ความผิดปกติทางพันธุกรรมได้รับการถ่ายทอดมาอย่างไร

การทำความเข้าใจรูปแบบของมรดก

ความผิดปกติทางพันธุกรรมเป็นสิ่งที่ดูเหมือนว่า: โรคที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน เมื่อโรคดังกล่าวได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม (แทนที่จะเป็นผลจากการกลายพันธุ์แบบสุ่ม) หมายความว่าโรคดังกล่าวจะถูกส่งต่อไปยังเด็กจากพ่อแม่หนึ่งหรือทั้งคู่ตามรูปแบบการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเฉพาะ

รูปแบบเหล่านี้กำหนดโดยยีนที่เกี่ยวข้อง ไม่ว่าจะมีพ่อแม่เพียงคนเดียวหรือทั้งสองคนที่มียีน ซึ่งอยู่บนโครโมโซม และปัจจัยอื่นๆการปรากฏตัวของการกลายพันธุ์ไม่ได้แปลว่าเป็นโรคที่เกี่ยวข้องเสมอไป ตัวอย่างเช่น โรคฮันติงตัน มะเร็งเต้านม และโรคภูมิต้านตนเองมีความเกี่ยวข้องกับยีนที่เฉพาะเจาะจง แต่บุคคลที่สืบทอดยีนเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องพัฒนาเงื่อนไขเหล่านี้

ในทางกลับกัน การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมบางอย่าง เช่น การกลายพันธุ์ที่เชื่อมโยงกับฮีโมฟีเลีย มักจะแสดงให้เห็นความผิดปกติ นอกจากนี้ สิ่งแวดล้อมสามารถส่งผลต่อระดับของการแสดงออกของการกลายพันธุ์ของยีน ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมในบางกรณีสมาชิกในครอบครัวที่มีการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมเหมือนกันอาจพบความผิดปกติที่สืบทอดมาค่อนข้างแตกต่างออกไป

การกลายพันธุ์ของยีน — รูปภาพ cdascher / Getty

รูปแบบของมรดก

รูปแบบของมรดกที่หลากหลายนั้นมาจากนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรีย Gregor Mendel ซึ่งค้นพบพวกมันในขณะที่ทำงานกับลูกผสมถั่วลันเตาในปี ค.ศ. 1800 Mendel บางครั้งเรียกว่าบิดาแห่งพันธุศาสตร์สมัยใหม่ ในทำนองเดียวกัน รูปแบบของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมสำหรับโรคที่มียีนเดี่ยวมักถูกอธิบายว่าเป็นเมนเดเลียน

ตามงานของ Mendel มีรูปแบบการสืบทอดที่แตกต่างกันห้ารูปแบบ: autosomal dominant, autosomal recessive, X-linked dominant, X-linked recessive และ mitochondrial

ปัจจัยหลักสองประการที่มีอิทธิพลต่อแนวโน้มที่บุคคลจะได้รับความผิดปกติทางพันธุกรรม:

ไม่ว่าสำเนาของยีนที่กลายพันธุ์หนึ่งชุด (จากพ่อแม่ฝ่ายใดฝ่ายหนึ่ง) จะถูกส่งต่อหรือไม่ว่าสำเนาสองชุด (หนึ่งจากพ่อแม่ทั้งสอง) จะถูกส่งต่อหรือไม่
ไม่ว่าการกลายพันธุ์จะเกิดขึ้นบนโครโมโซมเพศตัวใดตัวหนึ่ง (X หรือ Y) หรือโครโมโซมที่ไม่ใช่เพศหนึ่งใน 22 คู่ (เรียกว่าออโตโซม)

