染色体異常

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猫なき症候群から転送)
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染色体異常(せんしょくたいいじょう)とは、染色体の構造異常のこと。またはそれに伴う障がい。この記事では主に医学的な観点からヒトの染色体異常について解説する。

概要[編集]

染色体の分離や交叉の機能不全は、疾患を引き起こしうる。これらは大きく二つに分類される。

  1. 染色体の部分的な異常。通常、交叉の失敗によって引き起こされることが多い。部分トリソミー(重複)、部分モノソミー(欠失)、転座など。
  2. 異数体(数的異常)と呼ばれる、染色体の不足あるいは過剰による異常。不完全な染色体の分離によって引き起こされることが多い。通常、染色体は2本で対をなしている(ダイソミー)が、これが1本になるのが「モノソミー」、3本になるのが「トリソミー」、4本になるのが「テトラソミー」、5本になるのが「ペンタソミー」である。まれに3倍体や4倍体などの倍数体がある。

染色体には、短腕(p)と長腕(q)があり、例えば5番染色体の片方の短腕が欠失することを5pモノソミーといい、5p-(ごピーマイナス)と表記する。ヒトは22対の常染色体と一対の性染色体を持つ。

ここでは染色体の数・形態の異常を伴う染色体異常について述べており、染色体の数や形態の異常を伴わない遺伝子の異常による病気は遺伝子疾患に、原因の明らかでない先天奇形症候群は奇形症候群に詳述されている。

常染色体トリソミー[編集]

ある常染色体にトリソミーが起きると、その染色体が担当する物質産生などが通常の1.5倍になって様々な影響を及ぼす。常染色体の完全なトリソミーは13番染色体18番染色体21番染色体の3種類以外はごくまれにしか存在しない。この理由は、他の常染色体には、より重要な遺伝情報が多いため、トリソミーによる変化が致死となり早期に流産するためである。

21トリソミー(いわゆるダウン症候群)(ICD-10 Q90.9)
ダウン症候群の項目を参照。
18トリソミー
女児に多い(男児は流産する場合が多いため)。18番染色体が過剰であるために引き起こされる先天性障害
口唇裂口蓋裂、握ったままの手、耳介低位付着などの奇形があり、また先天性心疾患になる可能性もある。先天性心疾患は心室中隔欠損症心内膜床欠損症など。発見者の名前を取りエドワーズ症候群と呼ばれることもある。
13トリソミー
女児に多い(男児は流産する場合が多いため)。13番染色体が過剰であるために引き起こされる先天性障害。発見者の名前を取りパトー(パトウ、プット、ペイトー)症候群とも呼ばれる。
常染色体のトリソミーの一覧
(この一覧では部分トリソミーは扱わない)
常染色体のトリソミーは染色体に含まれる遺伝子が多いほど・重要なほど重症になる傾向にある。染色体番号は基本的に染色体のサイズが大きい方から振られているが(正確には21番と22番は大きさと番号が逆転している)、染色体のサイズと遺伝子の量・重要性は正確には連動せず、常染色体で一番遺伝子の数が少ないのは一番小さい21番染色体の337個だが、次に少ないのはサイズの近い22番(701個)や20番(710個)ではなく18番の400個、その次が13番の496個となっている、このため上記の3種類の染色体は完全なトリソミーでも生存への悪影響が比較的小さく、出生時まで生存できる可能性がそれなりにあるが、これ以外の出生例が稀なのは生存への悪影響が大きすぎ胎児でも生存が困難なのだろうと考えられている。
大きい染色体について言えば、6番染色体以上のサイズの染色体のトリソミーはモザイクも含めて致死であり(部分トリソミー除く)、1トリソミーに至っては着床前に死亡してしまう。もっとも出生可能なものでも、流産・死産で出生前に淘汰されることもかなり多く、一番軽い21トリソミーでも7~8割は出生前に淘汰される。
  • ○:出生可能
  • △:ごく稀に出生例あり
  • ▲:モザイクでのみごく稀に出生例あり(完全型は致死)
  • ×:致死(出生報告なし)
トリソミー 表現型・症候群等
1トリソミー ×着床前に死亡
2トリソミー ×流産
3トリソミー ×流産
4トリソミー ×流産
5トリソミー ×流産
6トリソミー ×流産
7トリソミー 7トリソミー
8トリソミー en:Warkany syndrome 2
9トリソミー 9トリソミー
10トリソミー 10トリソミー
11トリソミー ×流産
12トリソミー 12トリソミー
13トリソミー パトウ症候群
14トリソミー 14トリソミー
15トリソミー ×流産
16トリソミー 16トリソミー
17トリソミー ×流産
18トリソミー エドワーズ症候群
19トリソミー ×流産
20トリソミー 20トリソミー
21トリソミー ダウン症候群
22トリソミー 22トリソミー

