Bất thường nhiễm sắc thể

Bất thường nhiễm sắc thể là những rối loạn do thay đổi về số lượng hoặc cấu trúc của nhiễm sắc thể đủ lớn để liên quan đến nhiều gen cùng một lúc. Chúng bao gồm những thay đổi về số lượng như thể ba nhiễm (trisomy) và thể một nhiễm (monosomy) (lệch bội - aneuploidy) và những thay đổi về cấu trúc như mất đoạn (deletions), lặp đoạn (duplications), chuyển đoạn (translocations) và đảo đoạn (inversions). Bởi vì chúng thường ảnh hưởng đến liều lượng của nhiều gen đồng thời, chúng thường tạo ra các hội chứng đa hệ thống dễ nhận biết hoặc gây mất thai.

Definition

Bất thường nhiễm sắc thể là sự thay đổi về số lượng bình thường (ví dụ: thể ba nhiễm, thể một nhiễm) hoặc cấu trúc (ví dụ: mất đoạn, lặp đoạn, chuyển đoạn, đảo đoạn) của một hoặc nhiều nhiễm sắc thể, thường làm rối loạn liều lượng của nhiều gen và gây ra bệnh tật hoặc bất thường phát triển.

Scope

Chủ đề này bao gồm hai loại thay đổi nhiễm sắc thể chính — số lượng và cấu trúc — các cơ chế chính của chúng (chủ yếu là không phân ly giảm phân và tái tổ hợp hoặc sửa chữa bất thường), và cách mất cân bằng nhiễm sắc thể dẫn đến bệnh tật. Nó coi bất thường nhiễm sắc thể như một chủ đề bệnh lý; nó không phải là hướng dẫn về các lựa chọn sàng lọc trước sinh hoặc quản lý bất kỳ hội chứng cụ thể nào.

Core questions

• Các bất thường về số lượng (lệch bội) khác với các sắp xếp lại cấu trúc về cơ chế và hậu quả như thế nào?
• Tại sao sự không phân ly giảm phân là nguồn gốc chủ yếu của lệch bội, và tại sao tần suất của nó tăng lên theo tuổi mẹ?
• Khi nào một sắp xếp lại cấu trúc là cân bằng và không có biểu hiện lâm sàng so với không cân bằng và gây bệnh?
• Mất cân bằng liều lượng gen chuyển thành kiểu hình đa hệ thống như thế nào?

Key concepts

• Lệch bội (thể ba nhiễm, thể một nhiễm)
• Không phân ly
• Đa bội
• Mất đoạn và lặp đoạn
• Chuyển đoạn tương hỗ và chuyển đoạn Robertson
• Sắp xếp lại cân bằng so với không cân bằng
• Mất cân bằng liều lượng gen
• Thể khảm

Mechanisms

Các bất thường về số lượng thường phát sinh từ sự không phân ly — sự thất bại của các nhiễm sắc thể tương đồng hoặc các chromatid chị em trong việc tách rời trong quá trình giảm phân — tạo ra các giao tử có nhiễm sắc thể thừa hoặc thiếu; các lỗi sau khi thụ tinh tạo ra thể khảm (mosaicism). Các bất thường về cấu trúc phát sinh từ sự đứt gãy nhiễm sắc thể và sửa chữa hoặc tái tổ hợp bất thường, tạo ra mất đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn và chuyển đoạn. Các sắp xếp lại cân bằng bảo toàn tổng vật liệu di truyền và thường không có biểu hiện lâm sàng ở người mang nhưng có thể tạo ra các giao tử không cân bằng; các sắp xếp lại không cân bằng làm thay đổi liều lượng gen. Kiểu hình thường phản ánh sự biểu hiện quá mức hoặc dưới mức đồng thời của nhiều gen trên đoạn bị ảnh hưởng, như đã được nhấn mạnh trong các phân tích về tác động kiểu hình của biến thể cấu trúc.

Clinical relevance

Các bất thường nhiễm sắc thể chiếm một phần lớn các trường hợp mất thai ba tháng đầu được ghi nhận và một số hội chứng bẩm sinh được mô tả rõ ràng, và việc phát hiện chúng là một chức năng cốt lõi của các phòng thí nghiệm di truyền tế bào. Mục này giải thích sinh học cơ bản để tham khảo; nó không hướng dẫn sàng lọc, xét nghiệm chẩn đoán hoặc quản lý lâm sàng cá nhân.

Epidemiology

Các bất thường nhiễm sắc thể được tìm thấy trong phần lớn các trường hợp sẩy thai tự nhiên trong ba tháng đầu và trong khoảng một tỷ lệ nhỏ trẻ sinh sống khi kết hợp các thay đổi cân bằng và không cân bằng. Thể ba nhiễm sắc thể 21 (hội chứng Down) là lệch bội nhiễm sắc thể thường (autosomal aneuploidy) phổ biến nhất tương thích với sự sống; các lệch bội nhiễm sắc thể giới tính ít nghiêm trọng hơn. Mối liên hệ giữa tuổi mẹ và sự không phân ly là một đặc điểm dịch tễ học nhất quán.

History

Di truyền tế bào người bắt đầu khi Tjio và Levan xác định vào năm 1956 rằng con người có 46 nhiễm sắc thể; trong vòng vài năm, thể ba nhiễm sắc thể 21 được xác định là nguyên nhân gây ra hội chứng Down, và các lệch bội nhiễm sắc thể giới tính chính đã được mô tả. Các kỹ thuật nhuộm băng (banding techniques), và sau đó là lập bản đồ nhiễm sắc thể phân tử bằng vi mảng (microarray), đã dần dần cải thiện độ phân giải mà các bất thường nhiễm sắc thể có thể được phát hiện.

Key figures

• Joe Hin Tjio
• Albert Levan
• Jerome Lejeune

Seminal works

• tjio-levan-1956
• weischenfeldt-2013
• roizen-2003

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa bất thường nhiễm sắc thể về số lượng và cấu trúc là gì?

Bất thường về số lượng làm thay đổi số lượng toàn bộ nhiễm sắc thể (ví dụ: thể ba nhiễm sắc thể 21, với ba bản sao của nhiễm sắc thể 21), trong khi bất thường về cấu trúc làm thay đổi kiến trúc của một hoặc nhiều nhiễm sắc thể thông qua mất đoạn, lặp đoạn, chuyển đoạn hoặc đảo đoạn trong khi số lượng có thể giữ nguyên.

Tại sao chuyển đoạn cân bằng có thể gây ra vấn đề ngay cả khi người mang gen khỏe mạnh?

Chuyển đoạn cân bằng giữ cho tổng lượng vật liệu di truyền bình thường, vì vậy người mang gen thường không bị ảnh hưởng, nhưng trong quá trình giảm phân, nó có thể tạo ra các giao tử với lượng vật liệu nhiễm sắc thể không cân bằng, làm tăng khả năng sẩy thai hoặc sinh con bị ảnh hưởng.