ภาวะโครโมโซมเกิน (Trisomy) และความผิดปกติจากภาวะโครโมโซมเกิน

ภาวะโครโมโซมเกิน (Trisomy) คือการมีโครโมโซมชุดใดชุดหนึ่งเกินมาหนึ่งแท่ง แทนที่จะมีสองแท่งตามปกติ ทำให้มีจำนวนโครโมโซมรวม 47 แท่งในเซลล์ดิพลอยด์ (diploid cell) ที่เป็นอย่างอื่นปกติ ภาวะนี้เป็นรูปแบบที่สำคัญที่สุดทางคลินิกของภาวะแอนนิวพลอยดี (aneuploidy) ในมนุษย์: ภาวะโครโมโซมร่างกายเกินส่วนใหญ่เป็นอันตรายถึงชีวิตในช่วงต้นของการพัฒนา แต่ภาวะโครโมโซม 21, 18, และ 13 เกิน และภาวะโครโมโซมเพศเกิน พบได้ในทารกแรกเกิดและเป็นสาเหตุของกลุ่มอาการที่สามารถระบุได้

Definition

ภาวะโครโมโซมเกิน (Trisomy) คือภาวะแอนนิวพลอยดี (aneuploid state) ที่โครโมโซมเฉพาะตัวหนึ่งมีสามแท่งแทนที่จะเป็นสองแท่ง ทำให้เซลล์ที่ได้รับผลกระทบมีโครโมโซมเกินมาหนึ่งแท่ง (47 แท่งในเซลล์ดิพลอยด์) และมีการแสดงออกของยีนบนโครโมโซมนั้นเกินปกติ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมแนวคิดของการมีโครโมโซมเกินมาหนึ่งแท่ง ความผิดพลาดในการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสที่ทำให้เกิดภาวะนี้ ความแตกต่างระหว่างภาวะโครโมโซมเกินแบบสมบูรณ์ (full), แบบโมเสก (mosaic), และแบบทรานสโลเคชัน (translocation) รวมถึงกลุ่มอาการโครโมโซมเกินที่พบในทารกแรกเกิดที่สำคัญ ได้แก่ กลุ่มอาการดาวน์ (Down syndrome) (โครโมโซม 21 เกิน), กลุ่มอาการเอ็ดเวิร์ด (Edwards syndrome) (โครโมโซม 18 เกิน), และกลุ่มอาการพาทัว (Patau syndrome) (โครโมโซม 13 เกิน) พร้อมด้วยภาวะโครโมโซมเพศเกินที่พบบ่อย นี่คือคำอธิบายอ้างอิงของภาวะเหล่านี้และพื้นฐานทางชีววิทยา ไม่ใช่แนวทางการจัดการทางคลินิก

Core questions

• ภาวะโครโมโซมเกินชนิดใดบ้างที่สามารถมีชีวิตรอดได้ และเหตุใดภาวะเหล่านี้จึงเป็นข้อยกเว้นมากกว่ากฎ?
• ภาวะโครโมโซมเกินแบบสมบูรณ์ แบบโมเสก และแบบทรานสโลเคชัน แตกต่างกันอย่างไรในด้านต้นกำเนิดและลักษณะฟีโนไทป์ที่คาดหวัง?
• เหตุใดความเสี่ยงของการตั้งครรภ์ที่มีภาวะโครโมโซมเกินจึงเพิ่มขึ้นตามอายุของมารดา?
• ความไม่สมดุลของปริมาณยีน (dosage imbalance) ของโครโมโซมทั้งแท่งส่งผลให้เกิดกลุ่มอาการพัฒนาการได้อย่างไร?

Key concepts

• ภาวะโครโมโซมเกินแบบสมบูรณ์ (47 โครโมโซม)
• ภาวะโครโมโซมเกินแบบโมเสก
• ภาวะโครโมโซมเกินแบบทรานสโลเคชัน (โรเบิร์ตโซเนียน)
• การไม่แยกตัวของไมโอซิส I เทียบกับไมโอซิส II
• ความไม่สมดุลของปริมาณยีน
• ภาวะโครโมโซม 21 เกิน (กลุ่มอาการดาวน์)
• ภาวะโครโมโซม 18 เกิน (กลุ่มอาการเอ็ดเวิร์ด)
• ภาวะโครโมโซม 13 เกิน (กลุ่มอาการพาทัว)
• ภาวะโครโมโซมเพศเกิน

