مشاوره تاسیس آزمایشگاه سیتوژنتیک

تأسیس و تجهیر یک آزمایشگاه مولکولی سیتوژنتیک نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و رعایت چندین مرحله کلیدی است که شامل تجهیزات، پرسنل، مجوزها و فرآیندهای عملیاتی می‌باشد. در اینجا چند مرحله و نکته مهم برای تأسیس آزمایشگاه سیتوژنتیک آورده شده است:

1. برنامه‌ریزی و تحقیقات اولیه

• هدف‌گذاری و تخصص: در ابتدا باید مشخص کنید که آزمایشگاه شما در چه زمینه‌ای از سیتوژنتیک متمرکز خواهد بود، مثلاً تشخیص ناهنجاری‌های کروموزومی، سرطان‌شناسی، یا بیماری‌های ژنتیکی.
• استانداردها و مقررات: با قوانین محلی و بین‌المللی آشنا شوید. بسیاری از کشورها مجوزهای خاصی برای تأسیس و عملکرد آزمایشگاه‌های ژنتیکی دارند که باید از آن‌ها پیروی کنید.

2. تجهیزات و امکانات

• تجهیزات ضروری: برای آزمایشگاه سیتوژنتیک به تجهیزاتی مانند میکروسکوپ‌های فلورسانس، انکوباتور، سانتریفیوژ، تجهیزات کشت سلول، سیستم‌های تصویربرداری و نرم‌افزارهای تجزیه‌وتحلیل نیاز دارید.
• مواد مصرفی: مواد لازم برای آماده‌سازی نمونه‌ها شامل محیط‌های کشت، محلول‌های رنگ‌آمیزی کروموزومی، مواد تثبیت‌کننده و مواد شیمیایی مورد استفاده در پردازش نمونه‌ها هستند.
• آزمایشگاه استاندارد: نیاز به فضای مناسب برای انجام آزمایش‌های کشت سلولی، آماده‌سازی نمونه‌ها، و ذخیره‌سازی نمونه‌ها به صورت بهداشتی و ایمن دارید.

3. استخدام پرسنل متخصص

• کادر علمی و فنی: استخدام متخصصین سیتوژنتیک که در تفسیر نتایج کروموزومی و تکنیک‌های FISH، کاریوتایپینگ و PCR ماهر هستند، ضروری است.
• آموزش پرسنل: پرسنل فنی نیاز به آموزش مداوم در زمینه‌های جدید سیتوژنتیک و ژنتیک مولکولی دارند تا بتوانند با تکنولوژی‌های روز هماهنگ باشند.

4. مجوزها و استانداردها

• مجوزهای بهداشتی: کسب مجوز از سازمان‌های بهداشتی و ژنتیکی مربوطه برای آزمایشگاه ژنتیکی الزامی است. معمولاً نیاز به بازدید از مکان آزمایشگاه و بررسی استانداردهای بهداشتی دارید.
• گواهینامه‌های استاندارد: بسیاری از آزمایشگاه‌ها نیاز به گواهینامه‌های ISO و CLIA (در برخی کشورها) دارند که نشان‌دهنده رعایت استانداردهای جهانی در کارهای آزمایشگاهی است.

5. راه‌اندازی فرآیندهای آزمایشگاهی

• توسعه SOPs (استانداردهای عملیاتی): نوشتن و پیاده‌سازی پروتکل‌های عملیاتی استاندارد برای انجام آزمایش‌ها، پردازش نمونه‌ها، و تفسیر نتایج.
• کنترل کیفیت: برنامه‌ریزی برای انجام تست‌های کنترل کیفیت داخلی و خارجی به منظور اطمینان از دقت و صحت نتایج.

6. مشتری‌مداری و مدیریت آزمایشگاه

• نرم‌افزارهای مدیریت آزمایشگاه (LIMS): برای مدیریت نمونه‌ها، پیگیری سفارشات، و ثبت نتایج، نیاز به استفاده از سیستم‌های مدیریت اطلاعات آزمایشگاهی دارید.
• ارتباط با پزشکان و بیماران: فرآیندهای ارتباطی مؤثری برای ارائه نتایج و مشاوره به پزشکان و بیماران تنظیم کنید.

