单基因缺陷(由一个基因决定)比染色体缺陷更常见。疾病诊断通常始于对临床和生化数据的分析、先证者(首次发现缺陷的人)的谱系以及遗传类型的分析。单基因疾病的遗传类型包括常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传和X连锁遗传。目前,已发现超过4000种单基因疾病。
常染色体显性遗传病。显性遗传病是指在杂合状态下,即仅存在一个异常基因(突变等位基因)的遗传性疾病。以下是常染色体显性遗传病的特征。
- 每个受影响的人都有一个受影响的父母(从头发生的突变除外)。
- 患有此病的人与健康的配偶结婚后,平均有一半的孩子患病,另一半的孩子健康。
- 患病者的健康子女还有健康的子孙。
- 男性和女性受影响的频率相同。
- 这种疾病在每一代人身上都会出现。
常染色体隐性遗传病仅在纯合状态下才会出现临床表现,即特定基因位点的两个等位基因均发生突变。以下是常染色体隐性遗传疾病的特征。
- 表型健康的父母生下患病的孩子意味着父亲和母亲都是致病基因的杂合子[他们的孩子中有四分之一会受到影响(致病基因的纯合子),四分之三会健康(四分之二是杂合子,四分之一是正常基因的纯合子)]。
- 如果患有隐性疾病的人与具有正常基因型的人结婚,他们所有的孩子在表型上都是健康的,但在病理基因上是杂合的。
- 如果一个病人和一个杂合子携带者结婚,他们的孩子一半会患病,一半会健康,但带有致病基因的杂合子。
- 如果两个患有同一种隐性疾病的人结婚,他们的孩子都会患病。
- 男性和女性受影响的频率相同。
- 杂合子个体表型正常,但携带一个突变基因的拷贝。
X连锁遗传性疾病。由于缺陷基因位于X染色体上,该病的临床表现和严重程度在男性和女性中有所不同。女性拥有两条X染色体,因此她们的突变基因可能是杂合子或纯合子,因此她们患病的概率取决于该基因的隐性/显性。男性只有一条X染色体,因此,如果他们遗传了致病基因,则无论缺陷基因是隐性还是显性,他们都可能患上该病。
以下特征是X连锁显性遗传的特征。
- 受此影响的男性会将疾病遗传给他们所有的女儿,但不会遗传给他们的儿子。
- 杂合子女性会将这种疾病遗传给一半的孩子,无论其性别如何。
- 纯合子女性会将这种疾病遗传给她们的所有孩子。
以下特征是 X 连锁隐性遗传的特征。
- 受影响的几乎都是男性。
- 突变总是通过表型健康的杂合母亲传播。
- 病人绝不会把疾病传染给他的儿子。
- 受累男性的所有女儿均为杂合子携带者。
- 一名女性携带者会将疾病遗传给她一半的儿子,她的女儿中虽然没有一个人患病,但有一半的人会成为携带者。
直接和间接DNA诊断用于诊断单基因遗传性疾病。直接诊断方法仅适用于已知全长DNA核苷酸序列的克隆基因。使用直接方法(DNA探针、PCR)时,分子分析的对象是基因本身,或者更准确地说,是该基因的突变,其识别是研究的主要目的。在掌握相应基因最常见(频率最高)突变的性质、频率和位置的准确信息时,这种方法尤其有效。直接方法的主要优势在于其诊断准确率高达100%。
然而,有大量单基因遗传疾病的突变尚未确定,或在研究人群中未发现主要(主要、最常见)突变。此外,在几乎所有单基因疾病中,除了主要突变外,还有许多次要(罕见)突变。最后,患者可能存在未知突变,这使得无法使用直接方法。在这种情况下,使用间接(间接)分子诊断方法。间接方法基于检测基因连锁多态性标记,用于识别高风险家族(即患者的父母和直系亲属)中携带突变基因的染色体。
大多数最常见的单基因缺陷都表现为代谢紊乱。因此,世界卫生组织(WHO)科学组制定并推荐了以下单基因遗传性代谢疾病的分类,以供实际应用。
- 遗传性氨基酸代谢紊乱。
- 遗传性碳水化合物代谢紊乱。
- 遗传性脂质代谢紊乱。
- 类固醇代谢的遗传性疾病。
- 嘌呤和嘧啶代谢的遗传性疾病。
- 遗传性结缔组织代谢疾病。
- 血红素和卟啉代谢的遗传性疾病。
- 遗传性红细胞代谢紊乱。
- 遗传性金属代谢紊乱。
- 遗传性胆红素代谢紊乱。
- 遗传性胃肠道吸收障碍。