Genetika

Genetika je studium dědičnosti, procesu rodiče předávajícího určité geny svým dětem. Vzhled člověka - výška, barva vlasů, barva kůže a barva očí - je určena geny. Další vlastnosti ovlivněné dědičností jsou:

• Pravděpodobnost vzniku určitých nemocí
• Mentální schopnosti
• Přírodní talenty

Abnormální rys (anomálie), který se dědí prostřednictvím rodin (zděděných), může:

• Nemá žádný vliv na vaše zdraví nebo pohodu. Například by tato vlastnost mohla způsobit jen bílou skvrnu vlasů nebo ušní lalůček, která je delší než obvykle.
• Mají jen malý účinek, například barevnou slepotu.
• Mají zásadní vliv na vaši kvalitu nebo délku života.

U většiny genetických poruch se doporučuje genetické poradenství. Mnoho párů může také chtít vyhledat prenatální diagnózu, pokud má jeden z nich genetickou poruchu.

Lidské bytosti mají buňky se 46 chromozomy. Skládají se ze 2 chromozomů, které určují, o jaké pohlaví se jedná (chromozomy X a Y), a 22 párů nesexových (autozomálních) chromozomů. Muži jsou „46, XY“ a ženy „46, XX“. Chromozomy jsou tvořeny vlákny genetické informace zvané DNA. Každý chromozom obsahuje části DNA zvané geny. Geny přenášejí informace, které vaše tělo potřebuje k výrobě určitých bílkovin.

Každá dvojice autozomálních chromozomů obsahuje jeden chromozom od matky a jeden od otce. Každý chromozom ve dvojici nese v zásadě stejnou informaci; to znamená, že každý pár chromozomů má stejné geny. Někdy existují mírné variace těchto genů. Tyto variace se vyskytují v méně než 1% sekvence DNA. Geny, které mají tyto variace, se nazývají alely.

Některé z těchto variací mohou vést k abnormálnímu genu. Abnormální gen může vést k abnormálnímu proteinu nebo abnormálnímu množství normálního proteinu. V páru autozomálních chromozomů existují dvě kopie každého genu, jedna od každého rodiče. Pokud je jeden z těchto genů abnormální, druhý může vytvářet dostatek bílkovin, aby nedošlo k rozvoji nemoci. Když k tomu dojde, abnormální gen se nazývá recesivní. O recesivních genech se říká, že se dědí buď autosomálně recesivně, nebo na X-vázaném vzoru. Pokud jsou přítomny dvě kopie abnormálního genu, může se vyvinout onemocnění.

Pokud je však k produkci nemoci zapotřebí pouze jeden abnormální gen, vede to k dominantní dědičné poruše. V případě dominantní poruchy, pokud je jeden abnormální gen zděděn od matky nebo otce, dítě pravděpodobně projeví onemocnění.

Osoba s jedním abnormálním genem se pro tento gen nazývá heterozygotní. Pokud dítě obdrží abnormální gen pro recesivní onemocnění od obou rodičů, projeví onemocnění a bude homozygotní (nebo složený heterozygotní) pro tento gen.

GENETICKÉ PORUCHY

Téměř všechny nemoci mají genetickou složku. Důležitost této složky se však liší. Poruchy, ve kterých hrají důležitou roli geny (genetická onemocnění), lze klasifikovat jako:

• Vady jednoho genu
• Chromozomální poruchy
• Multifaktoriál

Porucha jednoho genu (nazývaná také Mendelianova porucha) je způsobena poruchou jednoho konkrétního genu. Vady jednoho genu jsou vzácné. Ale protože existuje mnoho tisíc známých poruch jednoho genu, jejich kombinovaný dopad je významný.

Poruchy jednoho genu se vyznačují tím, jak se dědí v rodinách. Existuje 6 základních vzorů dědičnosti jednotlivých genů:

• Autozomálně dominantní
• Autosomálně recesivní
• X-vázaný dominantní
• X-vázaný recesivní
• Dědičnost spojená s Y.
• Mateřské (mitochondriální) dědictví

Pozorovaný účinek genu (výskyt poruchy) se nazývá fenotyp.

V autosomálně dominantní dědičnosti se abnormalita nebo abnormality obvykle objevují v každé generaci. Pokaždé, když má postižený rodič, ať už muž nebo žena, dítě, má toto dítě 50% šanci na zdědění onemocnění.

Lidé s jednou kopií genu pro recesivní onemocnění se nazývají nositelé. Nosiči obvykle nemají příznaky nemoci. Gen však lze často najít citlivými laboratorními testy.

U autozomálně recesivního dědictví nemusí rodiče postiženého jedince tuto chorobu projevovat (jsou nositeli). V průměru je šance, že rodiče nosiče mohou mít děti, u kterých se onemocnění rozvine, je 25% s každým těhotenstvím. Rovněž je pravděpodobné, že to bude mít vliv na muže a ženy. Aby dítě mělo příznaky autosomálně recesivní poruchy, musí dítě dostat abnormální gen od obou rodičů. Protože většina recesivních poruch je vzácná, je dítě vystaveno zvýšenému riziku recesivního onemocnění, pokud jsou rodiče příbuzní. Příbuzní jedinci pravděpodobně zdědili stejný vzácný gen od společného předka.