7. تحقیقات و توسعه

• بخش R&D: ایجاد بخش تحقیق و توسعه برای آزمایشگاه می‌تواند به توسعه تکنیک‌های جدید سیتوژنتیکی و همکاری با مؤسسات علمی و تحقیقاتی کمک کند.

بخش تشخیصی ژنتیک در آزمایشگاه ها

بخش ژنتیک در آزمایشگاه ها شامل دو زیرمجموعه مولکولی و سلولی (سیتوژنتیک) می باشد. این بخش با داشتن امکانات مجهز و پرسنل مجرب، خدمات ژنتیکی زیر را ارائه می دهد:

• آزمایشگاه سیتوژنتیک شامل چندین بخش مهم و کلیدی است که هر کدام وظایف خاصی در فرآیند تحلیل و تشخیص ناهنجاری‌های کروموزومی و ژنتیکی دارند. این بخش‌ها به صورت هماهنگ عمل می‌کنند تا نمونه‌های زیستی مورد آزمایش قرار گیرند و نتایج دقیق و علمی ارائه شود.
  1. بخش نمونه‌گیری و پردازش اولیه: این بخش مسئول جمع‌آوری و آماده‌سازی نمونه‌های زیستی مانند خون، مغز استخوان، مایع آمنیوتیک و بافت‌های دیگر است. در این مرحله نمونه‌ها به‌صورت مناسب برای انجام آزمایش‌های بیشتر پردازش می‌شوند. مرحله اولیه شامل کشت سلولی و فرآوری نمونه‌ها برای آماده‌سازی کروموزوم‌ها است.
  2. بخش کشت سلولی: در این بخش، نمونه‌های زیستی برای تکثیر سلولی تحت شرایط کنترل شده قرار می‌گیرند تا سلول‌ها به تعداد کافی برای تحلیل کروموزومی برسند. این مرحله حیاتی است و سلول‌ها باید به خوبی تکثیر شوند تا کروموزوم‌های قابل تحلیل به دست آیند. معمولاً از محیط‌های کشت خاصی استفاده می‌شود که رشد سلولی را تسهیل می‌کنند.
  3. بخش آماده‌سازی و رنگ‌آمیزی کروموزوم‌ها: پس از کشت سلول‌ها، کروموزوم‌ها جدا شده و برای مشاهده زیر میکروسکوپ آماده می‌شوند. این مرحله شامل استفاده از تکنیک‌های رنگ‌آمیزی مانند رنگ‌آمیزی G-banding یا Q-banding است که به تشخیص الگوهای باندی کروموزوم‌ها کمک می‌کند. این الگوها برای شناسایی تغییرات ساختاری و عددی کروموزوم‌ها حیاتی هستند.
  4. بخش میکروسکوپی و تصویربرداری: در این بخش، کروموزوم‌های رنگ‌آمیزی شده زیر میکروسکوپ‌های نوری یا فلورسانس بررسی می‌شوند. تکنسین‌ها و متخصصان سیتوژنتیک به دقت به تحلیل کروموزوم‌ها می‌پردازند و به دنبال ناهنجاری‌های عددی (مثل تریزومی) یا ساختاری (مثل جابجایی‌های کروموزومی) هستند. استفاده از میکروسکوپ فلورسانس برای تکنیک‌های FISH (Hybridization In Situ Fluorescent) نیز در این بخش انجام می‌شود.
  5. بخش تحلیل FISH: این تکنیک برای بررسی دقیق‌تر ناهنجاری‌های خاص کروموزومی استفاده می‌شود. در FISH، پروب‌های فلورسانس به نواحی خاصی از کروموزوم‌ها متصل می‌شوند و با استفاده از فلورسانس، نواحی تغییر یافته یا جابجا شده قابل شناسایی هستند. این بخش یکی از حساس‌ترین بخش‌های آزمایشگاه است و برای تشخیص‌های دقیق‌تر مانند سرطان‌های خونی و ناهنجاری‌های ژنتیکی کاربرد زیادی دارد.
  6. بخش تحلیل کاریوتایپینگ: این بخش مسئول تحلیل نهایی تصاویر کروموزومی است. کاریوتایپ به معنی دسته‌بندی و مرتب‌سازی کروموزوم‌ها بر اساس شکل و اندازه آن‌ها است. متخصصان سیتوژنتیک تصاویر کروموزومی را آنالیز کرده و ناهنجاری‌های عددی و ساختاری کروموزومی را تشخیص می‌دهند. این بخش برای تشخیص اختلالات ژنتیکی مانند سندرم داون و انواع سرطان‌ها حیاتی است.
  7. بخش ژنتیک مولکولی و PCR: در برخی آزمایشگاه‌های سیتوژنتیک، بخش ژنتیک مولکولی برای انجام تست‌های PCR و تکنیک‌های پیشرفته‌تر نیز وجود دارد. این بخش از تکنیک‌های مولکولی برای تحلیل دقیق‌تر ناهنجاری‌های ژنتیکی و جهش‌های خاص استفاده می‌کند. PCR (Polymerase Chain Reaction) برای تکثیر و تحلیل ژن‌های خاص استفاده می‌شود و می‌تواند تکمیل‌کننده نتایج کروموزومی باشد.
  8. بخش گزارش‌دهی و ثبت نتایج: پس از تحلیل کروموزومی و مولکولی، نتایج به صورت دقیق در سیستم‌های مدیریت آزمایشگاهی ثبت می‌شود و گزارش‌های نهایی تهیه می‌شود. این بخش مسئول ارسال نتایج به پزشکان معالج و ارائه مشاوره‌های ژنتیکی بر اساس نتایج است.

