Czym różni się dziedziczenie jednogenowe od wielogenowego i jak wpływa na ryzyko chorób?

Czym charakteryzuje się dziedziczenie jednogenowe (monogenowe)?

Dziedziczenie jednogenowe, nazywane też monogenowym lub mendlowskim, odnosi się do sytuacji, w której za wystąpienie określonej cechy lub choroby genetycznej odpowiada zmiana w jednym konkretnym genie. Większość genów człowieka jest obecna w komórce w dwóch kopiach – jedna odziedziczona od mamy, a druga od taty.

Jeśli do rozwoju choroby wystarczy zmiana jednej kopii genu, mówimy, że jest ona dziedziczona w sposób dominujący. Jeśli natomiast objawy występują dopiero, gdy obie kopie genu są zmienione, mówimy o dziedziczeniu recesywnym. Zdrową osobę, która ma jedną prawidłową i jedną nieprawidłową kopię genu, nazywamy nosicielem, ponieważ może „przenosić” zmieniony wariant genetyczny na kolejne pokolenia. Natomiast nosiciele na ogół nie mają objawów choroby.

W przeciwieństwie do chorób wielogenowych i wieloczynnikowych, gdzie na pojawienie się objawów wpływa wiele genów i czynniki środowiska, w dziedziczeniu jednogenowym związek między wariantami genu a chorobą jest prostszy i łatwiejszy do przewidzenia.

Zgodnie z prawami Mendla zmieniona kopia genu może zostać przekazana potomstwu, a ryzyko wystąpienia choroby dziedzicznej u dziecka wynosi zwykle 25% albo 50%, w zależności od tego, czy schorzenie jest dziedziczone w sposób dominujący, recesywny, autosomalny lub sprzężony z płcią.

Jakie są modele dziedziczenia chorób jednogenowych?

Wśród chorób spowodowanych zmianą w pojedynczym genie wyróżniamy przede wszystkim dziedziczenie dominujące i recesywne. Dodatkowo możemy określić, czy dziedziczenie jest autosomalne (dotyczy genów leżących na chromosomach, które ma każdy człowiek, niezależnie od płci), czy sprzężone z chromosomem X - często nazywane również dziedziczeniem sprzężonym z płcią.

Choroby jednogenowe mogą być dziedziczone w sposób:

• autosomalny dominujący – do ujawnienia się choroby wystarczy jedna uszkodzona kopia genu. Jeśli jeden z rodziców ma taki wariant genetyczny, ryzyko przekazania choroby dziecku wynosi 50%,
• autosomalny recesywny – choroba rozwinie się wtedy, gdy dziecko odziedziczy dwie uszkodzone kopie genu, po jednej od każdego z rodziców. Jeśli oboje z rodziców są nosicielami, to ryzyko wynosi 25%,
• dominujący sprzężony z płcią – chłopcy i dziewczynki chorują z podobną częstością. Do pojawienia się objawów wystarczy uszkodzenie jednej kopii genu znajdującego się na chromosomie X,
• recesywny sprzężony z płcią – najczęściej chorują chłopcy, ponieważ mają tylko jeden chromosom X. Dziewczynki zwykle są bezobjawowymi nosicielkami, jako że posiadają prawidłową kopię genu na drugim chromosomie X.

Jakie choroby jednogenowe są najczęściej spotykane w medycynie?

Dziedziczenie jednogenowe ma duże znaczenie w genetyce medycznej. Zrozumienie, w jaki sposób dana choroba jest dziedziczona, pomaga w poradnictwie genetycznym i świadomym planowaniu rodziny.

Do chorób monogenowych zalicza się:

• mukowiscydozę – chorobę związaną z mutacją w genie CFTR. Powoduje ona powstanie w organizmie gęstego śluzu, który może m.in. zalegać w drogach oddechowych i utrudniać swobodne oddychanie,
• chorobę Huntingtona – wywołaną mutacją w genie HTT, który koduje białko huntingtynę. Choroba ta prowadzi do stopniowego uszkodzenia komórek nerwowych w mózgu, co skutkuje postępującym zaburzeniem kontroli nad ruchami ciała, pogorszeniem funkcji poznawczych (w tym problemów z pamięcią) oraz zmianami nastroju i zachowania,
• rdzeniowy zanik mięśni (SMA) – rzadką i ciężką chorobę spowodowaną najczęściej mutacją lub utratą obu kopii genu SMN1. Skutkuje to obumieraniem neuronów ruchowych w rdzeniu kręgowym, a w konsekwencji prowadzi do osłabienia i zaniku mięśni. Objawy obejmują trudności z poruszaniem się, a w cięższych przypadkach również z połykaniem i oddychaniem,
• cukrzycę MODY typu III – spowodowaną mutacjami genu HNF1A, który wpływa na produkcję i wydzielanie insuliny przez komórki beta trzustki. MODY może wystąpić u młodych osób, niezależnie od diety i stylu życia,
• rodzinną hipercholesterolemię – schorzenie związane m.in. z mutacjami genu LDLR. Jest ono związane ze wzrostem stężenia „złego” cholesterolu już od momentu narodzin i zwiększa ryzyko miażdżycy oraz chorób serca.

