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染色体異常症と遺伝子疾患の概要

執筆者:

Nina N. Powell-Hamilton

, MD, Sidney Kimmel Medical College at Thomas Jefferson University

最終査読/改訂年月 2018年 11月
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染色体は、細胞の中にあって複数の遺伝子が記録されている構造体です。

遺伝子とは、細胞の種類に応じて機能する特定のタンパクの設計情報が記録された領域で、物質としてはDNA(デオキシリボ核酸)で構成されています(遺伝学についての考察は 遺伝子と染色体)。

人間の正常な細胞は、精子と卵子を除いて、いずれも23対、計46本の染色体をもっています。精子と卵子は、各ペアにつき1本の染色体しかもたないため、全体で23本の染色体をもっています。それぞれの染色体には数百から数千個の遺伝子が含まれています。

性染色体は、23対ある染色体のペアのうちの1つです。性染色体には2種類のものがあり、それぞれX染色体およびY染色体と呼ばれています。女性は典型的には2本のX染色体をもち(XX)、男性は典型的にはX染色体とY染色体を1本ずつもっています(XY)。

DNAの構造

DNA(デオキシリボ核酸)は細胞の遺伝物質で、細胞核内の染色体とミトコンドリアにあります。

特定の細胞(例えば、精子や卵子、赤血球)を除き、細胞核には23対の染色体が格納されています。1本の染色体には多くの遺伝子が含まれています。遺伝子とは、DNAのうち、タンパク質をつくるためのコードが含まれている部分のことです。

DNA分子は長いコイル状の二重らせんで、らせん階段に似ています。DNAには、糖(デオキシリボース)とリン酸からできた2本の鎖(ストランド)があり、4種類の塩基が対になって、階段のステップのように鎖の間をつないでいます。ステップは、アデニンとチミンの対と、グアニンとシトシンの対で形成されます。各塩基対は水素結合で結合しています。遺伝子は塩基の配列で構成されます。3つの塩基配列を1組として1つのアミノ酸(アミノ酸はタンパク質の構成成分)をコードする部分と、その他の情報を含む部分があります。

DNAの構造

染色体異常

染色体異常も参照のこと。)

染色体の異常は、性染色体を含むすべての染色体で起こります。染色体異常では以下の要素に異常がみられます。

  • 染色体の数

  • 染色体の構造

比較的大きな異常は、染色体分析や核型分析と呼ばれる検査の際に顕微鏡で観察することができます。比較的小さな染色体異常は、染色体をスキャンして過剰部分や欠失部分を探し出す専用の遺伝学的検査を用いることで、検出が可能です。そのような検査としては、染色体マイクロアレイ解析や蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)などがあります。

数的異常とは、染色体が1本以上余分にある場合(余分な染色体が1本の場合はトリソミー、2本の場合はテトラソミーといいます)と、1本欠けている場合(モノソミー)です。トリソミーは23対ある染色体のいずれにも発生しますが、最も多いのは21トリソミー(ダウン症候群)、13トリソミー18トリソミーの3つです。これらの異常は、核型分析の際に顕微鏡で観察することができます。

妊娠する女性の年齢が高くなるほど、胎児に染色体の過剰や欠失が発生する可能性が高くなります( 染色体異常をもった子どもが生まれるリスク*)。これは男性には当てはまりません。 男性は年齢が高くなっても、染色体異常をもつ子どもができる可能性は、ごくわずかに上がるだけです。

構造異常とは、染色体の一部に異常がある場合です。ある染色体の一部または全体が別の染色体と誤って結合する異常(転座といいます)もあります。染色体の一部が欠けている場合(欠失― 染色体欠失症候群)や、重複している場合もあります。

染色体異常の種類によっては、生まれる前の胚や胎児の段階で死に至ります。また、知的障害低身長、けいれん発作、心臓の病気、口蓋裂などを引き起こす異常もあります。

遺伝子異常

特定の遺伝子に小さな変化(突然変異)が起こることがあります。それらの変化は染色体の構造に影響を及ぼすものではないため、核型分析やその他の染色体検査で観察することはできません。特別な遺伝子検査が必要です。同じ遺伝子に生じる突然変異でも、何の問題も引き起こさない変異もあれば、わずかな問題やごく軽度の問題を引き起こす変異、さらには鎌状赤血球貧血嚢胞性線維症筋ジストロフィーなど、重篤な病気を引き起こす変異もあります。小児の病気の原因となる特定の遺伝子が研究者によって次々と発見されています。

大半の突然変異がどのようにして起こるのかは依然として不明です。ほとんどの突然変異は自然に発生すると考えられています。環境中の物質の中には、遺伝子に傷をつけて突然変異を引き起こす可能性のあるものがあります。それらの物質のことを変異原といいます。放射線、紫外線、特定の薬物や化学物質などの変異原は、一部のがんや先天異常の原因となります。

精子や卵子の遺伝子に起きた突然変異は、親から子に遺伝する可能性があります。その他の細胞の遺伝子に起きた突然変異は、子どもに遺伝することのない(精子や卵子には影響を及ぼさないため)病気を引き起こす可能性があります。異常な遺伝子のコピーが2つそろうと、嚢胞性線維症テイ-サックス病などの重篤な病気が発生することがあります。

染色体異常と遺伝子異常の検査

人の染色体と遺伝子は血液サンプルを用いて分析できます。 また、羊水穿刺絨毛採取で得た細胞を用いて、胎児の特定の染色体や遺伝子の異常を検出することもできます。胎児に異常がみられた場合は、具体的な先天異常を検出するために、さらなる検査を行うことがあります。最近では、妊婦の血液サンプルを分析して、胎児に特定の遺伝性疾患がないかを判定するスクリーニング検査が開発されています。この検査は、妊婦の血液中にはごく少量ながら胎児由来のDNAが含まれているという事実に基づいています。この検査は非侵襲的出生前検査(NIPT)と呼ばれています。非侵襲的出生前検査を行うことで、21トリソミー(ダウン症候群)、13トリソミー18トリソミーや、その他特定の染色体異常症のリスクが高いことを特定することができますが、診断には至りません。医師は通常、何らかの遺伝子異常のリスクが高いことが判明すれば、さらなる検査を推奨します。

予防

染色体異常や遺伝子異常は是正することができませんが、一部の先天異常はときに予防できる場合があります。例えば、神経管閉鎖不全を予防するための葉酸の摂取や、両親が特定の遺伝子異常のキャリアかどうかを調べるスクリーニング検査などがあります。体外受精で得られた胚についても、母親の子宮に移す前に遺伝子異常の検査を行うことが可能です(着床前遺伝子診断を参照)。

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