トリソミー：ダウン症候群と性染色体 - 生物学 - 2025

トリソミーは 3つの染色体の代わりに、通常のペアを運ぶ個人の染色体の状態です。二倍体では、正常な賦与は、種を定義する各染色体補体からの2つの染色体です。

染色体の1つだけの数の変化は異数性と呼ばれます。それが染色体の総数の変化を含んでいたら、それは本当の倍数性、つまりユーポリディでしょう。人間の体細胞にはそれぞれ46本の染色体があります。彼らが単一のトリソミーを持っているならば、彼らは47の染色体を持っているでしょう。

21番染色体にトリソミーを示す核型。米国エネルギー省のヒトゲノムプログラム。、ウィキメディア・コモンズ経由。

トリソミーは統計的に頻繁であり、保菌者にとって大きな変化を示します。彼らはまた人間で発生する可能性があり、複雑な病気や症候群に関連付けられています。

すべての人に知られている人間のトリソミーがあります。最も頻繁に参加し、最もよく知られているのは、いわゆるダウン症候群の最も一般的な原因である21番染色体のトリソミーです。

人間には、キャリアにとって大きな生理学的コストをもたらすトリソミーが他にもあります。その中には、X染色体のトリソミーがあります。これは、X染色体に苦しむ女性にとって大きな課題です。

生きている真核生物は、トリソミーを持つことができます。一般に、植物では、染色体数の異変（異数性）は、種の染色体補体数の増加よりもはるかに有害です。他の動物では、原則として異数性も複数の状態の原因です。

21番染色体トリソミー（ダウン症候群：47、+ 21）

ヒトの21番染色体のトリソミー（完全）は、二倍体体細胞における47染色体の存在を決定します。22ペアは44の染色体を提供し、21染色体のトリオはさらに3つを提供します。そのうちの1つは過剰です。つまり、「多すぎる」のは染色体です。

説明とちょっとした歴史

染色体21トリソミーは、ヒトで最も一般的な異数性です。同様に、このトリソミーもダウン症候群の最も一般的な原因です。ただし、他の体性トリソミーは21番染色体のものよりも一般的ですが、ほとんどは胚期では致死的となる傾向があります。

つまり、トリソミー21の胚は出産できますが、他のトリソミー胚は出産できません。さらに、この染色体は遺伝子頻度が低いため、第21染色体のトリソミーを持つ子どもの生後生存率ははるかに高くなります。

つまり、21番染色体はすべての中で最も小さい常染色体であるため、コピー数が増加する遺伝子はほとんどありません。

ダウン症候群は、1862年から1866年の期間にイギリスの医師ジョンラングドンダウンによって最初に説明されました。しかし、21番染色体との疾患は、約100年後に確立されました。フランスの研究者Marthe Gautier、Raymond Turpin、JèrômeLejeuneがこれらの研究に参加しました。

病気の遺伝的原因

21番染色体のトリソミーは2つの配偶子の結合によって引き起こされます。そのうちの1つは、21番染色体の全体または一部の複数のコピーのキャリアです。これには3つの方法があります。

最初の1つでは、親の1つで、減数分裂中の染色体21の非分離により、1つではなく2つの染色体21を持つ配偶子が生じます。非分離とは、「分離または分離の欠如」を意味します。21番染色体の単一のコピーで別の配偶子を結合することによって真のトリソミーを生じさせることができる配偶子です。

このトリソミーの他のあまり一般的でない原因は、いわゆるロバートソン転座です。その中で、21番染色体の長腕は別の染色体（通常14番）に転座します。これらの配偶子の1つと別の正常配偶子の結合により、正常な核型を持つ胚が生じます。

ただし、21番染色体からの遺伝物質の余分なコピーが存在し、これがこの疾患の十分な原因です。この症候群は、他の染色体異常やモザイク現象によって引き起こされることもあります。

モザイクでは、個体は正常な核型の細胞と、異常な核型（染色体21のトリソミック）の細胞と交互に存在します。

フェネニン配偶子の減数分裂、または卵形成の間の減数分裂の非分離。https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.pngから取得。ウィキメディア・コモンズ経由。

病気の症状

ダウン症候群の根本的な原因は、2番染色体ではなく21番染色体に3コピーの遺伝子が存在するため、一部の酵素の発現が増加することです。

この増加した発現は、個人の正常な生理機能の変化につながります。そのように影響を受ける酵素のいくつかは、スーパーオキシドジスムターゼと嚢胞形成ベータシンターゼを含みます。他の多くは、DNAの合成、一次代謝、および個人の認知能力に関連しています。

病気はさまざまなレベルで現れます。最も重要なものの1つであり、トリソミーの影響を受ける人の寿命を決定するのは、先天性心疾患です。

病気の個人を苦しめる他の状態には、とりわけ、胃腸管の異常、血液学的、内分泌学的、耳鼻咽喉科、および筋骨格障害、ならびに視覚異常が含まれる。

神経障害も重要であり、軽度から中程度の学習困難が含まれます。ダウン症候群の成人のほとんどはアルツハイマー病を発症します。

他の生命システムの診断と研究

ダウンの出生前診断はいくつかの方法で行うことができます。これには、超音波、絨毛膜絨毛サンプリングおよび羊水穿刺が含まれます。どちらも染色体数に使用できますが、特定のリスクが伴います。