常染色体のその他の数の異常については次の通り。

  • 常染色体の完全なモノソミーは例外なく致死であり、流産でさえ21番のモノソミーがかろうじてわずかに見られる程度で、その他のモノソミーは着床前に死亡する(部分モノソミーは後述)。
  • 相同染色体が1本もないのをナリソミーと呼ぶが、これも全て着床前に死亡する。
  • 常染色体のテトラソミーについては、ほとんどが流産(もしくは着床前死亡)に終わり、出生例は18テトラソミーなどわずかに報告されているのみである。

性染色体異常[編集]

性染色体の過剰[編集]

性染色体は元々男女で本数が異なり、正常女性でも1本以外は不活性化と言って活動を抑えるため、トリソミーやテトラソミーになっても過剰な染色体は不活性化して物質の生産の変動は小さく、常染色体トリソミーと比較して症状は軽く、一生発見されない場合もある。ただし性別に影響を与える染色体であるため不妊や生殖器の奇形が起きることはある。

クラインフェルター症候群(Klinefelter)
男性のみに発生。正常男性核型がXYであるのに対し、X染色体が過剰である(XXY、XXXYなど)。
発生率は500〜1000人に1人、一生気づかれない場合も多い。性器は第一次性徴の時点で通常の男児と同じく男性器である。主な症状は、女性化乳房(現れない事も多い)または第二次性徴の欠如、長い手足、体毛の発生が少ないまたは無い、骨の発育不全や骨粗鬆症、心臓の疾患、運動能力の低下などが現れる場合もある。ほとんどの症例で精子の数が少ないため、自然的生殖では不妊であり、不妊治療に訪れた時点で発見される場合も多い。精巣内に精子がある場合は人工授精を使っての受精は可能である。過剰なX染色体が多いほど障害の傾向も強く、また心臓の疾患にかかりやすい。X染色体の数の異常があれば症状が高確率で出るわけではなく、この組み合わせの染色体を持ちながら症状が全くでないケースの方が多い。成人以降、突如第二次性徴的変化が始まることもある。オスの三毛猫もこの症候群である。アンドロゲン不応症と混同されるが、アンドロゲン不応症は染色体異常ではなく外見的特徴は女性的であり別の症状である。
スーパー女性
女性のみに発生。正常女性核型がXXであるのに対し、X染色体が過剰である(XXX、XXXX、XXXXXなど)。XXXの場合は「XXX症候群」や「Xトリソミー」や「トリプルX」と呼ばれ、XXXXの場合は「XXXX症候群」や「Xテトラソミー」と呼ばれ、XXXXXの場合は「XXXXX症候群」や「Xペンタソミー」と呼ばれる。生殖能力は普通の女性と変わらない。
スーパー男性
男性のみに発生。正常男性核型がXYであるのに対し、Y染色体が過剰である(XYY、XYYYなど)。染色体数に応じてXYY症候群などとも呼ばれる。
一生を通じて気づかれない場合が多く、最近は個性の範疇とする見方が一般的。高身長、多動、知能の低下などが現れるという報告もあるが逆に知能が高いとする報告もある。性器異常や腎臓異常の報告もあるが、XYY症候群との関係は証明されていない。過剰なY染色体が多いほど障害の傾向は強い。生殖能力は普通の男性と変わらない。
XXYY症候群
クラインフェルターの一種とも、スーパー男性の一種とも言われる。報告例は少ない。
モザイク染色体
男女ともに発生する。さまざまな形状があり、発生率は、10〜100億人に一人と言われる。XX,XYのほかXO,XXY,Yなどが混在するケースがあり、障害をともなう場合もあるが、まったく問題のない例も多い。PAIS、CAISなどのアンドロゲン不応症の場合の一部に、モザイク染色体を持つ場合があるが、頻度は不明である[要出典]。モザイク染色体は血液検査では発見されず、体細胞検査が必要。

