Genetyka

Genetyka to nauka o dziedziczności, czyli procesie przekazywania przez rodzica określonych genów swoim dzieciom. Wygląd osoby – wzrost, kolor włosów, kolor skóry i kolor oczu – jest determinowany przez geny. Inne cechy dotknięte dziedzicznością to:

• Prawdopodobieństwo zachorowania na określone choroby
• Zdolności umysłowe
• Naturalne talenty

Nienormalna cecha (anomalia), która jest przekazywana przez rodziny (dziedziczona) może:

• Nie wpływają na Twoje zdrowie ani samopoczucie. Na przykład ta cecha może po prostu powodować białą plamę włosów lub płatek ucha, który jest dłuższy niż normalnie.
• Mają tylko niewielki efekt, taki jak ślepota barw.
• Mają duży wpływ na jakość lub długość życia.

W przypadku większości zaburzeń genetycznych zaleca się poradnictwo genetyczne. Wiele par może również chcieć poszukać diagnozy prenatalnej, jeśli jedno z nich ma zaburzenie genetyczne.

Ludzie mają komórki z 46 chromosomami. Składają się z 2 chromosomów, które określają płeć (chromosom X i Y) oraz 22 par chromosomów niepłciowych (autosomalnych). Samce to „46,XY”, a kobiety „46,XX”. Chromosomy składają się z pasm informacji genetycznej zwanych DNA. Każdy chromosom zawiera odcinki DNA zwane genami. Geny niosą informacje potrzebne Twojemu organizmowi do wytworzenia określonych białek.

Każda para chromosomów autosomalnych zawiera jeden chromosom od matki i jeden od ojca. Każdy chromosom w parze zawiera w zasadzie te same informacje; oznacza to, że każda para chromosomów ma te same geny. Czasami występują niewielkie różnice w tych genach. Te zmiany występują w mniej niż 1% sekwencji DNA. Geny, które mają te odmiany, nazywane są allelami.

Niektóre z tych zmian mogą skutkować nieprawidłowym genem. Nieprawidłowy gen może prowadzić do nieprawidłowego białka lub nieprawidłowej ilości prawidłowego białka. W parze chromosomów autosomalnych znajdują się dwie kopie każdego genu, po jednej od każdego rodzica. Jeśli jeden z tych genów jest nieprawidłowy, drugi może wytworzyć wystarczającą ilość białka, aby żadna choroba się nie rozwinęła. Kiedy tak się dzieje, nieprawidłowy gen nazywany jest recesywnym. Mówi się, że geny recesywne są dziedziczone w sposób autosomalny recesywny lub sprzężony z chromosomem X. Jeśli obecne są dwie kopie nieprawidłowego genu, może rozwinąć się choroba.

Jeśli jednak do wywołania choroby potrzebny jest tylko jeden nieprawidłowy gen, prowadzi to do dominującego zaburzenia dziedzicznego. W przypadku zaburzenia dominującego, jeśli jeden nieprawidłowy gen jest odziedziczony po matce lub ojcu, dziecko prawdopodobnie wykaże chorobę.

Osoba z jednym nieprawidłowym genem nazywana jest heterozygotą dla tego genu. Jeśli dziecko otrzyma nieprawidłowy gen choroby recesywnej od obojga rodziców, dziecko wykaże chorobę i będzie homozygotyczne (lub heterozygotyczne złożone) dla tego genu.

ZABURZENIA GENETYCZNE

Prawie wszystkie choroby mają składnik genetyczny. Jednak znaczenie tego składnika jest różne. Zaburzenia, w których ważną rolę odgrywają geny (choroby genetyczne) można sklasyfikować jako:

• Defekty jednogenowe
• Zaburzenia chromosomowe
• Wieloczynnikowy

Zaburzenie jednogenowe (zwane również zaburzeniem Mendla) jest spowodowane defektem jednego konkretnego genu. Defekty pojedynczego genu są rzadkie. Ale ponieważ istnieje wiele tysięcy znanych zaburzeń pojedynczego genu, ich łączny wpływ jest znaczący.

Zaburzenia jednogenowe charakteryzują się tym, jak są przekazywane w rodzinach. Istnieje 6 podstawowych wzorców dziedziczenia pojedynczego genu:

• Autosomalna dominująca
• Autosomalny recesywny
• Dominacja sprzężona z chromosomem X
• Recesywny sprzężony z chromosomem X
• Dziedziczenie sprzężone z Y
• Dziedziczenie matczyne (mitochondrialne)

Obserwowany efekt genu (pojawienie się zaburzenia) nazywany jest fenotypem.

W dziedziczeniu autosomalnym dominującym nieprawidłowości lub nieprawidłowości pojawiają się zwykle w każdym pokoleniu. Za każdym razem, gdy dotknięty chorobą rodzic, mężczyzna lub kobieta, ma dziecko, to dziecko ma 50% szans na odziedziczenie choroby.

Osoby z jedną kopią recesywnego genu choroby nazywane są nosicielami. Nosiciele zwykle nie mają objawów choroby. Ale gen często można znaleźć za pomocą czułych testów laboratoryjnych.

W dziedziczeniu autosomalnym recesywnym rodzice osoby dotkniętej chorobą mogą nie wykazywać choroby (są nosicielami). Średnio prawdopodobieństwo, że rodzice będący nosicielami mogą mieć dzieci, u których rozwinie się choroba, wynosi 25% w przypadku każdej ciąży. Dzieci płci męskiej i żeńskiej są jednakowo narażone. Aby dziecko miało objawy choroby autosomalnej recesywnej, musi otrzymać nieprawidłowy gen od obojga rodziców. Ponieważ większość zaburzeń recesywnych jest rzadka, dziecko jest bardziej narażone na chorobę recesywną, jeśli rodzice są spokrewnieni. Spokrewnione osoby częściej odziedziczyły ten sam rzadki gen od wspólnego przodka.