U recesivní dědičnosti vázané na X je šance na onemocnění mnohem vyšší u mužů než u žen. Protože abnormální gen je přenášen na chromozomu X (samice), muži jej nepřenášejí na své syny (kteří dostanou chromozom Y od svých otců). Přenášejí to však svým dcerám. U žen přítomnost jednoho normálního chromozomu X maskuje účinky chromozomu X s abnormálním genem. Takže téměř všechny dcery postiženého muže vypadají normálně, ale všechny jsou nositelkami abnormálního genu. Pokaždé, když tyto dcery porodí syna, existuje 50% šance, že syn obdrží abnormální gen.

U dominantní dědičnosti vázané na X se abnormální gen objevuje u žen, i když je také přítomen normální chromozom X. Vzhledem k tomu, že muži předávají chromozom Y svým synům, postižení muži nebudou mít postižené syny. Ovlivněny budou však všechny jejich dcery. Synové nebo dcery postižených žen budou mít 50% šanci na onemocnění.

PŘÍKLADY JEDNORÁZOVÝCH JEDNOTEK GENU

Autosomálně recesivní:

• Nedostatek ADA (někdy se mu říká „chlapec v bublině“)
• Nedostatek alfa-1-antitrypsinu (AAT)
• Cystická fibróza (CF)
• Fenylketonurie (PKU)
• Srpkovitá anémie

X-vázaný recesivní:

• Duchennova svalová dystrofie
• Hemofilie A

Autozomálně dominantní:

• Familiární hypercholesterolemie
• Marfanův syndrom

X-vázaná dominantní:

Pouze několik vzácných poruch je dominantních na X-spojení. Jedním z nich je hypofosfatemická křivice, nazývaná také křivice rezistentní na vitamin D.

CHROMOSOMÁLNÍ PORUCHY

U chromozomálních poruch je porucha způsobena buď přebytkem, nebo nedostatkem genů obsažených v celém chromozomu nebo segmentu chromozomu.

Chromozomální poruchy zahrnují:

• Syndrom mikrodelece 22q11.2
• Downův syndrom
• Klinefelterův syndrom
• Turnerův syndrom

MULTIFAKTOROVÉ PORUCHY

Mnoho z nejčastějších onemocnění je způsobeno interakcí několika genů a faktorů v životním prostředí (například onemocnění matky a léky). Tyto zahrnují:

• Astma
• Rakovina
• Ischemická choroba srdeční
• Cukrovka
• Hypertenze
• Mrtvice

MITOCHONDRIÁLNÍ PORUCHY SPOJENÉ S DNA

Mitochondrie jsou malé struktury nacházející se ve většině buněk těla. Jsou zodpovědní za produkci energie uvnitř buněk. Mitochondrie obsahují vlastní soukromou DNA.

V posledních letech bylo prokázáno, že mnoho poruch je výsledkem změn (mutací) v mitochondriální DNA. Protože mitochondrie pocházejí pouze ze samičího vajíčka, většina poruch souvisejících s mitochondriální DNA se dědí z matky.

Poruchy spojené s mitochondriální DNA se mohou objevit v jakémkoli věku. Mají širokou škálu příznaků a známek. Tyto poruchy mohou způsobit:

• Slepota
• Vývojové zpoždění
• Gastrointestinální problémy
• Ztráta sluchu
• Problémy se srdečním rytmem
• Metabolické poruchy
• Nízký vzrůst

Některé další poruchy jsou také známé jako mitochondriální poruchy, ale nezahrnují mutace v mitochondriální DNA. Tyto poruchy jsou nejčastěji defekty jednoho genu. Sledují stejný vzor dědičnosti jako jiné poruchy jediného genu. Většina z nich je autozomálně recesivní.

Homozygotní; Dědictví; Heterozygotní; Vzory dědičnosti; Dědičnost a nemoc; Dědičný; Genetické markery

• Genetika

Feero WG, Zazove P, Chen F. Klinická genomika. In: Rakel RE, Rakel DP, eds. Učebnice rodinného lékařství. 9. vydání Philadelphia, PA: Elsevier; 2016: kapitola 43.

Korf BR. Principy genetiky. In: Goldman L, Schafer AI, eds. Goldman-Cecil Medicine. 26. vydání Philadelphia, PA: Elsevier; 2020: kapitola 35.

Scott DA, Lee B. Genetický přístup v pediatrické medicíně. In: Kliegman RM, St. Geme JW, Blum NJ, Shah SS, Tasker RC, Wilson KM, eds. Nelsonova učebnice pediatrie. 21. vydání Philadelphia, PA: Elsevier; 2020: kapitola 95.