性染色体モノソミー[編集]

性染色体モノソミーについては、常染色体と異なり、X染色体のモノソミー(XO、ターナー症候群)は生存可能であるが、X染色体にはヒトの生命に欠かせない遺伝子が入っているので、Y染色体のモノソミー(YO)は致死であり、受精後まもなく死ぬ(同じ理由でYYやOO(性染色体なし)なども致死)。また、XOも過剰な性染色体異常が500~600回の出産に1回くらいの割合でみられるのに対し、これのみ3000回に1回ほどでみられるのは、胎児のときに死ぬ率が多いためと考えられている[1]

ターナー症候群
女性のみに発生。正常女性核型がXXであるのに対し、X染色体のうち一本が完全または部分的に欠失している(X、XO)。
新生児期の足の浮腫、著しい低身長、首周りの襞(翼状頸)、先天性心疾患、不妊、第二次性徴の欠如などがある。知的障害は一切ない。
10%に大動脈縮窄症を合併する事が知られている。
子宮の未発達などの性未熟症に対してはカウフマン療法を行う。
低身長に対しては、成長ホルモン補充療法の適応となる。

性染色体の組み合わせ一覧[編集]

この一覧には、致死となるもの以外にも、理論上は考えられるが、実際には報告例がないものも含まれている。

  • 太字は正常な性染色体の組み合わせ
  • ○:女性、正常表現型
  • □:男性、正常表現型
  • ●:女性、異常表現型
  • ■:男性、異常表現型
  • ×:致死(着床前に死亡)
O X XX XXX XXXX XXXXX
O ×OO XO XX XXX XXXX XXXXX
Y ×YO XY XXY XXXY XXXXY ■XXXXXY
YY ×YY XYY XXYY ■XXXYY ■XXXXYY ■XXXXXYY
YYY ×YYY ■XYYY ■XXYYY ■XXXYYY ■XXXXYYY ■XXXXXYYY
YYYY ×YYYY ■XYYYY ■XXYYYY ■XXXYYYY ■XXXXYYYY ■XXXXXYYYY
YYYYY ×YYYYY ■XYYYYY ■XXYYYYY ■XXXYYYYY ■XXXXYYYYY ■XXXXXYYYYY

常染色体部分モノソミー[編集]

5pモノソミー(5p-症候群)
5番染色体短腕の一部が欠失することによって起こる。出生時に猫のようなかん高い鳴き声があることから、猫鳴き症候群(仏:Cri Du Chat Syndrome 英:cat cry Syndrome)とも呼ばれる。特有の鳴き声は成長すると消失するが、重度の知的障害がある。生後すぐは丸顔であるが、成長すると細顔になる。便秘になるヒルシュスプルング病も併発する。ダウン症の原因を発見したルジュンによって1963年に発見された。
5qモノソミー(5q-症候群)
5番染色体長腕の一部が欠失することによって起こる骨髄異形成症候群の一種。
4pモノソミー ウォルフ・ヒルシュホーン(Wolf-Hirschhorn)症候群

その他の染色体異常[編集]

3倍体(triploidy)、4倍体
全ての染色体が3倍、4倍になる。人間を含む哺乳類では3倍体以上は致死でほとんどが流産し、生きて生まれた例もごく稀にあるが、出生直後に死亡する。
マウスでは2倍体と4倍体のキメラの場合は生存できることが確認されているが、4倍体の細胞は胎盤側のみで胎児は2倍体になる。なお、5倍体以上は着床前に死亡するとされる。
哺乳類以外では致死的ではない種類も多く、脊椎動物でも爬虫類以下は野生でも3倍体以上の個体が発見されているが、奇数倍体では生存は可能でも減数分裂ができず、不稔になるか単為生殖で繁殖する。逆にサケ・マスなど産卵後に死亡する魚を3倍体にして生殖に栄養を使わせずに大型化させたり、植物の例だが4倍体と2倍体の掛け合わせで生れた3倍体の種なしスイカは種を無くしている。

