【佳學基因檢測】遺傳性疾病基因解碼:基因檢測優(yōu)勢與局限性
遺傳性疾病概述
遺傳性疾病簡稱遺傳?。╣enetic disease),是由于遺傳物質(zhì)改變所引起的疾病。遺傳病的發(fā)生都直接或間接與遺傳物質(zhì)(基因或染色體)的改變相關(guān),即需要有一定的遺傳基礎(chǔ),并通過這種遺傳基礎(chǔ),按一定的方式傳于后代,發(fā)育形成疾病?;蚪獯a認為,遺傳性疾病并不表明該病在各代中間持續(xù)出現(xiàn)。只要是因為基因信息的改變,而且這種改變是可以在代與代之間傳遞的,就是遺傳病。
[genetic disease, genetic是gene的形容詞形式,因此,genetic disease 本意是基因病,而長期翻譯為遺傳病,與這種表達方式本意產(chǎn)生了背離]
[有研究表明,表觀遺傳學也可以在代間傳遞一定的信息,表觀遺傳學的變化引起的疾病是否是遺傳病、基因病呢,這里佳學博士提請大家在學習時思考]
一、遺傳性疾病的分類
根據(jù)遺傳物質(zhì)改變的不同,一般將遺傳性疾病分為以下四種類型:
1.染色體病
人類體細胞中有22對常染色體和一對性染色體(X、Y染色體),其中染色體的數(shù)目或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所導致的疾病稱為染色體病(chromosome disease)。人類基因組大約有20 000~25 000個基因,每條染色體都攜帶著少則數(shù)十、多則上千個基因,因此染色體病往往表現(xiàn)為生長發(fā)育遲緩、智力低下和各種組織器官異常等復雜的癥狀,因此也被稱為染色體綜合征(chromosome syndrome)。染色體病又可分為常染色體病和性染色體病兩類,前者包括唐氏綜合征、Edwards綜合征、Patau綜合征、貓叫綜合征等;后者包括Turner綜合征、Klinefelter綜合征、X三體綜合征、XYY綜合征等。
【關(guān)于基因的概念,佳學博士曾經(jīng)提出過新的解釋。從經(jīng)典意義上講,基因是指遺傳效應(yīng)的DNA片段,后來進一步描述為一個基因一個蛋白。在此處,顯然采用了一個基因編碼一個蛋白的概念。但是】
2.單基因遺傳病
單基因遺傳是指受一個基因座上的等位基因控制的性狀的遺傳,這個基因座上的等位基因稱為主基因(major gene)。如果這個基因座上的基因突變,其導致的疾病就稱為單基因遺傳?。╩onogenic disorder,single gene disorder)?!度祟惖拿系聽栠z傳》(Mendelian Inheritance in Man,MIM)一書及其在線版(OMIM:http://omim.org)記錄了目前發(fā)現(xiàn)的所有基因及由其控制的性狀和疾病,并給予每一條目一個六位數(shù)的編號,其中首位數(shù)字代表基因所處的位置。根據(jù)基因所在位置的不同分為四種類型:①常染色體遺傳,這些遺傳病的致病基因定位于1~22號常染色體上,根據(jù)等位基因的顯隱關(guān)系又可細分為常染色體顯性遺傳?。ㄊ孜粩?shù)字為 1),如軟骨發(fā)育不全(MIM 100800)、Marfan綜合征(MIM 134797)、Huntington?。∕IM 143100)等,以及常染色體隱性遺傳病(首位數(shù)字為2),如眼皮膚白化病ⅠA型(MIM 203100)、苯丙酮尿癥(MIM 261600)、尿黑酸尿癥(MIM 203500)等。