Ugrás a tartalomhoz

Molekuláris diagnosztika

Dr. Balogh István, Dr. Kappelmayer János, Dr. Tőzsér József (2011)

Debreceni Egyetem

6. fejezet - 6. Mendeli öröklődésmenetek

6. fejezet - 6. Mendeli öröklődésmenetek

Tartalom

Majdnem minden betegség mögött van genetikai háttér. A multifaktoriális betegségek (lásd később) esetében a genetikai komponens kiegészül szerzett, környezeti hatásokkal, míg a monogénes betegségek esetén a genetikai összetevő akár egyedüli oka lehet a betegség kialakulásának. Az ismertté vált monogénes betegségek száma gyorsan nő, jelenleg már több ezret ismerünk. A monogénes betegségek alapvetően mendeli öröklődésmenetet mutatnak, kivételek a DNS ismétlődések és az anyai öröklődésmenetet mutató mitokondriális betegségek is. A mendeli karakterek vagy testi kromoszómán, vagy nemi kromoszómán foglalnak helyet. Annak megfelelően, hogy az adott betegség kialakulásának milyen a mechanizmusa, öt alaptípus különíthatő el, az autoszomális recesszív (AR), az autoszomális domináns (AD), az X-hez kötött recesszív (XR), az X-hez kötött domináns (XD) és az Y-hoz kötött. A súlyos fenotípussal járó monogénes betegségek kb. 65%-a autoszomális recesszív, kb. 20%-a autoszomális domináns öröklődésmenetet mutat. Az X-hez kötött betegségek aránya kb. 15%.

Az autoszomális recesszív öröklődésmenetet mutató betegségek esetén két rossz, nem működő gén kópia szükséges a betegség kialakulásához, fenotípusos megjelenéséhez. E két eltérés a két szülőtől örökölt, de nem feltétlenül ugyanazon mutációról van szó. Amennyiben a két szülőtől ugyanazon patogén mutációt örökli a gyermek, homozigóta mutáns, amennyiben két különbözőt, akkor összetett heterozigóta (compound heterozygote) a genotípus. A heterozigóta szülők gyermekei 50 %-os valószínűséggel lesznek a szülőkhöz hasonlóan szintén hordozók, míg a vad genotípus és a homozigóta (vagy összetett heterozigóta) mutáns genotípus kialakulásának valószínűsége 25-25 %. Azaz egy olyan gyermek esetében, aki nem beteg, a hordozó állapot valószínűsége 67 %. A 6.1. ábra a sarlósejtes anémia példáján mutatja be az autoszomális recesszív öröklődésmenetet, de hasonló kép rajzolható fel több ezer monogénes genetikai betegség esetén.

Az autoszomális recesszív öröklődésmenetet mutató betegség esetén tehát a beteg gyermek tünetmentes szülőktől születik, akik hordozók. Az ilyen betegségek mindkét nemet érintik. Fontos megjegyezni, hogy a rokonházasságok (beltenyésztettség, izolált populációk) nagymértékben megnövelik az autoszomális recesszív betegségek veszélyét.

6.1. ábra - 6.1. ábra. Autoszomális recesszív öröklődésmenet

6.1. ábra. Autoszomális recesszív öröklődésmenet

Az autoszomális dominánsan öröklődő betegségek esetén egy rossz kópia öröklése is kialakítja, kialakíthatja a tüneteket. A 6.2. ábrán feltüntetett multiplex endokrin neoplasia kettes típusa (MEN-2) esetében a III-as nemzedék mindkét tagjának 50% esélye van a betegség öröklésére. Ezekben az esetekben a genetikai háttér felderítése, a mutáció kimutatása valamely genetikai teszt segítségével lehetőséget ad a klinikai tünetek megjelenése előtti molekuláris diagnózisra, így olyan preventív lépések megtételére, melyek segítségével a betegség kialakulása megelőzhető. Az autoszomális dominánsan öröklődő betegségek esetén a beteg tünettel bíró szülőtől születik (természetesen, ha nem de novo mutáció keletkezésről van szó). Ebben az esetben is érintett lehet mindkét nem, akár szülőként, akár beteg gyermekként.

