พันธุศาสตร์

พันธุศาสตร์คือการศึกษาพันธุกรรม กระบวนการของพ่อแม่ที่ถ่ายทอดยีนบางตัวให้ลูก รูปร่างหน้าตาของบุคคล เช่น ส่วนสูง สีผม สีผิว และสีตา ถูกกำหนดโดยยีน ลักษณะอื่นๆ ที่ได้รับผลกระทบจากกรรมพันธุ์ ได้แก่

• โอกาสที่จะติดโรคบางชนิด
• ความสามารถทางจิต
• พรสวรรค์ทางธรรมชาติ

ลักษณะผิดปกติ (ความผิดปกติ) ที่ถ่ายทอดผ่านครอบครัว (สืบทอด) อาจ:

• ไม่มีผลกระทบต่อสุขภาพหรือความเป็นอยู่ที่ดีของคุณ ตัวอย่างเช่น ลักษณะนี้อาจทำให้มีขนสีขาวเป็นหย่อมหรือติ่งหูที่ยาวกว่าปกติ
• มีผลเพียงเล็กน้อย เช่น ตาบอดสี
• มีผลอย่างมากต่อคุณภาพหรืออายุขัยของคุณ

สำหรับความผิดปกติทางพันธุกรรมส่วนใหญ่ ขอแนะนำให้ปรึกษาทางพันธุกรรม คู่รักหลายคู่อาจต้องการขอการวินิจฉัยก่อนคลอดหากมีความผิดปกติทางพันธุกรรม

มนุษย์มีเซลล์ที่มีโครโมโซม 46 อัน ประกอบด้วยโครโมโซม 2 อันที่กำหนดเพศ (โครโมโซม X และ Y) และโครโมโซม nonsex (autosomal) 22 คู่ เพศชายคือ "46,XY" และเพศหญิงคือ "46,XX" โครโมโซมประกอบด้วยข้อมูลทางพันธุกรรมที่เรียกว่าดีเอ็นเอ โครโมโซมแต่ละอันประกอบด้วยส่วนของ DNA ที่เรียกว่ายีน ยีนนำข้อมูลที่ร่างกายต้องการเพื่อสร้างโปรตีนบางชนิด

โครโมโซมออโตโซมแต่ละคู่มีโครโมโซมหนึ่งอันจากแม่และอีกหนึ่งโครโมโซมจากพ่อ โครโมโซมแต่ละคู่มีข้อมูลเหมือนกัน นั่นคือโครโมโซมแต่ละคู่มียีนเหมือนกัน บางครั้งยีนเหล่านี้มีความแตกต่างกันเล็กน้อย การแปรผันเหล่านี้เกิดขึ้นในลำดับดีเอ็นเอน้อยกว่า 1% ยีนที่มีรูปแบบเหล่านี้เรียกว่าอัลลีล

รูปแบบเหล่านี้บางส่วนอาจส่งผลให้เกิดยีนที่ผิดปกติได้ ยีนที่ผิดปกติอาจนำไปสู่โปรตีนผิดปกติหรือปริมาณโปรตีนปกติผิดปกติ ในโครโมโซมออโตโซมคู่หนึ่ง มียีนแต่ละตัวสองชุด หนึ่งชุดจากพ่อแม่แต่ละคน หากยีนตัวใดตัวหนึ่งผิดปกติ ยีนอีกตัวหนึ่งอาจสร้างโปรตีนเพียงพอเพื่อไม่ให้เกิดโรค เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ยีนที่ผิดปกติจะเรียกว่าด้อย ยีนด้อยได้รับการสืบทอดมาทั้งในรูปแบบ autosomal recessive หรือ X-linked หากมียีนผิดปกติอยู่สองสำเนา โรคอาจเกิดขึ้นได้

อย่างไรก็ตาม หากจำเป็นต้องมียีนผิดปกติเพียงยีนเดียวในการทำให้เกิดโรค ก็จะนำไปสู่ความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เด่นชัด ในกรณีของความผิดปกติที่ครอบงำ หากยีนผิดปกติตัวใดตัวหนึ่งสืบทอดมาจากแม่หรือพ่อ เด็กก็มีแนวโน้มว่าจะเป็นโรคนี้

คนที่มียีนผิดปกติเรียกว่า heterozygous สำหรับยีนนั้น หากเด็กได้รับยีนโรคด้อยผิดปกติจากพ่อแม่ทั้งสอง เด็กจะแสดงโรคและจะเป็นโฮโมไซกัส (หรือเฮเทอโรไซกัสแบบผสม) สำหรับยีนนั้น

ความผิดปกติทางพันธุกรรม

โรคเกือบทั้งหมดมีองค์ประกอบทางพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม ความสำคัญขององค์ประกอบนั้นแตกต่างกันไป ความผิดปกติที่ยีนมีบทบาทสำคัญ (โรคทางพันธุกรรม) สามารถจำแนกได้ดังนี้:

• ข้อบกพร่องของยีนเดี่ยว
• ความผิดปกติของโครโมโซม
• หลายปัจจัย

ความผิดปกติของยีนเดี่ยว (เรียกอีกอย่างว่าโรคเมนเดเลียน) เกิดจากข้อบกพร่องในยีนหนึ่งโดยเฉพาะ ข้อบกพร่องของยีนเดี่ยวนั้นหายาก แต่เนื่องจากมีความผิดปกติของยีนเดี่ยวที่ทราบกันดีอยู่แล้วหลายพันตัว ผลกระทบที่รวมกันจึงมีความสำคัญ

ความผิดปกติของยีนเดี่ยวมีลักษณะเฉพาะจากการสืบทอดในครอบครัว มี 6 รูปแบบพื้นฐานของการถ่ายทอดยีนเดี่ยว:

• autosomal เด่น
• autosomal ถอย
• X-เชื่อมโยงที่โดดเด่น
• X-เชื่อมโยงถอย
• มรดก Y-linked
• มรดกของมารดา (ไมโตคอนเดรีย)

ผลที่สังเกตได้ของยีน (การปรากฏตัวของความผิดปกติ) เรียกว่าฟีโนไทป์

ในมรดกที่โดดเด่น autosomal ความผิดปกติหรือความผิดปกติมักจะปรากฏในทุกชั่วอายุคน ทุกครั้งที่พ่อแม่ที่ได้รับผลกระทบไม่ว่าจะเป็นชายหรือหญิงมีลูก เด็กนั้นมีโอกาส 50% ที่จะเป็นโรคนี้

คนที่มียีนโรคถอยหนึ่งสำเนาเรียกว่าพาหะ ผู้ให้บริการมักไม่มีอาการของโรค แต่ยีนนี้มักพบได้โดยการทดสอบในห้องปฏิบัติการที่มีความละเอียดอ่อน

ในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบด้อย autosomal ผู้ปกครองของบุคคลที่ได้รับผลกระทบอาจไม่แสดงโรค (พวกเขาเป็นพาหะ) โดยเฉลี่ยแล้ว โอกาสที่ผู้ปกครองที่เป็นพาหะจะมีบุตรที่เป็นโรคนี้อยู่ที่ 25% ในการตั้งครรภ์แต่ละครั้ง เด็กชายและหญิงมีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบเท่าเทียมกัน เพื่อให้เด็กมีอาการของโรค autosomal recessive เด็กต้องได้รับยีนผิดปกติจากพ่อแม่ทั้งสอง เนื่องจากความผิดปกติแบบถอยกลับส่วนใหญ่เกิดขึ้นได้ยาก เด็กจึงมีความเสี่ยงที่จะเป็นโรคถอยมากขึ้นหากพ่อแม่มีความเกี่ยวข้องกัน บุคคลที่เกี่ยวข้องมีแนวโน้มที่จะได้รับยีนที่หายากเหมือนกันจากบรรพบุรุษร่วมกัน

ในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบ X-linked recessive โอกาสที่จะเกิดโรคในเพศชายจะสูงกว่าเพศหญิงมาก เนื่องจากยีนผิดปกตินั้นอยู่บนโครโมโซม X (ตัวเมีย) ตัวผู้จึงไม่ถ่ายทอดไปยังลูกชายของตน (ผู้ที่จะได้รับโครโมโซม Y จากบรรพบุรุษ) อย่างไรก็ตามพวกเขาส่งให้ลูกสาวของพวกเขา ในเพศหญิง การมีอยู่ของโครโมโซม X ปกติหนึ่งตัวจะปกปิดผลกระทบของโครโมโซม X กับยีนที่ผิดปกติ ดังนั้น ลูกสาวเกือบทั้งหมดของชายที่ได้รับผลกระทบจึงดูเหมือนปกติ แต่ล้วนเป็นพาหะของยีนที่ผิดปกติ ทุกครั้งที่ลูกสาวเหล่านี้ให้กำเนิดลูกชาย มีโอกาส 50% ที่ลูกชายจะได้รับยีนที่ผิดปกติ

ในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่มีการเชื่อมโยง X ยีนที่ผิดปกติจะปรากฏในเพศหญิงแม้ว่าจะมีโครโมโซม X ปกติอยู่ก็ตาม เนื่องจากผู้ชายส่งโครโมโซม Y ไปให้ลูกชาย ผู้ชายที่ได้รับผลกระทบจะไม่ส่งผลกระทบต่อลูกชาย ลูกสาวทั้งหมดของพวกเขาจะได้รับผลกระทบอย่างไรก็ตาม ลูกชายหรือลูกสาวของหญิงที่ได้รับผลกระทบจะมีโอกาสเป็นโรค 50%

ตัวอย่างความผิดปกติของยีนเดี่ยว

ถอยอัตโนมัติ:

• การขาด ADA (บางครั้งเรียกว่าโรค "boy in a bubble")
• การขาด Alpha-1-antitrypsin (AAT)
• ซิสติก ไฟโบรซิส (CF)
• ฟีนิลคีโตนูเรีย (PKU)
• โรคโลหิตจางเซลล์เคียว

X-เชื่อมโยงถอย:

• Duchenne กล้ามเนื้อ dystrophy
• ฮีโมฟีเลีย A

เด่น autosomal:

• ไขมันในเลือดสูงในครอบครัว
• มาร์แฟนซินโดรม

X-linked ที่โดดเด่น:

มีความผิดปกติเพียงไม่กี่อย่างที่หายากเท่านั้นที่มีผลเหนือกว่า X-linked หนึ่งในนั้นคือโรคกระดูกอ่อน hypophosphatemic หรือที่เรียกว่าโรคกระดูกอ่อนที่ทนต่อวิตามินดี

ความผิดปกติของโครโมโซม

ในความผิดปกติของโครโมโซม ข้อบกพร่องเกิดจากการมียีนที่มากเกินไปหรือขาดหายไปในโครโมโซมหรือส่วนโครโมโซมทั้งหมด

ความผิดปกติของโครโมโซม ได้แก่

• กลุ่มอาการไมโครดีเลชั่น 22q11.2
• ดาวน์ซินโดรม
• กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์
• เทิร์นเนอร์ซินโดรม

ความผิดปกติของพหุคูณ

โรคที่พบบ่อยส่วนใหญ่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ของยีนและปัจจัยต่างๆ ในสภาพแวดล้อม (เช่น การเจ็บป่วยในมารดาและการใช้ยา) ซึ่งรวมถึง:

• หอบหืด
• โรคมะเร็ง
• โรคหลอดเลือดหัวใจ
• โรคเบาหวาน
• ความดันโลหิตสูง
• โรคหลอดเลือดสมอง

ความผิดปกติที่เชื่อมโยงกับไมโตคอนเดรีย

ไมโตคอนเดรียเป็นโครงสร้างขนาดเล็กที่พบในเซลล์ส่วนใหญ่ของร่างกาย พวกเขามีหน้าที่ในการผลิตพลังงานภายในเซลล์ ไมโตคอนเดรียมี DNA ส่วนตัวของตัวเอง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความผิดปกติหลายอย่างเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลง (การกลายพันธุ์) ใน DNA ของไมโตคอนเดรีย เนื่องจากไมโตคอนเดรียมาจากไข่เพศเมียเท่านั้น ความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรียส่วนใหญ่จึงส่งต่อมาจากแม่

ความผิดปกติเกี่ยวกับ DNA ของไมโตคอนเดรียสามารถเกิดขึ้นได้ทุกเพศทุกวัย พวกเขามีอาการและอาการแสดงที่หลากหลาย ความผิดปกติเหล่านี้อาจทำให้:

• ตาบอด
• พัฒนาการล่าช้า
• ปัญหาทางเดินอาหาร
• สูญเสียการได้ยิน
• ปัญหาจังหวะการเต้นของหัวใจ
• ความผิดปกติของการเผาผลาญ
• ขนาดสั้น

ความผิดปกติอื่นๆ บางอย่างเรียกอีกอย่างว่าความผิดปกติของไมโตคอนเดรีย แต่ไม่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ใน DNA ของไมโตคอนเดรีย ความผิดปกติเหล่านี้มักเป็นข้อบกพร่องของยีนเดี่ยว พวกเขาปฏิบัติตามรูปแบบการสืบทอดแบบเดียวกันกับความผิดปกติของยีนเดี่ยวอื่นๆ ส่วนใหญ่เป็น autosomal recessive

โฮโมไซกัส; มรดก; เฮเทอโรไซกัส; รูปแบบการสืบทอด กรรมพันธุ์และโรค; มรดก; เครื่องหมายทางพันธุกรรม

• พันธุศาสตร์

Feero WG, Zazove P, Chen F. จีโนมทางคลินิก ใน: Rakel RE, Rakel DP, eds. หนังสือเรียนเวชศาสตร์ครอบครัว. ฉบับที่ 9 ฟิลาเดลเฟีย: เอลส์เวียร์; 2016:ตอนที่ 43

คอร์ฟ บีอาร์ หลักการทางพันธุศาสตร์ ใน: Goldman L, Schafer AI, eds. แพทย์โกลด์แมน-เซซิล. ฉบับที่ 26 ฟิลาเดลเฟีย: เอลส์เวียร์; 2020:ตอนที่ 35.

Scott DA, Lee B. วิธีการทางพันธุกรรมในเวชศาสตร์เด็ก ใน: Kliegman RM, St. Geme JW, Blum NJ, Shah SS, Tasker RC, Wilson KM, eds หนังสือเรียนวิชากุมารเวชศาสตร์ของเนลสัน. ฉบับที่ 21 ฟิลาเดลเฟีย: เอลส์เวียร์; 2020:ตอนที่ 95.