標注常染色體遺傳的首位數(shù)字在1994年5月15日后統(tǒng)一為6,如鐮狀細胞貧血(MIM 603903)、α地中海貧血(MIM 604131)等;②X連鎖遺傳病,基因定位于X染色體上,根據(jù)等位基因的顯隱關(guān)系又可細分為X連鎖顯性遺傳和X連鎖隱性遺傳,首位數(shù)字統(tǒng)一為3,如遺傳性腎炎(MIM 301050)、Duchenne型肌營養(yǎng)不良(MIM 310200)、血友病 A(MIM 306700)等;③ Y 連鎖遺傳病,基因定位于Y染色體上,首位數(shù)字統(tǒng)一為4,如無精子癥因子基因(MIM 415000);④線粒體遺傳病,基因定位于mtDNA上,首位數(shù)字統(tǒng)一為5,如Leber遺傳性視神經(jīng)?。∕IM 535000)、氨基糖苷誘發(fā)的耳聾(MIM 580000)等。上述遺傳病中前三類屬于核遺傳,其傳遞遵循孟德爾定律,也稱孟德爾式遺傳;第四類則屬于細胞質(zhì)遺傳。
3.多基因遺傳病
人類很多遺傳性疾病的發(fā)生并不是僅由一個基因決定的,而是由多個基因決定,這類疾病稱為多基因遺傳?。╬olygenic disease),如冠心病、唇腭裂、糖尿病、神經(jīng)管缺陷、先天性髖關(guān)節(jié)脫位、先天性幽門狹窄、精神分裂癥等。其中,每個基因座對該遺傳性狀或遺傳病形成所起的作用是微小的,稱為微效基因(minor gene)。若干微效基因的作用累積起來,可以形成一個明顯的表型效應(yīng),稱為加性效應(yīng)(additive effect)。多基因遺傳性狀或遺傳病的形成不僅受到多個微效基因的遺傳基礎(chǔ)的影響,還需要不同環(huán)境因素的參與,所以這種遺傳病又稱多因子?。╩ultifactorial disease,MF)。近年的研究表明,多基因病中也可能有主基因的參與,如與血漿脂蛋白代謝相關(guān)的ApoE基因在冠心病發(fā)生中所起的作用、與葉酸代謝相關(guān)的MTHFR基因在神經(jīng)管缺陷發(fā)生中所起的作用。
4.體細胞遺傳病
體細胞中遺傳物質(zhì)改變所致的疾病,稱為體細胞遺傳病(somatic cell disease)。由于是特定體細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變,發(fā)病僅限于受累者本身,一般并不會傳遞給后代,如各種腫瘤的發(fā)生往往涉及特定組織或器官中癌基因、腫瘤抑制基因的變化。
二、遺傳性疾病的基本特征
遺傳性疾病的發(fā)生需要有一定的遺傳基礎(chǔ)。若是來自生殖細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生突變,這種遺傳基礎(chǔ)還可以按一定的方式在上下代之間進行傳遞,有以下一些特點:
1.垂直傳遞
與傳染性疾病水平方向的傳播不同,遺傳性疾病一般是在上下代之間垂直傳遞(vertical transmission)。這種垂直傳遞在顯性遺傳病中,如短指(趾)癥、并指(趾)等,表現(xiàn)得尤其突出,經(jīng)??梢钥吹郊彝ブ械亩鄠€世代都有成員受累;而對于隱性遺傳病來說,如白化病、苯丙酮尿癥等,從親代垂直傳遞到子代的則是隱性致病基因,在一個家庭中往往只在先證者、一個世代有一個或少數(shù)幾個患者,而患者雙親或子女的表型都是正常的。
2.先天性和終生性
絕大多數(shù)遺傳性疾病是由生殖細胞遺傳物質(zhì)改變引起的,表現(xiàn)為先天性和終生性,如唐氏綜合征患者出生時就會表現(xiàn)出生長發(fā)育遲緩、智力低下以及特殊面容等癥狀,多指(趾)癥患者在出生時就會表現(xiàn)出多指(趾)的癥狀等。但不是所有的遺傳病都表現(xiàn)為先天性的特點,如血友病A一般在兒童早期才表現(xiàn)出凝血障礙,大多數(shù)Huntington病患者直到成年以后才會發(fā)病。而一些由環(huán)境因素引發(fā)的疾病,如因妊娠敏感期孕婦感染風疹病毒導致胎兒發(fā)生的白內(nèi)障或心臟病,雖然是先天性的,卻不屬于遺傳病。
3.家族聚集性
