K L A S S Z I K U S H U M Á N G E N E T I K A 1
1. Családfa-analízis (Dr. Fülöp A. Kristóf) A. A családfa-ábrázolásnál használt jelölések A családfa-analízis során használt jelölések igen változatosak. Az alábbiakban ezek közül a leggyakoribbakat adjuk közre. Különböző kiadványokban, könyvekben, cikkekben ezektől eltérő jelölésekkel is találkozhatunk. 1. ábra: A családfa-ábrázolások során használt jelölések. 2
2. Prenatális vizsgálatok (Dr. Tóth Sára) A prenatális vizsgálatok segítségével információt nyerhetünk az embrió illetve a magzat állapotáról, bizonyos rendellenességeiről. Sem egyetlen egy ilyen születés előtti vizsgálattal, sem ezek kombinációjával nem lehet azonban minden elváltozást kimutatni, tehát ezek a vizsgálatok csak bizonyos betegségek, malformációk kimutatására alkalmasak. A prenatális vizsgálatoknak csak abban az esetben van értelme, ha a szülőpár elfogadja, hogy súlyos, az élettel összeegyeztethetetlen vagy gyógyíthatatlan elváltozások kimutatása esetén a terhesség megszakítandó. A magzati vizsgálatok szükségességére bizonyos jelek (kockázati tényezők) már a terhesség létrejötte előtt utalhatnak; ilyenek pl. az anyai életkor (38-40 év felett), vérrokonházasság, pozitív családtörténet, az etnikai háttér, ha az adott etnikumban egyes örökletes betegségek gyakorisága nagy. Más esetekben azonban csak a terhesség alatti egyéb vizsgálatok - pl. abnormális ultrahang lelet, a normálistól eltérő AFP- ( -fötoprotein, lásd később) vagy egyéb biokémiai teszteredmény, anyai teratogén expozíció vagy abnormális magzatvíz mennyiség - teszik indokolttá a prenatális vizsgálatot. A magzati vizsgálatokat két nagy csoportra oszthatjuk: a) nem-invazív (pl. ultrahang, röntgen) b) invazív (pl. amniocentézis, chorion-biopszia, fetoszkópia) eljárásokra. A. Nem-invazív eljárások Bár az utóbbi időben több ismeretterjesztő cikk foglalkozott az ultrahang (UH) - vizsgálatok "káros" következményeivel (pl. balkezesség), de ezeket az elképzeléseket tudományos igényű vizsgálatok nem igazolták. Indokolt esetben - pozitív családtörténet - az ilyen vizsgálatok nélkülözhetetlenek. Több mint 280-féle 3
veleszületett fejlődési rendellenesség (pl. velőcső záródási rendellenesség, polidaktília, osteogenesis imperfecta, policisztás vese stb.) mutatható ki jó felbontású, korszerű ultrahang készülékkel. Néhány növekedési visszamaradottsággal járó kórképben sorozatos vizsgálatok is indokoltak. A legtöbb fejlődési rendellenesség a 16-18. terhességi héten már kimutatható. A külső nemi szervek ugyan már a 16. héttől láthatóak, de ez súlyos, nemhez kötött öröklődésű betegségekben nem használható a nem meghatározására. A magzat csak a 10. gesztációs héttől látható röntgennel, de ilyen vizsgálatokat ma már csak igen ritkán végeznek (pl. a 20. hét után, a csontvázrendszer diszpláziájának a gyanúja esetén), mert a kevésbé káros ultrahang diagnosztika kiszorította. B. Invazív eljárások Az ilyen eljárások közül a leggyakoribb az amniocentézis és a chorionbiopszia. Az amniocentézis (AC) során UH-ellenőrzés mellett 20-25 ml magzatvizet szívnak le transzabdominálisan. Az amniocentézis csak a 16-18. terhességi hetek között végezhető el, mivel korábban még nincs elegendő magzatvíz, később pedig igazolt rendellenesség esetében sem lehet már megszakítani a terhességet. A amniocentézis során nyert magzatvíz-minta többféle vizsgálatra alkalmas, mivel a magzatvízben sok lelökődött magzati sejt van. A sejtekből meghatározható a magzat koromoszomális neme, vagy közvetlenül, Barr-testet illetve Y-testet detektálva, vagy pedig sejttenyészetet készítve kromoszóma preparálást és kariotipizálást követően. A magzati kariotípusból nem csak a nem, hanem az esetleges kromoszómális rendellenességek is megállapíthatók. A prenatális kromoszóma vizsgálat leggyakrabban 38-40 év feletti anyai életkor (ún. idős terhesek) esetében javallott, amikor a nondiszjunkciók, s így a különböző autoszómális és nemi kromoszóma aneuploidiák - pl. a Down-, Patau-, Edwards-, Turner-szindrómák - 4