  این بخش‌ها به صورت یکپارچه عمل می‌کنند تا تشخیص‌های دقیق و علمی درباره ناهنجاری‌های ژنتیکی و کروموزومی ارائه دهند.

بخش تشخیصی مولکولی

علم مولکولی یکی از شاخه های مهم زیست شناسی است که به بررسی ساختار و عملکرد مولکول های زیستی مانند DNA، RNA و پروتئین ها می پردازد. آزمایشگاه مولکولی معمولا شامل چندین بخش از جمله بخش PCR است که هر کدام از آنها به انجام تکنیک های خاصی برای تحلیل نمونه های زیستی می پردازند. جهت دریافت مشاوره و راه اندازی و تجهیز آزمایشگاه مولکولی می توانید با ما تماس حاصل فرمایید.

بخش تشخیصی سیتوژنتیک

سیتوژنتیک علم مطالعه ساختمان و ترکیب کروموزوم هاست که در ارتباط با عملکرد سلول و وراثت ویژگی های فیزیکی و زیستی است. این بخش به شناسایی ناهنجاری های کروموزومی مرتبط با بسیاری از بیماری های ژنتیکی، نازایی، عقب ماندگی، ابهام جنسیتی، بدخیمی های خونی و سرطان ها کمک می کند. برای این منظور، از روش های مختلف سیتوژنتیک استفاده می شود که در ادامه هر تکنیک شرح داده شده است.

شاخص های مهم بخش تشخیصی سیتوژنتیک عبارتند از:

• استقرار سیستم مدیریت کیفیت در قالب استانداردهای ملی و ایزو (10002 +ISO 9001)، که به اطمینان از دقت و صحت نتایج آزمایش ها کمک می کند.
• نظارت مستمر بر کیفیت انجام آزمایش با توجه به کنترل کیفی داخلی و خارجی (در برخی موارد)، که به رفع خطاها و بهبود عملکرد آزمایشگاه منجر می شود.
• سرعت در انجام آزمایش ها، که به تسریع در تشخیص و درمان بیماران منجر می شود.
• تنوع قابل توجه در آزمایش ها، که به پاسخگوئي به نيازهاي گوناگون پزشکان و بيماران منجر مي شود.
• بهره مندی از کارکنان با حداقل مدرک تحصيلي کارشناسي ارشد و دکتري تخصصي در رشته هاي مرتبط و داراي دانش و تجربه لازم.
• بکارگیري تجهيزات و تکنولوژي روز دنيا

تاریخچه سیتوژنتیک

تاریخچه سیتوژنتیک را می توان به چند مرحله اصلی خلاصه کرد:

• مرحله اول: کشف کروموزوم ها: در سال ۱۸۴۲، دانشمند آلمانی والتر فلمینگ با استفاده از رنگ های قابل حل در آب، توانست ساختارهای رشته ای را در هسته سلول مشاهده کند و آنها را کروماتین نامید. در سال ۱۸۷۹، همین شخص با استفاده از رنگ های قابل حل در الکل، توانست کروماتین را در مرحله متافاز تقسیم سلول به صورت نوارهای جدا شده ببیند و آنها را کروموزوم نامید.

