Teknik Analisis dan Penyusunan Karyogram

Mohammad Rizki
mohammadrizki@unram.ac.id

FKIK Universitas Mataram

2026-07-23

Alur Workshop

  1. Struktur dan Klasifikasi Kromosom
  2. Pengantar Sitogenetika dan Analisis Kariotipe
  3. Prinsip Dasar Preparasi Kromosom
  4. Teknik Analisis dan Penyusunan Karyogram ← materi sesi ini

Sesi ini melanjutkan dari preparat metafase yang sudah jadi (hasil sesi 3) menuju karyogram yang siap diinterpretasi.

Tujuan Pembelajaran

Setelah sesi ini, peserta mampu:

  • Menjelaskan alur kerja dari citra metafase menuju karyogram tersusun
  • Melakukan penyusunan karyogram secara manual (cetak, gunting, tata)
  • Melakukan penyusunan karyogram secara digital menggunakan perangkat lunak sitogenetika
  • Membandingkan kelebihan dan keterbatasan metode manual vs digital
  • Membaca notasi hasil karyogram secara dasar (ISCN) untuk keperluan pelaporan

Dari Preparat ke Karyogram

Preparat metafase (sesi 3) dari darah tepi sesuai Lawce dan Brown (2017)

⬇ pemilihan sel metafase terbaik

Akuisisi citra (mikroskop / kamera digital)

⬇ analisis & penyusunan

Karyogram — 22 pasang autosom + kromosom seks tersusun berurutan

Kriteria Memilih Sel Metafase

Tidak semua sel metafase layak dianalisis. Sel yang dipilih idealnya:

  • Kromosom tersebar baik, tidak saling tumpang tindih berlebihan
  • Kontraksi optimal — tidak terlalu memanjang, tidak terlalu memendek
  • Pola pita (banding) jelas dan tajam bila menggunakan pewarnaan pita
  • Jumlah kromosom lengkap dalam satu bidang pandang
  • Bebas dari artefak (debris, tumpukan sel, kotoran preparat)

Prinsip Penyusunan Karyogram

Setiap kromosom yang teridentifikasi disusun berdasarkan aturan standar:

Prinsip Keterangan
Berpasangan Homolog dipasangkan (kecuali X-Y)
Diurutkan Grup A–G, dari terbesar ke terkecil
Orientasi seragam Lengan pendek (p) di atas, lengan panjang (q) di bawah
Sentromer sejajar Titik sentromer semua kromosom pada satu garis horizontal
Kromosom seks terpisah Diletakkan di posisi akhir (pasangan ke-23)

It is proposed that the autosomes first be ordered by placing the seven groups as nearly as possible in descending order of size

“A Proposed Standard System of Nomenclature of Human Mitotic Chromosomes (Denver, Colorado)” (1960)

Grup Kromosom

Grup A (kromosom 1–3)

  • Terbesar dari semua kromosom
  • Metasentrik (1, 3) hingga submetasentrik (2) — sentromer di tengah atau mendekati tengah
  • Paling mudah diidentifikasi karena ukurannya yang mencolok

Grup B (kromosom 4–5)

  • Besar, submetasentrik
  • Lengan p relatif pendek dibanding lengan q
  • Ukuran mirip satu sama lain, kadang perlu pola pita untuk membedakan dari grup C

Grup C (kromosom 6–12, X)

  • Grup terbesar jumlahnya (8 pasang) — paling menantang untuk disortir
  • Ukuran sedang, submetasentrik
  • Kromosom X dimasukkan ke sini, ukuran & morfologi mirip, X sering “tersembunyi”

Grup D (kromosom 13–15)

  • Ukuran sedang-kecil, akrosentrik (sentromer sangat dekat ujung)
  • Lengan p nyaris tidak terlihat
  • Memiliki satelit — struktur kecil di ujung lengan p yang terhubung constriction sekunder (gen rRNA)

Grup E (kromosom 16–18)

  • Kecil, metasentrik (16) hingga submetasentrik (17, 18)
  • Ukuran mulai jauh lebih kecil dari grup sebelumnya

Grup F (kromosom 19–20)

  • Kecil, metasentrik
  • Pasangan paling pendek yang masih metasentrik sempurna

Grup G (kromosom 21–22, plus kromosom Y)

  • Terkecil, akrosentrik
  • Kromosom 21 dan 22 punya satelit (mirip grup D tapi lebih kecil)
  • Kromosom Y akrosentrik tapi tanpa satelit — ini salah satu ciri pembeda utama Y dari 21/22

    Ciri pembeda antar-grup yang paling sering dipakai saat menyortir:

  • Ukuran total (panjang)
  • Rasio lengan p:q (posisi sentromer)
  • Ada/tidaknya satelit
  • Pola pita (bila menggunakan pewarnaan pita)

Dua Pendekatan Kerja

Gambar diambil dari “A Proposed Standard System of Nomenclature of Human Mitotic Chromosomes (Denver, Colorado)” (1960)

Manual

Cetak → gunting → tata

Kerja fisik langsung pada citra tercetak

Digital

Perangkat lunak analisis kariotipe

Kerja pada citra digital dengan bantuan sistem

Prinsip penyusunan yang sama — perbedaannya ada pada alat dan efisiensi kerja.

