İnsan kromozom preparatlarının bilgisayar destekli sitogenetik analizleri ve düşük maliyetli sistem tasarımı

Abstract

Kromozom yapılarında görülen anormallikler perinatal ölümlere veya gelişimsel anomalilere neden olmaktadır. Sitogenetik analiz (kromozom analizi, karyotip analizi) down sendromu başta olmak üzere birçok kromozomal anomalinin tanısında en çok kullanılan ve ilk başvurulan yöntemdir. Kromozom analizi hücrelerin metafaz aşamasında durdurulmasıyla yapılır. Çünkü kromozomların en iyi görüntülenebildiği aşamadır. Bundan dolayı kromozom analizi yapılabilmesi için metafaz plağı görüntülerine ihtiyaç vardır.Metafaz plakları elle kontrol edilen mikroskoplarda veya motorize mikroskoplarda bulunabilir. Motorize mikroskoplar yanlı tarama yapmadıkları için daha objektif sonuçların elde edilmesini sağlar. Ancak motorize mikroskoplar yüksek maliyetli olabilir ve parçaları kolay temin edilemeyebilir. Bu yüzden motorize, parçaları kolay temin edilebilir ve düşük maliyetli sistemler tercih edilmektedir. Bu çalışmada, insan metafaz kromozomlarının sınıflandırılmasında kullanılabilecek genetik tanı-destek sisteminin, elektro-mekanik ve kontrol yazılımı olarak tasarlanması, düşük maliyetli olarak üretilmesi ve analiz yazılımlarının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Kromozom analizi yapılabilmesi için gerekli metafaz plaklarını bulabilen bir otomatik metafaz bulucu tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda üretilen otomatik şaryo ile manuel mikroskopların motorize mikroskoba dönüştürülmesi hedeflenmiştir. Metafazları artefaktlardan ayırıp tespitini sağlayacak bir filtre de bu amaçla geliştirilmiştir. Kromozomların ön plana çıkmasını sağlayan yeni bir eşikleme yöntemi tanımlanmıştır. Karyotip analizi yapılırken dokunan ve çakışan kromozomların bölütlenmesi, bu kromozomların düzeltilmesi ve bulunan kromozomların benzerliklerine göre eşleştirilmesi sağlanmıştır. Tüm bu amaçlara ulaşmak için geliştirilen yazılımlar Türkçe dilinde yazılarak millileşme sürecine katkı sağlanmaya çalışılmıştır.

Abnormalities in chromosome structures cause perinatal mortality or developmental anomalies. Cytogenetic analysis (chromosome analysis, karyotype analysis) is the first and most commonly used method for diagnosis of many chromosomal anomalies, especially down syndrome. Chromosome analysis is performed by stopping cells in the metaphase stage which is the best stage to monitor chromosomes. Therefore, metaphase images are needed to perform chromosome analysis.Metaphase images could be found with either manual microscopes or motorized microscopes. Motorized microscopes provide to obtain more objective results since they do not partially scan. However motorized microscopes are generally high cost and components may not be available easily. Thus, motorized and low-cost systems which contain easily available components are preferred. In this study, it is aimed to design the genetic diagnosis-support system which can be used for classification of human metaphase chromosomes as electro-mechanical and control software, producing as low cost and to developing an analysis software. An automated metaphase finder design and production has been performed that can detect the necessary metaphase images for chromosome analysis. In this context, it is aimed to convert manual microscopes to motorized microscope with automatic carriage produced. A filter has also been developed to separate metaphases from artefacts and detect them in this scope. A novel thresholding method has been presented to bring chromosome to the fore. When karyotyping is performed, segmentation of touching and overlapping chromosomes, correction of these chromosomes and matching of similar chromosomes are provided. The software that is developed to achieve these goals has been written in Turkish language and contributed to the nationalization process.