ออโตโซมอล โดมิแนนท์

ในความผิดปกติที่โดดเด่นของ autosomal จำเป็นต้องมียีนที่กลายพันธุ์เพียงสำเนาเดียวและเพศชายและเพศหญิงมีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบเท่าเทียมกัน เด็กที่มีผู้ปกครองที่มีโรค autosomal dominant มีความเสี่ยง 50% ที่จะเป็นโรคนี้ อย่างไรก็ตาม บางครั้งความผิดปกติเหล่านี้เกิดจากการกลายพันธุ์ใหม่และเกิดขึ้นในผู้ที่ไม่มีประวัติครอบครัวตัวอย่างของความผิดปกติที่โดดเด่นของ autosomal ได้แก่ โรคฮันติงตันและกลุ่มอาการมาร์แฟน

autosomal ถอย

ในความผิดปกติของ autosomal recessive มียีนกลายพันธุ์ทั้งสองสำเนาจากพ่อแม่แต่ละคน ผู้ที่มีสำเนาเพียงฉบับเดียวจะเป็นผู้ให้บริการขนส่ง ผู้ให้บริการจะไม่มีอาการหรืออาการผิดปกติใด ๆ อย่างไรก็ตาม พวกเขาสามารถถ่ายทอดการกลายพันธุ์ให้ลูกหลานได้

หากครอบครัวที่ทั้งพ่อและแม่มีการกลายพันธุ์ของความผิดปกติแบบถอยอัตโนมัติ โอกาสที่เด็กจะเป็นโรคนี้จะเป็นดังนี้:

ความเสี่ยง 25% ของการสืบทอดทั้งการกลายพันธุ์และมีความผิดปกติ
ความเสี่ยง 50% ที่จะได้รับสำเนาเพียงฉบับเดียวและกลายเป็นผู้ให้บริการ
ความเสี่ยง 25% ที่จะไม่สืบทอดการกลายพันธุ์เลย

ตัวอย่างของความผิดปกติแบบถอยอัตโนมัติรวมถึงซิสติกไฟโบรซิส, โรคเคียวเซลล์, โรคเทย์-แซคส์ และฟีนิลคีโตนูเรีย (PKU)

X-Linked Dominant

ความผิดปกติที่เด่นชัดของ X-linked เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนบนโครโมโซม X (เพศหญิง) ในผู้หญิงที่มีโครโมโซม X สองตัว จะมีการกลายพันธุ์ในยีนเพียงชุดเดียวจากสองสำเนาเพื่อให้มีความผิดปกติปรากฏขึ้น ในเพศชาย (ที่มีโครโมโซม X หนึ่งอันและโครโมโซม Y หนึ่งอัน) การกลายพันธุ์ในยีนเพียงชุดเดียวในแต่ละเซลล์ก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดความผิดปกติ

โดยส่วนใหญ่แล้ว ผู้ชายจะมีอาการรุนแรงกว่าความผิดปกติของ X-link มากกว่าในเพศหญิง อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะหนึ่งของมรดก X-linked คือบิดาไม่สามารถถ่ายทอดลักษณะเหล่านี้ให้บุตรของตนได้ Fragile X syndrome เป็นตัวอย่างของความผิดปกติที่เชื่อมโยง X-linked

X-เชื่อมโยงถอย

ในความผิดปกติของยีนด้อยที่เชื่อมโยงกับ X ยีนที่กลายพันธุ์เกิดขึ้นบนโครโมโซม X เนื่องจากผู้ชายมีโครโมโซม X หนึ่งโครโมโซมและโครโมโซม Y หนึ่งอัน ยีนที่กลายพันธุ์บนโครโมโซม X ก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้เกิดความผิดปกติทาง X-linked recessive

ในทางตรงกันข้าม ตัวเมียมีโครโมโซม X สองตัว ดังนั้นยีนที่กลายพันธุ์บนโครโมโซม X ตัวหนึ่งมักจะมีผลน้อยกว่ากับตัวเมีย เนื่องจากสำเนาที่ไม่กลายพันธุ์ในโครโมโซมอีกตัวจะตัดทอนผลกระทบส่วนใหญ่