Mechanisms

ภาวะโครโมโซมเกินมักเกิดจากการไม่แยกตัว (nondisjunction) ในระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis) เมื่อคู่โครโมโซมหรือซิสเตอร์โครมาทิด (sister chromatids) ไม่สามารถแยกออกจากกันได้ และเซลล์สืบพันธุ์ (gamete) ได้รับโครโมโซมเกินมาหนึ่งแท่ง จากนั้นการปฏิสนธิจะทำให้เกิดไซโกต (zygote) ที่มีโครโมโซมสามแท่ง ความผิดพลาดนี้มักเกิดขึ้นในการแบ่งเซลล์ไมโอซิส I ของมารดา และความถี่จะเพิ่มขึ้นตามอายุของมารดา ภาวะโครโมโซมเกินอาจเกิดขึ้นหลังการปฏิสนธิ (post-zygotically) ในระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitosis) ทำให้เกิดเซลล์แบบโมเสก (mosaic) ที่มีทั้งเซลล์ที่มีโครโมโซมเกินและเซลล์ปกติ หรือเกิดจากการเคลื่อนย้ายแบบโรเบิร์ตโซเนียน (Robertsonian translocation) ซึ่งสารพันธุกรรมส่วนเกินจะติดอยู่กับโครโมโซมอื่นและสามารถถ่ายทอดได้จากพ่อแม่ที่เป็นพาหะแบบสมดุล (balanced carrier) ในทุกรูปแบบ ผลที่ตามมาร่วมกันคือการแสดงออกของยีนบนโครโมโซมที่มีภาวะเกินเพิ่มขึ้น 50 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งรบกวนการพัฒนาในระดับที่ขึ้นอยู่กับว่าเกี่ยวข้องกับโครโมโซมใดและยีนใด

Clinical relevance

ภาวะโครโมโซมเกินเป็นสาเหตุของความผิดปกติของโครโมโซมร่างกายที่พบบ่อยที่สุดในทารกแรกเกิด และเป็นเป้าหมายหลักของการคัดกรองและการวินิจฉัยก่อนคลอด บทความนี้อธิบายชีววิทยาและลักษณะทางคลินิกของกลุ่มอาการเหล่านี้เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการประเมินหลักฐาน ไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษาสำหรับบุคคลใดบุคคลหนึ่ง

Epidemiology

ภาวะโครโมโซมร่างกายเกินส่วนใหญ่ไม่สามารถมีชีวิตรอดได้และมักพบในการแท้งบุตรเอง ในบรรดาทารกแรกเกิด ภาวะโครโมโซม 21 เกินเป็นภาวะที่พบบ่อยที่สุดและแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ที่ชัดเจนที่สุดกับอายุของมารดาที่เพิ่มขึ้น ภาวะโครโมโซม 18 เกินและภาวะโครโมโซม 13 เกินนั้นหายากกว่าและเกี่ยวข้องกับการเสียชีวิตในวัยเด็กสูง โดยทารกที่ได้รับผลกระทบส่วนใหญ่มีชีวิตอยู่ได้เพียงช่วงสั้นๆ ดังที่บันทึกไว้ในชุดข้อมูลประวัติธรรมชาติ ภาวะโครโมโซมเพศเกินโดยรวมแล้วพบบ่อยและมักมีลักษณะฟีโนไทป์ (phenotypes) ที่ไม่รุนแรงหรือละเอียดอ่อน

History

ภาวะโครโมโซม 21 เกินเป็นความผิดปกติของโครโมโซมแรกที่ระบุได้ในมนุษย์ โดยได้รับการยอมรับในปี 1959 ว่าเป็นสาเหตุของกลุ่มอาการดาวน์ และภาวะโครโมโซม 18 เกินและภาวะโครโมโซม 13 เกินได้รับการอธิบายว่าเป็นกลุ่มอาการที่แตกต่างกันหลังจากนั้นไม่นาน การค้นพบเหล่านี้ได้ยืนยันว่าการมีโครโมโซมทั้งแท่งเกินมาสามารถทำให้เกิดภาวะทางคลินิกที่ชัดเจนได้ และเป็นจุดเริ่มต้นของเซลล์พันธุศาสตร์ทางคลินิก (clinical cytogenetics) งานวิจัยในภายหลังได้ชี้แจงถึงต้นกำเนิดของโครโมโซมที่เกินมาจากการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสและผลกระทบจากอายุของมารดา

Key figures

• Jerome Lejeune
• John Hilton Edwards
• Klaus Patau
• Terry Hassold

Seminal works

• roizen-patterson-2003
• cereda-carey-2012
• hassold-hunt-2001

Frequently asked questions

เหตุใดภาวะโครโมโซม 21, 18, และ 13 เกิน จึงเป็นภาวะโครโมโซมเกินที่มักพบในทารกแรกเกิด?

โครโมโซมเหล่านี้มียีนค่อนข้างน้อย ดังนั้นความไม่สมดุลของปริมาณยีน แม้จะรุนแรง แต่ก็มักจะสามารถมีชีวิตรอดได้จนถึงการคลอด มากกว่าภาวะโครโมโซมขนาดใหญ่ที่มีจำนวนยีนมากเกิน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นอันตรายถึงชีวิตในช่วงต้นของการพัฒนา

ภาวะโครโมโซมเกินแบบโมเสกคืออะไร?

ภาวะโครโมโซมเกินแบบโมเสกหมายความว่ามีเพียงบางเซลล์ของบุคคลเท่านั้นที่มีโครโมโซมเกินมา ในขณะที่เซลล์อื่นๆ เป็นปกติ ซึ่งมักเกิดจากความผิดพลาดที่เกิดขึ้นหลังการปฏิสนธิในระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส สัดส่วนและการกระจายตัวของเซลล์ที่มีโครโมโซมเกินสามารถส่งผลต่อภาพทางคลินิกได้