gyakorisága növekszik. Ezen túlmenően öröklődő kromoszóma rendellenességek pl. reciprok transzlokációk miatt is indokolt a fötális kariotipizálás. A magzati sejtek tenyészete több mint 100 öröklődő anyagcsere betegség (Tay-Sachs, Lesch-Nyhan, xeroderma pigmentosum, familiáris hiperkoleszterinémia stb.) kimutatására is alkalmas megfelelő enzim-vizsgálatokat végezve. Ugyancsak magzati sejttenyészetből, de rövidebb tenyésztés után fötális DNS-analízis végezhető, ez jeleleg a leghatékonyabb módszer monogénes betegségek kimutatására (lásd a 19. fejezetben). Nemcsak a magzatvízben található sejtek használhatóak biokémiai vizsgálatokhoz, hanem közvetlenül a magzatvíz is. A leggyakrabban a magzatvíz -fötoprotein (AFP) mennyiségét ellenőrzik, ha a megelőző UH-vizsgálatok vagy az anyai szérum AFP-koncentráció emelkedett értéke velőcső záródási rendellenességet (anencephalia, spina bifida) sejtetnek. Az AFP a legfontosabb magzati plazmafehérje, szerkezetében hasonló a felnőttkori albuminhoz, kezdetben a szikhólyag, majd a magzat mája termeli. A 12-14. terhességi héten éri el maximumát, majd koncentrációja csökken. Az amnionfolyadékba is kikerül a magzati vizelettel, de jóval kisebb koncentrációban. A magzatvíz maximális AFPkoncentrációja a 14. - 15. gesztációs hetekben mérhető, ez kb. 50 mg/l (kevesebb, mint 1/100 része a magzati értéknek). Később, a terhesség 22. hetére 10 mg/l alá csökken. Az AFP az anyai vérkeringésbe is átjut, bár az amnionfolyadékhoz képest ezrednyi mennyiségben. Az anyai szérum AFP-koncentráció a 13. terhességi héttől kezd emelkedni, a 32. terhességi héten éri el a maximális 500 µg/ml értéket, majd a terhesség vége felé csökken. Azokban az esetekben, ahol a fejlődési rendellenességnek (velőcső záródási rendellenesség, nyitott hasfal stb.) köszönhetően a magzati kapillárisokból kiszivároghat az AFP, mind az anyai szérumban, mind a magzatvízben az adott terhességi hétnek megfelelő értéktől eltérő, emelkedett AFP-koncentráció lesz mérhető. Újabb adatok szerint a gesztációs hétnek megfelelőnél kisebb AFP-érték is kórjelző lehet: Down-kórban az anyai szérumban és a magzatvízben egyaránt 5
csökken az AFP-szint, míg a chorion gonadotropin (hcg) szint mindkét helyen emelkedett. A magzatvízből az AFP mellett más anyagok biokémiai vizsgálata is lehetséges. Ha a magas AFP érték emelkedett acetilkolineszteráz szinttel jár együtt, a velőcső záródási rendellenesség valószínűsége még nagyobb. A 17 -hidroxiprogeszteron szint mérése olyan esetben lehet indokolt, ahol az adrenogenitális szindróma kockázata nagy. A chorion-biopszia (CB) szintén ultrahang-ellenőrzés mellett, de már korábban, a 8-10. terhességi héten végezhető el. 24 órán belül ún. direkt kromoszóma analízis végezhető, hiszen a chorionbolyhok gyorsan osztódó magzati sejteket tartalmaznak. A CB-vel nyert minta DNS-analízisre is felhasználható a minta mennyiségének függvényében. 