Genetics

Genetics · 4.3

家系分析入門

Introduction to pedigree analysis

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W4Practice / 実習
応用トピック
単一遺伝子疾患の遺伝形式
疾患
Leber先天黒内障ミトコンドリア病

🧠 を読む技術は「6つの遺伝形式それぞれが残す固有のパターン」を見分けることに尽きる、と読む。 か、罹患男女比はどうか、健康な親から罹患児が生まれうるか——これらの問いへの答えの組み合わせが、常染色体優性・劣性、X連鎖優性・劣性、Y連鎖、ミトコンドリア遺伝という6つの型を一意に絞り込む。加えて、という「古典的遺伝を混乱させる」現象を理解しなければ、につながる。

遺伝学の基本用語

用語 定義
ゲノム 細胞・生物の全
遺伝子 機能分子(RNA・タンパク質)をコードする
遺伝子座 染色体上の遺伝子の位置
遺伝子 遺伝子のバリアント
異なる表現型を生む2つを超える遺伝子をもつ遺伝子
集団内で最も頻度の高い遺伝子
遺伝子型の用語 定義 表記例
同一の遺伝子を2つもつ AA、aa、XᵃXᵃ、XᴬXᴬ
異なる遺伝子(正常+変異)を1つずつもつ Aa、XᵃXᴬ
(complex/compound heterozygote) 2つの異なる変異遺伝子をもつ a₁a₂
遺伝子のコピーを1つしかもたない(例:X連鎖遺伝子をもつ男性、PAR領域を除く) XᵃY
表現型の用語 定義
優性 状態でも発現する表現型
劣性 ホモ接合状態でのみ発現する表現型
異なる2つの遺伝子が両方とも発現する

遺伝子検査の適応

用途 内容
診断的/検査 直接変異検出による診断の確立・確認・除外、予後評価
中の胎児DNA

臨床で答えるべき4つの問い: ①染色体損傷(数的不一致:・トリソミー・染色体欠損;転座)、②遺伝子損傷(変異:欠失・・遺伝子増幅・微小重複等)、③DNA多型(・疾患感受性)、④外来性DNAの検出。

家系図の構築

=遺伝性疾患の遺伝形式(優性・劣性等)を判定するために用いる家族関係図。

手順:、②データの

家系図に記載すべき要素

要素 内容
①性別 男性・女性・性別不明
②表現型 健常/正常 vs 罹患(遺伝性疾患・異常を有する)
③保因者 一般に女性保因者をX連鎖疾患で明示(男児・女児の両方が存在する場合、父親が保因者と推定されるため)
④家族関係 婚姻、非嫡出子、
⑤子ども 妊娠、、子のない婚姻、不妊の証拠
⑥死亡 周産期死亡、流産(/人工流産)
⑦統合表記 性別不明の複数個体をまとめて表記(例:健常女性3名)
遺伝相談のきっかけとなった罹患者
遺伝相談を求めている本人
⑨番号付け 世代=ローマ数字(古い世代を上に)、個人=アラビア数字

💡 から読み取れるは「遺伝形式」と「遺伝子型」の2種類。 ①遺伝形式:常染色体性か性連鎖性(X/Y)か、優性か劣性か、ミトコンドリア性か。②遺伝子型:ホモ接合(aa、AA)・(Aa)・半接合(XY、X連鎖遺伝子は男性で1コピーのみ)のいずれか。

6つの遺伝形式の判別基準

①常染色体優性遺伝

②常染色体劣性遺伝

  • (2アレル)でのみ発現——は「保因者」と呼ばれる。
  • 健常な親から罹患児が生まれうる(両親とも保因者の場合)。
  • すべての世代に出現するとは限らない=
  • により発症頻度が上昇する。
  • 例:)、嚢胞性線維症鎌状赤血球症(β-グロビン)、(β-グロビン)。多くは酵素合成遺伝子・がん抑制遺伝子のによる。

③X連鎖優性遺伝

  • 罹患女性:罹患男性≈2:1
  • 罹患女性はホモ接合優性(XᴬXᴬ)または(XᴬXᵃ)、罹患男性は半接合(XᴬY)。
  • 罹患男性(正常な配偶者との間)に罹患息子はいない(父から息子へY染色体しか伝わらないため)。
  • 罹患女性の子は両性とも罹患しうる
  • 例:(PHEX、vitamin D抵抗性くる病)、)、(FMR1)。

④X連鎖劣性遺伝

  • 罹患男性が罹患女性よりはるかに多い
  • 罹患女性はホモ接合(XᵃXᵃ、稀)、罹患男性は半接合(XᵃY)。
  • :罹患男性の母・娘は無症候性保因者、息子は健常。罹患女性の父・全息子は罹患、娘は無症候性保因者。
  • 例:)、(複数の型)、血友病A・B(第VIII・IX因子)。