• مرحله دوم: نقش کروموزوم ها در وراثت: در سال ۱۸۶۵، دانشمند اتریشی گرگور مندل با انجام آزمایشات بر روی نخود فرنگی، قوانین اساسی وراثت را بیان کرد. در سال ۱۹۰۰، سه دانشمند مجزا به نام های هوگو د وریس، کارل کورنس و اریش فون تشرمارک، به طور مستقل از یکدیگر، کشف مندل را بازخوانی کردند. در سال ۱۹۰۲، دو دانشمند آمریکایی به نام های والتر ساتن و تئودور بورور، با مطالعه بر روی مگس ميوه خور، نشان دادند که قانون مندل با حرکت کروموزوم ها در تقسیم سلول همخوانی دارد.

• مرحله سوم: شناسایی ناهنجاری های کروموزومی: در سال ۱۹۵۶، دو دانشمند آمریکایی به نام های جو آندروز و آلبرت لیدبتر، با استفاده از تکنولوژی فتوگرافی، تعداد دقیق کروموزوم های انسان را به عدد ۴۶ مشخص کردند. در سال ۱۹۵۹، دو دانشمند فرانسوی به نام های جروم لژین و مارت پولان، با استفاده از روش باندینگ (نوارگذاری)، نخستین ناهنجاری کروموزومی انسان را شناسایی کردند. آنها نشان دادند که سندروم داون (Down Syndrome) دارای سه عدد  کروموزوم ۲۱ به جای ۲ عدد است.

• مرحله چهارم: توسعه سیتوژنتیک مولکولی: در سال ۱۹۸۶، دانشمند آمریکایی جان لندگرن، با استفاده از تکنیک هیبریداسیون فلورسانس درجا (FISH)، توانست کروموزوم های انسان را با استفاده از نشانگرهای DNA خاص رنگ بندی کند. این روش به شناسایی تغییرات جزئی در ساختار کروموزوم ها، مانند جابجایی، حذف، دوپلیکاسیون و … کمک کرد. در سال ۱۹۹۲، دانشمند آلمانی توماس کرایگ، با استفاده از تکنیک هیبریداسیون ژنومی مقایسه ای (CGH)، توانست تغییرات تعداد ژن در سطح ژنوم را بررسی کند. این روش به شناسایی حذف یا اضافه شدگی ژن ها در کروموزوم ها کمک کرد.

تکنیک‌های سیتوژنتیک

 برای شناسایی این تغییرات، آزمایشگاه سیتوژنتیک از روش های مختلفی استفاده می کند، مانند:

کاریوتایپ: روشی است که در آن تصویر کروموزوم های یک سلول را در مرحله متافاز تقسیم در زیر میکروسکوپ بردارند و آنها را بر اساس شکل، اندازه و الگوی نوارگذاری مرتب می کنند. این روش به شناسایی تغییرات تعداد یا ساختار کروموزوم ها، مانند آنيوپلوئيدي، ديس پلوئيدي، پلي پلوئيدي، جابجایي، حذف، اضافه شدگي و … کمک می کند.

باندینگ: روشی است که در آن با استفاده از رنگ های خاص، الگوهای نوارگذاری را بر روی کروموزوم ها ایجاد می کنند. این روش به تفکیک و شناسایی کروموزوم ها با استفاده از خصوصیات نوری آنها کمک می کند. باندینگ های مختلف با استفاده از حروف الفبا نام گذاری می شوند، مانند باند G، باند Q، باند C و …

تکنیک هیبریداسیون فلورسانس درجا: FISH (Fluorescence In Situ Hybridization)

روشی است که در آن نشانگرهای DNA با رنگ های فلورسانس به قسمت خاصی از کروموزوم متصل می شوند و با نور فلورسانس روشن می شوند. این روش به شناسایی تغییرات جزئی در ساختار کروموزوم ها، مانند جابجایي نامتعادل، حذف يا دوپليكاسيون يك قطعه كروموزوم، جابجایي يك قطعه كروموزوم به كروموزوم ديگر و … کمک می کند.