Teknik Manual

Alur Kerja Manual

  1. Cetak citra metafase (perbesaran memadai, resolusi tinggi)
  2. Gunting setiap kromosom individual dari citra
  3. Identifikasi grup berdasarkan ukuran dan posisi sentromer
  4. Tata (arrange) pasangan homolog sesuai grup A–G
  5. Tempel pada lembar kerja/karton sesuai format standar
  6. Beri label nomor pasangan dan grup

Teknik Menggunting dan Menata

  • Gunting menyusuri kontur kromosom, sisakan sedikit ruang di tepi agar bentuk tidak rusak
  • Sisihkan kromosom yang sulit diidentifikasi untuk dicocokkan terakhir (biasanya grup B, C paling menantang karena ukuran mirip)
  • Cocokkan pasangan berdasarkan:
    • Panjang total lengan
    • Posisi sentromer (rasio lengan p:q)
    • Pola pita bila tersedia
  • Tata dari kiri ke kanan, grup A → G, kemudian kromosom seks di akhir

Kelebihan & Keterbatasan Manual

Kelebihan

  • Melatih pemahaman morfologi secara langsung
  • Tidak bergantung pada perangkat/lisensi
  • Baik untuk tujuan edukasi dasar

Keterbatasan

  • Memakan waktu
  • Rawan kesalahan penataan (human error)
  • Sulit didokumentasikan/diarsipkan secara efisien
  • Tidak praktis untuk volume kasus tinggi

Teknik Digital

Alur Kerja Digital

  1. Akuisisi citra melalui kamera digital pada mikroskop
  2. Impor citra ke perangkat lunak analisis kariotipe
  3. Sistem melakukan deteksi otomatis batas tiap kromosom
  4. Klasifikasi otomatis/semi-otomatis berdasarkan ukuran, bentuk, dan pola pita
  5. Operator melakukan verifikasi dan koreksi manual bila diperlukan
  6. Karyogram tersusun otomatis, siap dicetak/diekspor sebagai laporan

Peran Perangkat Lunak Kariotipe

Perangkat lunak sitogenetika umumnya menyediakan:

  • Deteksi tepi (edge detection) untuk memisahkan kromosom dari latar
  • Algoritma pengenalan pola pita untuk klasifikasi grup
  • Fungsi drag-and-drop untuk koreksi manual oleh operator
  • Peningkatan citra (image enhancement) — kontras, ketajaman
  • Pembuatan laporan sesuai format standar laboratorium
  • Basis data pasien terintegrasi untuk pengarsipan

Catatan

Aplikasi KaryoMeasure karya Mahmoudi dan Mirzaghaderi (2023) dapat digunakan sebagai aplikasi analisis karyogram tidak berbayar

Contoh Penggunaan KaryoMeasure

Dengan aplikasi ini, kita dapat mengekstraksi parameter kuantitatif kromosom.

Contoh Parameter Kuantitatif Kromosom

“A Proposed Standard System of Nomenclature of Human Mitotic Chromosomes (Denver, Colorado)” (1960)

Kelebihan & Keterbatasan Digital

Kelebihan

  • Lebih cepat dan konsisten
  • Dokumentasi dan pengarsipan digital mudah
  • Mendukung volume kasus tinggi
  • Meminimalkan kesalahan manual

Keterbatasan

  • Membutuhkan investasi (terutama aplikasi berbayar)
  • Tidak sepenuhnya otomatis
  • Tetap memerlukan verifikasi manusia
  • Ketergantungan pada kualitas citra input

Manual vs Digital — Ringkasan

Aspek Manual Digital
Kecepatan Lambat Cepat
Konsistensi Bervariasi antar operator Lebih konsisten
Biaya alat Rendah Menengah–tinggi
Nilai edukatif Tinggi (pemahaman dasar) Sedang
Kesesuaian volume kasus Kasus terbatas Volume tinggi
Pengarsipan Manual/fisik Digital terintegrasi

Prinsip yang sama, alat yang berbeda — pemahaman manual memperkuat interpretasi hasil digital.

Interpretasi Hasil Karyogram

Membaca Karyogram yang Sudah Tersusun

Setelah tersusun, karyogram diperiksa untuk:

  • Jumlah total kromosom — normal 46
  • Kelengkapan pasangan tiap grup A–G
  • Struktur kromosom seks — 46,XX atau 46,XY
  • Ada/tidaknya penyimpangan jumlah (aneuploidi)
  • Ada/tidaknya penyimpangan struktur (delesi, translokasi, inversi, duplikasi)

Dasar Notasi ISCN

Notasi standar internasional (International System for Human Cytogenomic Nomenclature) untuk pelaporan hasil, contoh:

  • 46,XX — jumlah kromosom normal, perempuan
  • 46,XY — jumlah kromosom normal, laki-laki
  • 47,XY,+21 — trisomi 21 (tambahan satu kromosom 21)
  • 45,X — monosomi X

Notasi dasar ini cukup untuk penyimpangan numerik. Untuk penyimpangan struktural, ISCN memiliki format yang lebih lengkap — dibahas berikut.