Na czym polega dziedziczenie wielogenowe?

Dziedziczenie wielogenowe oznacza, że do rozwoju choroby przyczyniają się zmiany w wielu genach działających razem. W odróżnieniu od dziedziczenia monogenowego, gdzie jedna cecha zależy od jednego genu, w dziedziczeniu wielogenowym kilka genów może mieć pojedynczo niewielki wpływ, ale razem ich działanie staje się istotne.

W tym modelu nie ma jednego prostego wzorca dziedziczenia. Zwykle obserwuje się raczej rodzinne występowanie danej choroby.

Przykładami chorób wieloczynnikowych są otyłość, cukrzyca typu 2, nadciśnienie tętnicze i miażdżyca.

Czym są BRCA 1 i BRCA 2? Badanie genetyczne

Z czego wynikają predyspozycje genetyczne do rozwoju nowotworów?

Predyspozycje genetyczne do rozwoju nowotworów mogą wynikać zarówno ze zmian w pojedynczych genach, jak i z obecności wielu wariantów genetycznych (każdego o niewielkim efekcie), które razem zwiększają ryzyko zachorowania.

Mutacje w pojedynczych genach, takich jak BRCA1 i BRCA2, mogą znacząco zwiększać ryzyko rozwoju nowotworów – u kobiet: raka piersi, jajnika, jajowodu, otrzewnej i trzustki oraz czerniaka. Natomiast u mężczyzn: raka prostaty, piersi i trzustki oraz czerniaka. W przypadku kobiet ich wykrycie może wiązać się z decyzją o wykonaniu profilaktycznych zabiegów chirurgicznych.

Na badania genetyczne oceniające ryzyko zachorowania na raka piersi i jajnika pacjentkę kieruje lekarz onkolog lub genetyk. Możliwość wykonania takich badań zapewnia również program Moje Zdrowie Genetyczne.

Nowotwory to często choroby wieloczynnikowe, które rozwijają się na skutek współdziałania wielu wariantów genetycznych oraz dodatkowych czynników, takich jak na przykład palenie papierosów. W takich przypadkach predyspozycję genetyczną można oceniać za pomocą wskaźnika PRS (Polygenic Risk Score), który służy jako narzędzie podsumowujące łączny wpływ wielu rozproszonych zmian genetycznych, przedstawiając w wyniku indywidualny poziom ryzyka.

Dlaczego środowisko modyfikuje dziedziczne predyspozycje w różnym stopniu?

W chorobach monogenowych zdrowa dieta i aktywność fizyczna rzadziej są w stanie zapobiec rozwojowi choroby. Obecnie medycyna w większości przypadków nie potrafi „naprawić” uszkodzonego genu, który zaburza funkcjonowanie komórki i całego organizmu.

W chorobach wieloczynnikowych czynniki środowiskowe mają natomiast duże znaczenie. Niezdrowa dieta i brak ruchu mogą działać jak czynniki wyzwalające objawy choroby. Spożywanie wysokoprzetworzonej i wysokokalorycznej żywności, bogatej w cukier, tłuszcz i sól, przy jednocześnie małym spożyciu warzyw i owoców, ma udowodniony wpływ na rozwój otyłości, cukrzycy, chorób układu krążenia i niektórych nowotworów.

Do rozwoju choroby mogą przyczyniać się także siedzący tryb życia, stres i niedobór snu. Z kolei zdrowe nawyki mogą zapobiec wystąpieniu objawów choroby.

Jakie badania genetyczne stosuje się w obu modelach?

Aby ocenić ryzyko wystąpienia choroby genetycznej, wykonuje się badania genetyczne. Pozwalają one na wykrycie zmian występujących w genach oraz oszacowanie prawdopodobieństwa zachorowania.

Podsumowanie

Poznanie typu dziedziczenia danej choroby ma bardzo duże znaczenie dla dalszego postępowania medycznego. W przypadku chorób monogenowych jest ono ściśle związane z przyczyną schorzenia i może obejmować między innymi zabiegi chirurgiczne oraz terapie celowane.

Choroby wieloczynnikowe to grupa schorzeń, które rozwijają się w wyniku współdziałania wielu genów oraz wpływu środowiska i stylu życia. W ich profilaktyce i leczeniu duże znaczenie mają zmiana nawyków żywieniowych i wprowadzenie umiarkowanej aktywności fizycznej.