その他のより近代的なアッセイには、FISH染色体分析、その他の免疫組織学的手法、およびPCRによるDNA増幅に基づく遺伝的多型性テストが含まれます。

げっ歯類の系における21番染色体のトリソミーの研究により、人間を実験することなく症候群を分析することができました。このようにして、遺伝子型/表現型の関係が安全かつ確実に分析されました。

同様に、戦略と治療薬のテストに進むことが可能であり、その後、ヒトで使用することができます。これらの研究で最も成功したげっ歯類モデルはマウスであることが判明しました。

ヒトの性染色体のトリソミー

一般に、性染色体の異数性は、人間の常染色体よりも医学的影響が少ない。人類のメスはXX、オスはXYです。

人間で最も一般的な性的トリソミーはXXX、XXY、XYYです。明らかに、YYY個人がいることはできません。XXXの個体は形態学的に女性ですが、XXYとXYYは男性です。

トリプルX症候群（47、XXX）

人間のXXXの個体は、余分なX染色体を持つ女性です。状態に関連する表現型は年齢によって異なりますが、一般に成人の個人は正常な表現型を示します。

統計的に言えば、1,000人に1人の女性がXXXです。XXXの女性に共通する表現型の特徴は、早期の成長と発達、そして異常に長い下肢です。

他のレベルでは、XXXの女性はしばしば聴覚障害または言語発達障害を持っています。青年期の終わりには、彼らは通常、社会的適応に関連する問題を克服し、生活の質が向上します。ただし、XXX女性の精神障害はXX女性よりも頻繁です。

女性では、X染色体の1つが個体の正常な発達中に不活性化されます。それらの2つはXXX女性で不活化されていると考えられています。しかし、トリソミーに起因する結果のほとんどは、遺伝的不均衡が原因であると考えられています。

これは、そのような不活性化が、特定の（またはすべての）遺伝子の発現の違いを回避するのに効率的または十分でないことを意味します。これは、分子の観点から、この疾患の最もよく研​​究されている側面の1つです。

他のトリソミーの場合と同様に、トリプルXトリソミーの出生前検出は、核型研究によって依然としてサポートされています。

クラインフェルター症候群（47、XXY）

これらの個体は、余分なX染色体を持つ種の男性であると言われています。異数性の兆候は個人の年齢によって異なり、通常、成人である場合にのみ診断されます。

これは、この性的異数性が常染色体のトリソミーによって引き起こされるものほど大きな影響を与えないことを意味します。

XXY成人男性は精子をほとんどまたはまったく生成せず、睾丸と小さな陰茎を持っているだけでなく、性欲も低下しています。彼らは平均よりも背が高いが、顔や体の毛も少ない。

乳房が肥大し（女性化乳房）、筋肉量が減少し、骨が弱くなることがあります。テストステロンの投与は通常、状態に関連するいくつかの内分泌学的側面の治療に役立ちます。

XYY症候群（47、XYY）

この症候群は、追加のY染色体を持つ人間種（XY）の男性によって経験されます。余分なY染色体の存在による影響は、他のトリソミーで見られるほど劇的ではありません。

XYYの個人は、表現型が男性で、規則的に背が高く、手足がわずかに伸びています。それらは通常量のテストステロンを生成し、以前考えられていたような特定の行動または学習の問題はありません。

多くのXYY個人は、染色体の状態を認識していません。それらは表現型的には正常であり、繁殖力もあります。

他の生物のトリソミー

植物における異数性の影響を分析し、異数性変化の影響と比較しました。一般に、1つまたはいくつかの染色体の数の変化は、染色体の完全なセットの変化よりも、個人の正常な機能により大きなダメージを与えます。

説明されている場合のように、表現の不均衡は違いの有害な影響を説明するようです。

参考文献

1. Herault、Y.、Delabar、JM、Fisher、EMC、Tybulewicz、VLJ、Yu、E.、Brault、V。（2017）ダウン症研究におけるげっ歯類モデル：影響と将来。Company of Biologists、10：1165-1186。土井：10.1242 / dmm.029728
2. khtar、F.、Bokhari、SRA2018。ダウン症（21トリソミー）。で：StatPearls。トレジャーアイランド（FL）：StatPearls Publishing; 2018年1月。入手可能：ncbi.nlm.nih.gov
3. Otter、M.、Schrander-Stumpel、CT、Curfs、LM（2010）トリプルX症候群：文献のレビュー。European Journal of Human Genetics、18：265-271。
4. Papavassiliou、P.、Charalsawadi、C.、Rafferty、K.、Jackson-Cook、C.（2014）Mosaicism for trisomy 21：レビュー。American Journal of Medical GeneticaパートA、167A：26–39。
5. Santorum、M.、Wright、D.、Syngelaki、A.、Karagioti、N.、Nicolaides、KH（2017）Trisomies 21、18、13のスクリーニングにおける第1学期の複合テストの精度産婦人科における超音波、49 ：714-720。
6. Tartaglia、NR、Howell、S.、Sutherland、A.、Wilson、R.、Wilson、L。（2010）Xトリソミーのレビュー（47、XXX）。Orphanet Journal of Rare Diseases、5、ojrd.com