由于遺傳性疾病的發(fā)生需要有一定的遺傳基礎(chǔ),這種遺傳基礎(chǔ)又會以一定的遺傳方式傳于后代,所以很多遺傳性疾病往往具有家族性的特點,如短指(趾)癥、精神分裂癥等就常常表現(xiàn)為在一個家族中有多個成員受累。但同樣有許多遺傳病并無家族史,如白化病和苯丙酮尿癥等,往往表現(xiàn)為散發(fā)。另一方面,一些由環(huán)境因素導致的疾病,如缺碘引起的地方性甲狀腺腫、缺乏維生素A導致的夜盲癥也可以表現(xiàn)出家族聚集性的特點,但這些疾病并不屬于遺傳病。
4.遺傳性疾病在親代和子代中按一定比例出現(xiàn)
不同的遺傳病家系由于發(fā)病和傳遞的機制各異,往往會看到受累者在親代和子代中以不同比例出現(xiàn),如常染色體顯性遺傳病患者的子代會有一半患同樣遺傳病的風險、常染色體隱性遺傳病患者后代往往不會發(fā)病。通過了解各種遺傳病發(fā)病和傳遞的機制,可在家系中對再發(fā)風險進行推算,以避免再次生出遺傳病患兒。
三、遺傳性疾病發(fā)生過程中遺傳和環(huán)境因素的關(guān)系
遺傳病的基本特征為遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,其中也或多或少地受到各種內(nèi)外環(huán)境因素的影響。根據(jù)遺傳基礎(chǔ)和環(huán)境因素在不同疾病發(fā)生中所起作用大小的不同,一般將遺傳病分為三類:
1.發(fā)病有效由遺傳因素決定
這類疾病有效由遺傳因素決定發(fā)病,尚未發(fā)現(xiàn)特定環(huán)境因素對疾病發(fā)生的影響作用。例如,眼皮膚白化?、馎型是酪氨酸酶基因突變導致的,血友病A是由F8基因突變導致的,唐氏綜合征是由于患者多了一條21號染色體所致,而Turner綜合征是由于患者的性染色體只有一條X染色體導致的,在這些遺傳病的發(fā)生中,環(huán)境因素幾乎無影響。
2.發(fā)病主要由遺傳因素決定,但需要一定環(huán)境誘因的作用
這類疾病的發(fā)生與特定基因的突變相關(guān),但攜帶有致病基因的個體是否發(fā)病還需要某些環(huán)境因素的參與。例如,苯丙酮尿癥除需要位于12q23.2上的苯丙氨酸羥化酶基因發(fā)生突變外,還需要攝入一定量的苯丙氨酸才會發(fā)病;葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PD)缺乏癥的發(fā)生除需要位于Xq28的G6PD基因發(fā)生突變外,還需要攝入某些藥物或蠶豆才會引發(fā)急性溶血、黃疸、血紅蛋白尿等臨床癥狀;氨基糖苷誘發(fā)的聾(AAID)的發(fā)病除需要位于mtDNA上的12S rRNA基因發(fā)生突變,還需要攝入氨基糖苷類的藥物才能引發(fā)內(nèi)耳毛細胞受損,導致藥物性耳聾的發(fā)生。
3.發(fā)病需要遺傳因素和環(huán)境因素的雙重作用
在這類遺傳病中,遺傳因素和環(huán)境因素對疾病的發(fā)生都有作用,但所起作用的大小卻是不同的,其中遺傳因素所起作用的大小稱為遺傳率(heritability)。例如,精神分裂癥、遺傳性哮喘的遺傳率都在70%以上,說明在這些疾病中,遺傳基礎(chǔ)對疾病的發(fā)生起著更為重要的作用;高血壓、冠心病等疾病的遺傳率為50%~60%;先天性心臟病、十二指腸潰瘍等遺傳病的遺傳率小于40%,說明在這些疾病中環(huán)境因素所起的作用更大一些。
一般認為,傳染性疾病是由各種環(huán)境因素引起的,但近來的研究發(fā)現(xiàn),有些傳染性疾病的發(fā)生除了特異的外源性傳染源之外,由宿主遺傳背景決定的對傳染源的易感性和免疫應(yīng)答也起著重要的作用。例如,定位于19q13.31的PVR基因決定了人類對脊髓灰質(zhì)炎病毒感染的易感性;而定位于6q23.3的IFNGR1基因與結(jié)核病易感性有關(guān)聯(lián)。
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