6.2. ábra - 6.2. ábra. Autoszomális domináns öröklődésmenet

6.2. ábra. Autoszomális domináns öröklődésmenet

Az X kromoszómához köthető betegségek is lehetnek recesszívek vagy dominánsak. A 6.3. ábra a Duchenne izomsorvadás (DMD, Duchenne muscular dystrophy) öröklődés menetét mutatja. A betegség X kromoszómához kötött recesszív öröklődésmenetet mutat, így szinte kizárólag fiúgyermekeket betegít meg. Mivel gyógyítása jelen pillanatban nem lehetséges, a molekuláris genetikai diagnosztikának és a hordozó állapot kimutatásának rendkívül nagy jelentősége van. Az ábrán két nemzedékre visszamenőleg lehet követni a betegség megjelenését a családban. A III/2 Duchenne izomsorvadásban szenvedő fiúgyermek III/1 leánytestvére esetében ma már lehetséges a hordozó állapot kimutatása és amennyiben a hordozó állapot igazolást nyer, terhesség esetén a magzat genotípusának meghatározása. Az ábra egy másik specifikumát is mutatja az X-hez kötött recesszív öröklődésmenettel rendelkező betegségeknek, nevezetesen, hogy az édesanya családjában már volt érintett fiú beteg.

6.3. ábra - 6.3. ábra. X kromoszómához kötött recesszív öröklődésmenet

6.3. ábra. X kromoszómához kötött recesszív öröklődésmenet

A X-hez kötött domináns öröklődésmenetet mutató betegségek esetén mindkét nem lehet érintett, de a nők gyakrabban. Általában megfigyelhető, hogy a női betegek fenotípusa enyhébb, mint a férfi betegeké. Egy beteg nő gyermeke 50%-os valószínűséggel lesz beteg, míg egy beteg férfi esetében minden leánygyermeke beteg lesz, viszont egy fiúgyermeke senm lesz beteg (az Y kromoszóma transzmissziója miatt). A másik nemi kromoszóma, az Y esetében nem ismert semmilyen humán betegség. A férfi nem kialakításán túl, súlyos fenotípussal járó tünetegyüttest nyilvánvalóan nem is kódolhat (hiszen a nőkben teljesen hiányzik). Az Y kromoszómán levő mikrodeléciókj a férfi infertilitás gyakori okai. Vannak még ún. pszeudoautoszomális régiók is a nemi kromoszómákon. A diagnosztikai gyakorlatban azonban ritkán ilyen tiszta a kép. A mendeli öröklődésmenetet számos tényező teheti bonyolultabbá. Előfordulhat, hogy a mutáció hordozó nem mutat fenotípusos tüneteket (azaz a penetrancia nem 100%), hogy a mutáció de novo keletkezik, így korábbi jelek nélkül jelenik meg egy betegség a családban. Bonyolíthatja a képet az igen súlyos betegségek esetén az intrauterin magzat elhalás, a beltenyésztettség vagy az imprinting is.

A mendeli öröklődésmenettől alapvetően eltér a mitokondriális betegségek csoportja. A mitokondriális DNS sokkal kitettebb a mutációs hatásoknak, mint a nukleáris. A mitokondriáls betegségek különleges tulajdonsága az anyai öröklődés, hiszen a hímivarsejtek nem járulnak hozzá mitokondriummal a zigótához. A másik fontos, a mendeli betegségektől eltérő tulajdonság a heteroplazmia jelensége (hiszen a petesejt több mitokondriumot tartalmaz). Ez természetesen igen variábilis klinikai tüneteket jelenthet még azonos mutáció esetén is.

Egy adott aminosavhelyet érintő patogén mutáció keletkezhet azért is, mert a környező genetikai állomány instabil, de számos példa van a humán evolúció során egyszeri alkalommal bekövetkezett mutációra is. Ez utóbbi az alapító mutáció. A mutáció a következő nemzedékekben vagy eltűnik (ha szelekciós hátrányt jelent), vagy megmarad és fel is dúsulhat (különösen ha előnyös). A mutációs hely és a környező régiókban levő markerek vizsgálata lehetőséget nyújt az alapító mutáció korának megbecslésére, hiszen minél kisebb a kapcsoltságot mutató egység, annál több rekombinációs történés volt a kromoszómán, azaz annál idősebb a mutáció (6.4(19). ábra). A vas tárolási betegséget okozó HFE gén C282Y mutációja jó példa az alapító hatásra. Kb. 1500 évvel ezelőtt alakult ki egy emberben, jelenlegi prevalenciája 4,5%. Ez esetben a szelekciós előny a vas hatékonyabb felszívódása/tárolása lehetett azokban az időkben, amikor az elégtelen táplálkozás sokkal gyakoribb lehetett, mint a kiegyensúlyozott. Ez természetesen azt is jelenti, hogy az a mutáció, ami a humán evolúció során jótékony hatású lehetett, ma már károsnak minősíthető.

6.4. ábra - 6.4. ábra. Az alapító mutációk kora

6.4. ábra. Az alapító mutációk kora