા રંગસૂત્રોના કેટલાક અંતખંડીય (telomeric) પ્રદેશોનું અભિરંજન થાય છે.

અન્ય પટ્ટરચન-પદ્ધતિઓમાં ફૉલ્ગન અભિરંજક(F પટ્ટ)નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એક પદ્ધતિ પસંદગીમય રીતે કોષકેન્દ્રિકા આયોજકો(N પટ્ટ)ને અભિરંજિત કરે છે; જે રંગસૂત્રો 13, 14, 15, 21 અને 22ના સૅટેલાઇટમાં આવેલાં હોય છે.

રંગસૂત્ર-પટ્ટની પરખ દ્વારા નવાં બાહ્યાકારવિદ્યાકીય લક્ષણોનું સ્પષ્ટીકરણ થતાં તેનો ઉપયોગ મનુષ્યમાં રંગસૂત્રો અને રંગસૂત્રીય ભાગોની ઓળખ માટે થાય છે. અંતખંડ, રંગસૂત્રકેન્દ્ર અને ભુજાઓ સિવાય વિશિષ્ટ સીમાચિહનો(landmarks, જેઓ સુનિશ્ચિત પટ્ટ છે)નો ઉપયોગ ભુજાઓને વિવિધ પ્રદેશોમાં વિભાજિત કરવામાં થાય છે. આ પ્રદેશોને રંગસૂત્રકેન્દ્રથી અંતખંડ સુધી 1, 2, 3 અને 4 વડે દર્શાવવામાં આવે છે. કોઈ પણ રંગસૂત્રના ખંડ કે ચોક્કસ પટ્ટને ઓળખવા માટેનાં પરિણામો આ પ્રમાણે છે : (1) રંગસૂત્રનો ક્રમ, (2) ભુજાની સંજ્ઞા (p = ટૂંકી ભુજા, q = લાંબી ભુજા) અને (3) પ્રદેશ અને પટ્ટનો ક્રમ; દા.ત., 6p23 – રંગસૂત્ર 6ની ટૂંકી ભુજાનો પ્રદેશ 2, પટ્ટનો ક્રમ 3 સૂચવે છે.

પટ્ટરચન-પદ્ધતિના ઉપયોગથી પ્રત્યેક એકગુણિત (haploid) રંગસૂત્રના સેટમાં ભાજનાવસ્થામાં 320 પટ્ટ ઓળખાયા છે. જોકે સમવિભાજનની પશ્ચ-પૂર્વાવસ્થા અને પૂર્વ-ભાજનાવસ્થામાં 1,256 જેટલા પટ્ટ ઓળખી શકાયા છે.

પટ્ટરચન-પદ્ધતિઓ – ખાસ કરીને G પટ્ટરચન-પદ્ધતિ સસ્તન, વિહગ, સરીસૃપ અને ઉભયજીવીઓનાં રંગસૂત્રોના વિશ્લેષણમાં મહત્વનું સાધન બની છે. જોકે વનસ્પતિરંગસૂત્રોમાં G પટ્ટ જોવા મળતા નથી. વનસ્પતિ-રંગસૂત્રોની વધારે સઘનતાને કારણે આ G પટ્ટની ગેરહાજરી જોવા મળે છે. આ સઘનતા પ્રત્યેક એકમ લંબાઈએ વધારે DNA દ્રવ્યને કારણે હોવાની શક્યતા છે.

વૃંદા ઠાકર

બળદેવભાઈ પટેલ