染色体部分異常の種類[編集]

第4染色体と第20染色体の転座
相互転座
遺伝子の情報量に変化はないが、染色体の位置が変わるため、一般的には本人に症状は現れないが、本人の子供に症状が現れる場合もある。習慣性流産の原因ともなる。
均衡型
不均衡型
ロバートソン転座
2種類の染色体の短腕が脱落し、長腕同士が接合する。ロバートソン転座が起きた場合は、両方の染色体の短腕は失われるが、障害が起きる場合は少ないようである。
同腕染色体
長腕と短腕のどちらかが欠失し、もう一方が取って代わる。部分トリソミーと部分モノソミーが同時に発生することになる。
重複
トリソミー、部分トリソミー
逆位
遺伝子の情報量、染色体の位置に変化はないため、本人に症状は現れず、子供にも症状は現れない。
欠失
モノソミー、部分モノソミー
片親性ダイソミー
普通は父母から1本ずつもらう染色体が、片方の親から2本もらった状態になること。染色体の数は正常だが、障害が現れる。アンジェルマン症候群プラダー・ウィリー症候群は、染色体のほぼ同じ箇所 (15q11.2) の欠失であるが、両親のどちら由来かによって症状が異なる。
胞状奇胎
全胞状奇胎と部分胞状奇胎でやや経緯は異なるが、両者とも正常の受精が起きなかったことで染色体異常発生が原因とされる。
全胞状奇胎は無核卵子と精子が受精した場合で、大半が染色体23Xの精子の遺伝子を倍加させた46XX[2]と一見正常に見えるが、哺乳類の場合は胎児と胎盤の発達に使う遺伝子がそれぞれ母親と父親由来の物なので、この場合(母親由来の遺伝子がない)胎児はごく小さいうちに致死となり、父親由来の遺伝子が多すぎるため胎盤の絨毛組織が異常発達する[3]
部分胞状奇胎は1つの卵子に2つの精子が受精することで発生し、精子2つ分の遺伝子があるため他に問題が無ければ69XXX、69XXY、69XYYのいずれかの三倍体になり、上記と同様に父親由来の遺伝子が多すぎるため、やはり胎盤の絨毛組織が異常発達する(胎児は生存する場合もある)。
モザイク
正常の細胞と異常の細胞が混ざっていること。症状は軽度になる。
隣接遺伝子症候群
完全な染色体異常ではないが、微細な遺伝子の異常によって起きる疾患。遺伝子疾患の項で詳述されている。

血液疾患における代表的染色体異常[編集]

白血病をはじめとする多くの血液疾患において染色体異常を認める。これらは後天的な変化であり、遺伝はしない。あくまでがん細胞(すなわち異常血液細胞)に限局して生じた染色体異常であり、患者の生殖細胞はもちろんのこと、患者の血液に含まれる正常な血液細胞や、他の組織体細胞にも、これらの異常はみられない。

有名な染色体異常(p:短腕、q:長腕、数字:バンド)

  1. t(8;21)(q22;q22) AML1/ETO融合遺伝子 M2 急性骨髄性白血病
  2. t(9;22)(q34;q11.2) BCR/ABL融合遺伝子 慢性骨髄性白血病 別名:フィラデルフィア染色体
  3. t(15;17)(q22;q12) PML/RARα融合遺伝子 M3 急性前骨髄性白血病
  4. t(14;18)(q32;q21) BCL2遺伝子 濾胞型リンパ腫
  5. t(11;14)(q21;q32) BCL1遺伝子 マントル細胞リンパ腫

関連項目[編集]

脚注[編集]

  1. ^ 『原色現代科学大事典7 生命』昭和44年 学研 P142
  2. ^ 23Y精子受精の場合はX染色体がないため受精後まもなく致死となる。ただし5%ほど46XYの染色体をもつ胞状奇胎もある。
  3. ^ 父親母親由来ゲノムの役割分担 」 国立遺伝学研究所 遺伝学電子博物館

外部リンク[編集]