อย่างไรก็ตาม ผู้หญิงที่มีการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมบนโครโมโซม X ตัวเดียวเป็นพาหะของความผิดปกตินั้น จากมุมมองทางสถิติ ลูกชายของเธอ 50% จะสืบทอดการกลายพันธุ์และพัฒนาความผิดปกติ ในขณะที่ 50% ของลูกสาวของเธอจะสืบทอดการกลายพันธุ์และกลายเป็นพาหะ ตัวอย่างของความผิดปกติแบบถอยที่เชื่อมโยงด้วย X ได้แก่ ฮีโมฟีเลียและตาบอดสีแดง-เขียว

ไมโตคอนเดรีย

ไมโตคอนเดรียเป็นโครงสร้างที่เรียกว่าออร์แกเนลล์ที่มีอยู่ในแต่ละเซลล์ของร่างกายซึ่งจะเปลี่ยนโมเลกุลให้เป็นพลังงาน ไมโตคอนเดรียนแต่ละตัวมี DNA จำนวนเล็กน้อย: การกลายพันธุ์ของ DNA นั้นมีส่วนรับผิดชอบต่อความผิดปกติของไมโตคอนเดรีย

ความผิดปกติของไมโตคอนเดรียนั้นถ่ายทอดมาจากมารดา: เฉพาะเพศหญิงเท่านั้นที่สามารถแบ่งปันการกลายพันธุ์ของไมโตคอนเดรียกับลูกหลานได้ เนื่องจากเซลล์ไข่มีส่วนทำให้ไมโตคอนเดรียเป็นตัวอ่อนที่กำลังพัฒนา เซลล์อสุจิไม่ได้

ภาวะที่เกิดจากการกลายพันธุ์ใน DNA ของไมโตคอนเดรียสามารถปรากฏในทุกชั่วอายุคนในครอบครัว และสามารถส่งผลกระทบต่อทั้งตัวผู้และตัวเมีย ตัวอย่างของความผิดปกติของ mitochondrial ที่สืบทอดมาคือ Leber hereditary optic neuropathy ซึ่งเป็นรูปแบบของการสูญเสียการมองเห็นอย่างกะทันหัน

รูปแบบการสืบทอดอื่น ๆ

นอกจากนี้ รูปแบบการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเมนทั้งห้ายังมีรูปแบบอื่นๆ อีกสองสามรูปแบบที่บางครั้งนักพันธุศาสตร์รู้จัก

ความผิดปกติที่เชื่อมโยง Y

เนื่องจากมีเพียงเพศชายเท่านั้นที่มีโครโมโซม Y มีเพียงเพศชายเท่านั้นที่สามารถได้รับผลกระทบและส่งต่อความผิดปกติที่เชื่อมโยง Y ลูกชายทุกคนที่มีความผิดปกติแบบ Y จะสืบทอดสภาพจากพ่อของพวกเขา ตัวอย่างของความผิดปกติที่เชื่อมโยงกับ Y ได้แก่ ภาวะมีบุตรยากของโครโมโซม Y และกรณีของ Swyer syndrome ซึ่งอัณฑะของผู้ชายไม่พัฒนาตามปกติ.

โคโดมิแนนซ์

การสืบทอด Codominant เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างยีนสองรุ่น ยีนแต่ละรุ่นเรียกว่าอัลลีล หากอัลลีลที่สืบทอดโดยผู้ปกครองไม่ตรงกัน อัลลีลที่โดดเด่นมักจะแสดงออก ในขณะที่ผลของอัลลีลอื่นที่เรียกว่าถอย จะอยู่เฉยๆ อย่างไรก็ตาม ในทาง codominance อัลลีลทั้งสองมีความโดดเด่น ดังนั้นจึงแสดงฟีโนไทป์ของอัลลีลทั้งสองตัวอย่างของภาวะโคโดมิแนนซ์คือการขาดสารแอนติทริปซินอัลฟ่า-1