Struktur Umum Notasi ISCN Lengkap

Format dasar penulisan sesuai McGowan-Jordan dkk. (2020):

[jumlah total kromosom], [kromosom seks], [deskripsi kelainan (jika ada)]

Contoh dengan kelainan struktural:

46,XX,del(5)(p15.2)

Komponen Arti
46 jumlah total kromosom
XX kromosom seks (perempuan)
del jenis kelainan struktural (delesi)
(5) kromosom yang terlibat (kromosom 5)
(p15.2) lokasi pita (band) tempat kelainan terjadi

Simbol dan Singkatan Penting

Simbol Arti Simbol Arti
+ / - tambahan / hilang satu kromosom utuh der derivative — kromosom hasil susunan ulang
p lengan pendek q lengan panjang
del delesi (hilang sebagian) dup duplikasi (sebagian berlebih)
inv inversi (segmen terbalik) t translokasi (pertukaran segmen)
i isokromosom r kromosom cincin (ring)
mar marker — kromosom tak teridentifikasi mos mosaik (dua populasi sel berbeda)
ter ujung lengan kromosom cen sentromer

Simbol digabung sesuai kebutuhan: contoh t(9;22)(q34;q11) menunjukkan translokasi antara kromosom 9 dan 22 pada pita yang disebutkan.

Contoh Notasi Lengkap dan Korelasi Klinis

Notasi ISCN Jenis Kelainan Korelasi Klinis
46,XX Normal Perempuan, tanpa kelainan
47,XY,+21 Trisomi (numerik) Sindrom Down
45,X Monosomi (numerik) Sindrom Turner
47,XXY Trisomi kromosom seks (numerik) Sindrom Klinefelter
47,XX,+18 Trisomi (numerik) Sindrom Edwards
45,XX,der(14;21)(q10;q10) Translokasi Robertsonian (struktural) Karier seimbang; risiko keguguran berulang/trisomi pada keturunan
46,XX,del(5)(p15.2) Delesi (struktural) Sindrom Cri du Chat

Nussbaum dkk. (2015)

Kesalahan Umum yang Perlu Dihindari

  • Memaksakan pasangan pada kromosom yang morfologinya tidak jelas
  • Salah menempatkan kromosom pada grup yang mirip ukurannya (khususnya grup B/C, atau D/G)
  • Tidak melakukan verifikasi ulang sebelum interpretasi akhir
  • Melaporkan hasil dari satu sel metafase saja tanpa konfirmasi sel tambahan

Sesi Praktik

Peserta akan berlatih:

  1. Menyusun karyogram secara manual dari lembar citra metafase yang disediakan
  2. Mencoba penyusunan secara digital menggunakan perangkat lunak
  3. Berlatih menuliskan notasi hasil dasar

Ringkasan

  • Penyusunan karyogram mengikuti prinsip yang sama baik manual maupun digital: berpasangan, berurutan grup A–G, orientasi seragam
  • Manual membangun pemahaman morfologi secara mendalam
  • Digital meningkatkan kecepatan, konsistensi, dan kemudahan dokumentasi
  • Interpretasi hasil memerlukan verifikasi cermat sebelum pelaporan notasi

Terima kasih

Referensi

“A Proposed Standard System of Nomenclature of Human Mitotic Chromosomes (Denver, Colorado).” 1960. Annals of Human Genetics 24 (Desember): 319–25. https://doi.org/10.1111/j.1469-1809.1960.tb01744.x.
Lawce, Helen J., dan Michael G. Brown. 2017. “Peripheral Blood Cytogenetic Methods.” The AGT Cytogenetics Laboratory Manual, advance online publication. https://doi.org/10.1002/9781119061199.ch3.
Mahmoudi, Shoaeib, dan Ghader Mirzaghaderi. 2023. “Tools for Drawing Informative Idiograms.” Dalam Plant Cytogenetics and Cytogenomics: Methods and Protocols, disunting oleh Tony Heitkam dan Sònia Garcia. Springer US. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-3226-0_31.
McGowan-Jordan, Jean, Ros J. Hastings, dan Sarah Moore, ed. 2020. ISCN 2020: An International System for Human Cytogenomic Nomenclature (2020) Reprint of ’Cytogenetic and Genome Research 2020, Vol. 160, No. 7-8’. S.Karger AG. https://doi.org/10.1159/isbn.978-3-318-06867-2.
Nussbaum, Robert L., Roderick R. McInnes, dan Huntington F. Willard. 2015. Thompson & Thompson Genetics in Medicine. 7 ed. Saunders Elsevier.