W dziedziczeniu recesywnym sprzężonym z chromosomem X prawdopodobieństwo zachorowania na tę chorobę jest znacznie większe u mężczyzn niż u kobiet. Ponieważ nieprawidłowy gen jest przenoszony na chromosomie X (żeńskim), mężczyźni nie przekazują go swoim synom (którzy otrzymają chromosom Y od swoich ojców). Jednak przekazują to swoim córkom. U kobiet obecność jednego normalnego chromosomu X maskuje skutki chromosomu X z nieprawidłowym genem. Tak więc prawie wszystkie córki chorego mężczyzny wyglądają normalnie, ale wszystkie są nosicielkami nieprawidłowego genu. Za każdym razem, gdy te córki rodzą syna, istnieje 50% szans, że syn otrzyma nieprawidłowy gen.

W dziedziczeniu dominującym sprzężonym z chromosomem X, nieprawidłowy gen pojawia się u kobiet, nawet jeśli obecny jest również prawidłowy chromosom X. Ponieważ samce przekazują chromosom Y swoim synom, chore samce nie będą miały dotkniętych synów. Jednak wszystkie ich córki zostaną dotknięte. Synowie lub córki dotkniętych chorobą kobiet będą mieli 50% szans na zachorowanie.

PRZYKŁADY ZABURZEŃ POJEDYNCZEGO GENU

Autosomalny recesywny:

• Niedobór ADA (czasami nazywany chorobą „chłopca w bańce”)
• Niedobór alfa-1-antytrypsyny (AAT)
• Mukowiscydoza (CF)
• Fenyloketonuria (PKU)
• Anemia sierpowata

Recesywny sprzężony z chromosomem X:

• Dystrofia mięśniowa Duchenne'a
• Hemofilia A

Autosomalna dominująca:

• Rodzinna hipercholesterolemia
• zespół Marfana

Dominacja sprzężona z chromosomem X:

Tylko kilka rzadkich zaburzeń ma dominację sprzężoną z chromosomem X. Jednym z nich jest krzywica hipofosforanowa, zwana także krzywicą odporną na witaminę D.

ZABURZENIA CHROMOSOMALNE

W zaburzeniach chromosomowych defekt jest spowodowany nadmiarem lub brakiem genów zawartych w całym chromosomie lub segmencie chromosomu.

Zaburzenia chromosomowe obejmują:

• Zespół mikrodelecji 22q11.2
• Zespół Downa
• Zespół Klinefeltera
• zespół Turnera

ZABURZENIA WIELOCZYNNIKOWE

Wiele z najczęstszych chorób jest spowodowanych interakcjami kilku genów i czynników w środowisku (na przykład choroby matki i leków). Obejmują one:

• Astma
• Rak
• Choroba wieńcowa
• Cukrzyca
• Nadciśnienie
• Udar mózgu

ZABURZENIA MITOCHONDRIALNE ZWIĄZANE Z DNA

Mitochondria to małe struktury znajdujące się w większości komórek organizmu. Odpowiadają za produkcję energii wewnątrz komórek. Mitochondria zawierają własne prywatne DNA.

W ostatnich latach wykazano, że wiele zaburzeń wynika ze zmian (mutacji) w mitochondrialnym DNA. Ponieważ mitochondria pochodzą wyłącznie z żeńskiego jaja, większość zaburzeń związanych z mitochondrialnym DNA jest przekazywana przez matkę.

Zaburzenia związane z mitochondrialnym DNA mogą pojawić się w każdym wieku. Mają wiele różnych objawów i oznak. Zaburzenia te mogą powodować:

• Ślepota
• Opóźnienie rozwoju
• Problemy żołądkowo-jelitowe
• Ubytek słuchu
• Problemy z rytmem serca
• Zaburzenia metaboliczne
• Niski wzrost

Niektóre inne zaburzenia są również znane jako zaburzenia mitochondrialne, ale nie obejmują mutacji w mitochondrialnym DNA. Zaburzenia te są najczęściej defektami pojedynczego genu. Mają taki sam wzór dziedziczenia, jak inne zaburzenia pojedynczego genu. Większość jest autosomalna recesywna.

Homozygota; Dziedzictwo; heterozygotyczny; Wzorce dziedziczenia; Dziedziczność i choroba; dziedziczne; Markery genetyczne

• Genetyka

Feero WG, Zazove P, Chen F. Genomika kliniczna. W: Rakel RE, Rakel DP, wyd. Podręcznik Medycyny Rodzinnej. 9. wydanie. Filadelfia, Pensylwania: Elsevier; 2016:rozdz. 43.

Korf BR. Zasady genetyki. W: Goldman L, Schafer AI, wyd. Medycyna Goldman-Cecilcil. 26. wyd. Filadelfia, Pensylwania: Elsevier; 2020:rozdz. 35.

Scott DA, Lee B. Podejście genetyczne w medycynie dziecięcej. W: Kliegman RM, St. Geme JW, Blum NJ, Shah SS, Tasker RC, Wilson KM, wyd. Podręcznik Pediatrii Nelsona. Wyd. 21. Filadelfia, Pensylwania: Elsevier; 2020:rozdz. 95.