دورگه سازی ژنومی مقایسه‌ای CGH (Comparative Genomic Hybridization) :روشی است که در آن DNA نرمال و DNA ناهنجار با رنگ های مختلف علامت گذاری شده و با DNA کروموزوم های فشرده شده ترکیب metaphase spread) می شود. با استفاده از نور فلورسانس، نسبت رنگ های دیده شده بر روی هر قطعه از کروموزوم برابر با نسبت DNA نرمال و DNA ناهنجار است. این روش به شناسایی تغییرات تعداد ژن در سطح ژنوم.

دورگه سازی ژنومی مقایسه‌ای با متد میکروآرایه aCGH (Array Comparative Genomic Hybridization): یک تکنیک مبتنی بر میکروآرایه است که برای تشخیص تغییرات تعداد کپی ژنوم DNA استفاده می شود. aCGH می تواند اختلالات کروموزومی نامتعادل را که باعث افزایش یا کاهش مواد ژنتیکی در سلول ها می شود، شناسایی کند. aCGH برای تحقیقات بالینی در زمینه سیتوژنتیک قانونی، بیماری های نادر، سرطان و سلامت تولید مثل کاربرد دارد. روش aCGH به این صورت است که DNA نمونه (که ممکن است ناهنجار باشد) و DNA مرجع (که نرمال است) با رنگ های مختلف (معمولا قرمز و سبز) برچسب گذاری می شوند. سپس این دو DNA با هم ترکیب شده و به یک آرایه جامد که شامل DNA های هدف از نقاط مختلف ژنوم است، اضافه می شوند. با اندازه گیری نسبت رنگ های قرمز و سبز در هر نقطه از آرایه، می توان تغییرات تعداد کپی DNA را در آن نقطه تشخیص داد.

بیشتر بخوانید:شرایط تاسیس آزمایشگاه ویروس‌شناسی

aCGH دارای حساسیت و دقت بالاتر از روش های سنتی سیتوژنتیک است و می تواند تغییرات کروموزومی را در سطح کیلوباز (Kb) شناسایی کند. aCGH همچنین قادر است تغییرات کروموزومی را در تمام ژنوم به صورت همزمان بررسی کند. تفاوت بین دو متد aCGH و CGH: تفاوت بین aCGH و CGH در این است که aCGH از ریزآرایه های DNA به جای کروموزوم های متافازی برای هجین شدن DNA نمونه و مرجع استفاده می کند. این باعث می شود که aCGH دارای حساسیت و دقت بالاتر از CGH سنتی باشد و می تواند تغییرات تعداد کپی را در سطح کیلوباز شناسایی کند. همچنین aCGH قادر است تغییرات کروموزومی را در تمام ژنوم به صورت همزمان بررسی کند.

برای تأسیس و تجهیز یک آزمایشگاه سیتوژنتیک، نیاز به تجهیزات و دستگاه‌های تخصصی وجود دارد که امکان انجام آنالیزهای کروموزومی و ژنتیکی را فراهم می‌کنند. در زیر فهرستی از دستگاه‌های کلیدی که برای یک آزمایشگاه سیتوژنتیک ضروری هستند آورده شده است:

1. میکروسکوپ نوری

• میکروسکوپ‌های نوری با بزرگ‌نمایی بالا برای مشاهده کروموزوم‌ها در مراحل مختلف کاریوتایپینگ استفاده می‌شوند. این میکروسکوپ‌ها باید قابلیت ثبت و تصویربرداری از کروموزوم‌های رنگ‌آمیزی‌شده را داشته باشند.

2. میکروسکوپ فلورسانس

• این دستگاه برای تکنیک‌های FISH (Fluorescence In Situ Hybridization) ضروری است. میکروسکوپ فلورسانس امکان مشاهده پروب‌های فلورسانس متصل به نواحی خاصی از کروموزوم‌ها را فراهم می‌کند که برای شناسایی ناهنجاری‌های خاص کروموزومی بسیار حساس است.

3. انکوباتور کشت سلولی

• انکوباتورها برای نگهداری و رشد سلول‌ها در دما و شرایط خاص (معمولاً 37 درجه سانتی‌گراد و شرایط گاز CO₂) استفاده می‌شوند تا سلول‌ها برای بررسی کروموزومی آماده شوند.