⑤Y連鎖遺伝

  • 男性のみ罹患、男性から男性へのみ伝達
  • 罹患男性の父も罹患(を除く)。
  • 罹患男性のすべての息子が罹患
  • すべての世代に出現=
  • 例:SRY。はY染色体上に位置するが遺伝しない(ただし=ICSIを介せば例外的に伝達しうる)。

⑥ミトコンドリア(母系)遺伝

  • 母親からのみ遺伝する。
  • 罹患女性は全ての子に疾患を伝達する。
  • 罹患男性は子に伝達しない
  • 例:(多様なmtDNA変異)。

⚠️ 同じ疾患名でも複数の遺伝子座・遺伝形式をとりうる——を忘れると断につながる。 AD・AR・XD・XRいずれの例示疾患も、実際には複数の異なる遺伝子の変異が原因となりうる(04-1-monogenic-inheritance参照)——「この疾患名だからこの遺伝形式」と単純に決めつけてはならない。

メンデル遺伝を修飾する現象

古典的比を乱す要因:の変動、

浸透率

定義: ある遺伝子型が実際に形質として発現する確率——な集団研究で定義される必要がある。

P(%) = 臨床的に罹患している個体数 ÷ 数 × 100

の変動は優性遺伝で典型的(劣性遺伝では稀)で、世代間の「飛び越し(skipping)」を生みうる。完全浸透=P100%、=P<100%。

💡 の「説明」は3通り——・環境・年齢。 同じ変異アレルをもっていても発症しない理由として、①他のの影響、②環境因子、③年齢(加齢依存性の)が考えられる。

症例:——常染色体優性。 GLI3遺伝子(転写)を含む複数の遺伝子の変異が原因になりうる。の計算例:65人が実際に罹患している場合、P(%) = 5/6×100 = 83%

症例:—— HFE遺伝子の変異が原因。男性では40歳前後で発症するが、女性では月経・出産による鉄喪失が症状発現を遅らせる——同じ遺伝子型でも性別により発現のタイミングが異なる好例。

表現度の変動

同一遺伝子型の個体間で、症状の有無ではなく程度が異なる現象——そのものを記述する。症例:では指・趾の本数が個体ごとに異なる(変動が同一疾患内で共存しうる)。

変動は「別の現象」——は0か1か、は程度の連続体。 古典的遺伝(全員が同じ表現型)→(一部は無症状)→変動(症状の程度が個体ごとに違う)→両方が変動、という4パターンが同じ遺伝子型から生まれる表現型の多様性を説明する。

表現型模写

環境要因が、特定の遺伝子型による表現型と見分けがつかない症状・形質を誘発する現象。

表現型 環境要因による 対応する
曝露 8番染色体連鎖の(きわめて稀)
難聴 風疹感染 Cx26遺伝子変異(
神経発達障害・葉酸投与で治癒する脳葉酸欠乏症 (XR、MECP2変異)——葉酸治療には反応しない
失明 風疹感染、 (Leber congenital amaurosis、、複数病型)

⚠️ を見逃すと「遺伝形式の誤判定」につながる——臨床像だけでは遺伝子型を確定できない。 によるは環境要因だが、稀なと臨床的に区別がつかない——家族歴・曝露歴の聴取なしにパターンだけで判断するとにつながる。

新規変異と父親年齢

常染色体優性疾患(例:症)・X連鎖劣性疾患(例:血友病B)の頻度は、父親の年齢と相関する(04-2-role-of-sex-in-inheritanceも参照)。

まとめ

  • は性別・表現型・保因者・家族関係・子ども・死亡・/・世代番号という要素で構築され、遺伝形式と遺伝子型を推定するための図。
  • 6つの遺伝形式はそれぞれ固有のパターンをもつ:AD(垂直、両性同頻度、健常親から罹患児なし)、AR(水平、健常親から罹患児あり、で頻度上昇)、XD(垂直、女性優位2:1、罹患男性に罹患息子なし)、XR(水平、男性優位、)、Y連鎖(垂直、男性のみ)、ミトコンドリア(母系のみ)。
  • 同じ疾患名でもにより複数の遺伝形式をとりうるため、パターンの型だけで即断してはならない。
  • (発現するかどうか、0/100%または不完全)と(発現した場合の程度)は別の現象で、)がその実例。、風疹による難聴/失明、と脳葉酸欠乏症の鑑別)は環境要因が遺伝性疾患を臨床的に模倣する現象で、遺伝形式の誤判定を招きうる。