5 mg-nyi anyag elég a kromoszóma-, 15-20 mg-nyi a DNS-vizsgálathoz. A kisebb mennyiségű DNS PCR-technikával (ld. 19. fejezetben) megsokszorozható. Mind az amniocentézisnek, mind pedig a chorion-biopsziának vannak veszélyei. Kismértékben, 1-2 %-kal, emelhetik a spontán vetélések előfordulási kockázatát, illetve a CB esetében anyai eredetű sejtekkel történő szennyeződés miatt 2-szeres a detektált kromoszóma mozaicizmusok száma az AC-vel felderített valódi mozaik esetekhez képest (0,66% ill. 0,25%). Ezen invazív eljárások kockázata azonban elhanyagolható a magzati vérvétel, a fötoszkópia, a magzati bőr- illetve májbiopszia kockázatához képest, ezért ez utóbbi eljárásokat rendkívül ritkán alkalmazzák, csak olyan esetekben, ahol a más prenatális vizsgálatok nyomán kapott eredményeket csak ilyen módon lehet megerősíteni vagy kizárni. Mivel a prenatális vizsgálatok drágák, a mintavétel kockázattal jár, és az alkalmazott diagnosztikus módszerek is drágák illetve időigényesek, ezért a terhesség alatti anyai szérum-afp szűrést kivéve, szűrővizsgálatként nem, csak célzottan, a kockázati csoportokban alkalmazhatók! Felhasznált irodalom: Connor JM, Ferguson-Smith MA.: Essential medical genetics. Blackwell, Oxford, 1994. 6
3. Feladatok (Dr. Fülöp A. Kristóf) 1. feladat b) Mondjon példát olyan betegségre, amely a fenti módon öröklődik! c) Milyen a V.2. személy genotípusa? d) Megfelel-e a IV.1 és 2. személyek házasságából származó utódok fenotípus megoszlása a Mendel törvényeknek? Válaszát indokolja meg! 7
2. feladat b) Mondjon példát olyan betegségre, amely a fenti módon öröklődik! c) Milyen a III.4. személy genotípusa? 3. feladat b) Mondjon példát olyan betegségre, amely a fenti módon öröklődik! c) Milyen a III.1. személy genotípusa? d) Mi a legvalószínűbb magyarázata a III.7 és III.9. személyek utódai fenotípusának? 8
4. feladat b) Mondjon példát olyan jellegre, amely a fenti módon öröklődik! c) Milyen a II.1. személy genotípusa? 5. feladat b) Mondjon példát olyan betegségre, amely a fenti módon öröklődik! c) Milyen a III.1. személy genotípusa? 9
6. feladat b) Mondjon példát olyan betegségre, amely a fenti módon öröklődik! c) Milyen a IV.2. személy genotípusa? d) Miért nincsenek jelleghordozó nők a családfán. 10
7. feladat b) Mondjon példát olyan betegségre, amely a fenti módon öröklődik. c) Miért nem adta tovább a jelleget a II.1 férfi? d) Miért variábilis az ilyen módon öröklődő jellegek penetranciája, expresszivitása és szervi lokalizációja? 8. feladat: Mennyi az adott jelleg penetranciája az alábbi családban? 11
Felhasznált irodalom: Connor JM, Ferguson-Smith MA.: Essential medical genetics. Blackwell, Oxford, 1994. Falus A.: A molekuláris genetika lehetőségei és alkalmazása az orvosi gyakorlatban. Orvosi Hetilap 128: 1290-5, 1987. Falus A.: A molekuláris genetika alapjai. In: Klinikai immunológia, 1988. Sok más eredeti közlemény. 4. A feladatok megoldásai 1. a) Autoszómális domináns. b) Pl. anonychia. c) Heterozigóta. d) Nem, mert a Mendel féle hasadási arányok csak tendenciaszerűen érvényesülnek még nagy utódszám esetén is. (Itt elvileg 50%-os hasadási arány várható.) 2. a) Autoszómális recesszív. b) Pl. albinizmus. c) Heterozigóta. 3. a) Autoszómális recesszív. b) Pl. süketnémaság. c) A rendelkezésre álló információkból nem lehet eldönteni, hogy domináns (egészséges) homozigóta vagy heterozigóta egészséges-e.. d) Heterogénia. 4. a) Y-hoz kötött (holandrikus) öröklődés. b) Szőrös fülkagyló. c) Hemizigóta. 12
5. a) X-hez kötött domináns. b) Fogzománc defektus. c) Hemizigóta, domináns. 6. a) X-hez kötött recesszív. b) Pl. Hemofília A. c) Hemizigóta, recesszív. d) Valószínűleg nőkben homozigóta formában letális az adott jelleg. 7. a) Mitokondriális (anyai) öröklődés. b) Leber-féle látóideg-sorvadás. c) Mert a mitokondriumok az anyától (oocytából) származnak. d) A heteroplazmia és az osztódás során a mitokondriumok véletlenszerű megoszlása miatt. 8. P = 4/5 = 0,8 vagy P = 4*100/5 = 80%. 13