4. سانتریفیوژ

• برای جداسازی سلول‌ها از نمونه‌های زیستی مانند خون و مغز استخوان، سانتریفیوژهای مختلف نیاز است. این دستگاه به فرآیند جدا کردن سلول‌ها و آماده‌سازی نمونه‌ها کمک می‌کند.

5. اتاق یا هود استریل کشت سلولی

• برای جلوگیری از آلودگی نمونه‌ها، نیاز به هودهای استریل با جریان هوا لامینار است تا فرآیند کشت سلولی در شرایط بهداشتی و بدون آلودگی انجام شود.

6. دستگاه کاریوتایپینگ

• دستگاه‌های تصویربرداری و نرم‌افزارهای کاریوتایپینگ برای آنالیز و مرتب‌سازی کروموزوم‌ها بر اساس شکل و اندازه ضروری هستند. این سیستم‌ها به متخصصان کمک می‌کنند که به‌طور دقیق ناهنجاری‌های عددی و ساختاری کروموزوم‌ها را شناسایی کنند.

7. دستگاه PCR (Polymerase Chain Reaction)

• برای تکثیر ژن‌های خاص و بررسی جهش‌های ژنتیکی از دستگاه‌های PCR استفاده می‌شود. این دستگاه امکان تقویت DNA و بررسی دقیق‌تر تغییرات ژنتیکی را فراهم می‌کند.

8. دستگاه Real-Time PCR (qPCR)

• برای آنالیزهای دقیق‌تر و سنجش کمی تغییرات ژنتیکی و ناهنجاری‌های خاص کروموزومی، دستگاه Real-Time PCR یا qPCR کاربرد زیادی دارد.

9. سیستم‌های ذخیره‌سازی داده (LIMS)

• سیستم‌های مدیریت اطلاعات آزمایشگاهی (LIMS) برای ذخیره‌سازی و پیگیری نتایج آزمایشگاهی و گزارش‌دهی به پزشکان استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها نقش مهمی در مدیریت داده‌ها و نمونه‌ها در آزمایشگاه دارند.

10. دستگاه‌های اتوماتیک رنگ‌آمیزی کروموزوم‌ها

• دستگاه‌هایی که به‌صورت خودکار کروموزوم‌ها را با تکنیک‌های مختلف (مانند G-banding) رنگ‌آمیزی می‌کنند، به صرفه‌جویی در زمان و دقت در آماده‌سازی نمونه‌ها کمک می‌کنند.

11. دستگاه فریز کردن سلول‌ها (Cryogenic Storage)

• برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت نمونه‌های سلولی، نیاز به دستگاه‌های فریز کننده سلول‌ها در دماهای بسیار پایین (مانند -80 درجه سانتی‌گراد) وجود دارد.

12. دستگاه تحلیل FISH

• سیستم‌های تحلیل FISH برای بررسی و تفسیر نتایج تکنیک‌های FISH به کار می‌روند. این دستگاه‌ها به‌طور دقیق نواحی پروب‌های فلورسانس را شناسایی و آنالیز می‌کنند.

13. دستگاه‌های آنالیز تصویری

• این دستگاه‌ها برای تجزیه‌وتحلیل تصاویر کروموزومی استفاده می‌شوند و نرم‌افزارهای آنالیز تصویر همراه آن‌ها برای تشخیص ناهنجاری‌ها کمک می‌کنند.

این تجهیزات برای راه‌اندازی یک آزمایشگاه سیتوژنتیک استاندارد و پیشرفته ضروری هستند و باید با دقت تهیه و نصب شوند تا تمامی فرآیندهای آزمایشگاهی به درستی انجام گیرد.

کلام آخر:

در این مقاله سعی شد تا مفاهیم سیتوژنتیک و تکنیک های مرتبط ذکر شود و شما را با آزمایشگاه سیتوژنتیک آشنا  کنیم. برای راه اندازی آزمایشگاه سیتوژنتیک و خرید انواع دستگاه ترمال سایکلر PCR می توانید با کارشناسان ما در ماناتک تماس حاصل فرمایید و مشاوره دریافت نمایید.