Perustietoa perinnöllisyydestä

Perimän rakenne ja muutokset

Kromosomit

Ihmisen perimä on merkitty kirjoituksen kaltaisesti soluissamme sijaitsevaan DNA:han. Rakenteeltaan DNA on ns. kaksoisjuoste. Solunjakautumisen hetkellä DNA-kaksoisjuoste järjestäytyy kromosomeiksi. Ihmisellä on 46 kromosomia, 22 autosomiparia ja sukupuolikromosomit X ja Y. Kutakin autosomia; kromosomit 1-22, on siis kaksi kappaletta, toinen isältä ja toinen äidiltä perittynä. Tämän lisäksi naisilla on kaksi X-kromosomia, toinen isältä ja toinen äidiltä perittynä. Miehillä on äidiltä perittynä X- ja isältä perittynä Y-kromosomi. Kromosomeja voidaan tarkastella valomikroskoopin avulla.

Kromosomipoikkeavuuksille on tyypillistä, että kromosomiaineksen määrä on muuttunut. Kromosomiainesta on joko liikaa tai liian vähän. Kyseessä voi olla kokonaisen kromosomin ylimäärä (esimerkiksi trisomia) tai alimäärä (esimerkiksi monosomia), kuten ylimääräinen kromosomi 21 (21-trisomia) Downin oireyhtymässä.  Kyseessä voi myös olla vain jonkin kromosomin osasen ylimäärä (duplikaatio) tai häviämä (deleetio), kuten kromosomin 5p pieni häviämä 5p-deleetio-oireyhtymässä. Kromosomimateriaalia voi myös esiintyä väärässä paikassa, kun esimerkiksi kaksi kromosomia on vaihtanut materiaalia keskenään. Tällaiset ns. translokaatiot eivät useinkaan aiheuta mitään muutoksia perimän toimintaan, mutta saattavat altistaa vaikeammille kromosomipoikkeavuuksille jälkeläisillä.

Geenit

DNA-kaksoisjuoste sisältää geenejä eli perintötekijöitä. Ihmisellä arvioidaan olevan 23 000 geeniparia kromosomien mukana, toinen geeniparin jäsenistä on peritty isältä, toinen äidiltä. Yksittäisessä kromosomissa on satoja, jopa tuhansia geenejä. Geenit, kuten koko ihmisen perimä (DNA-juoste), rakentuu neljästä emäksestä (A,T,G,C), jotka ovat tietyssä järjestyksessä (sekvenssissä). Geenin emästen järjestyksestä muodostuu  ohje jonkin ihmisen valkuaisaineen rakentamiseksi. Valkuaisaineilla on monia erilaisia tehtäviä solun toimintojen ylläpidossa. Jos ohjeessa on virhe (geenimuutos eli mutaatio), syntyy virheellinen valkuaisaine, joka ei pysty toimittamaan omaa tehtäväänsä solutasolla, ja tämä saattaa aiheuttaa häiriöitä koko yksilön tai tiettyjen elinten kehitykseen tai toimintaan. Pieni osa geeneistä sijaitsee soluissa kromosomiston ulkopuolella ns. mitokondrioissa.

Perimän tutkimukset

Harvinaisen taudin diagnoosia etsittäessä lääkäri saattaa ehdottaa perimän tutkimuksia, joiden avulla pyritään tunnistamaan perinnöllisen taudin tai oireyhtymän aiheuttava geenin tai kromosomin virhe. Useimmiten nämä tutkimukset tehdään verinäytteestä. Mikäli aiheuttaja tunnistetaan, taudin diagnoosi varmistuu.

Kromosomitutkimus

Kromosomitutkimus on pitkään ollut perustutkimus oireyhtymän tai kehityshäiriön syitä etsittäessä. Kromosomeja tarkastellaan valomikroskoopilla, ja tutkimuksessa selviää luotettavasti kromosomien lukumäärä. Myös kromosomien rakennetta voidaan tarkastella, ja havaita suurehkot kromosomiaineksen puutokset tai ylimäärät. Tutkimuksessa ”käydään koko perimä läpi” alkaen kromosomista 1 aina kromosomiin 22 ja sukukromosomeihin asti, mutta tutkimus ei voi havaita pieniä yksityiskohtia eikä pysty toteamaan geenien mutaatioita.

Molekyylikaryotyypitys

Molekyylikaryotyypitys eli mikrosirututkimus on suhteellisen uusi perimän tutkimusmenetelmä. Molekyylikaryotyypityksellä tutkitaan DNA-juosteen kopiolukumuutoksia. Kuten kromosomitutkimuksessa myös molekyylikaryotyypityksessä tutkitaan koko perimää, yleensä ilman tarkkaa epäilystä perimän virheen sijainnista. Tavallisesti näytteet pyydetään myös vanhemmista, jotta lapsen tulosta voidaan verrata vanhempien tulokseen.

Molekyylikaryotyypitys on tarkempi kuin kromosomitutkimus; sen avulla havaitaan pienikokoisemmat perimän muutokset kuin kromosomitutkimuksessa. Molekyylikaryotyypitys ei kuitenkaan paljasta geenin sisäisiä muutoksia eli geenivirheitä. Molekyylikaryotyypityksessä saadaan yleensä joko normaali tai poikkeava tulos. Ajoittain saadaan ”harmaan alueen tulos”, jonka merkitystä ei osata tulkita. Ihmisen perimän rakenteesta kertynyt tieto ei ole vielä niin tarkkaa, että molekyylikaryotyypityksen tulos osattaisiin aina tulkita luotettavasti. Näissä tapauksissa vanhempien tutkiminen saattaa auttaa tulkinnassa.

Geenitutkimukset

Jos potilaan oirekuvassa on piirteitä, joiden tiedetään liittyvän johonkin tunnettuun oireyhtymään, ja jos oireyhtymän taustalla oleva geeni tunnetaan, voidaan edetä yksittäisen geenin tutkimukseen. Geenitutkimusmenetelmiä on monentyyppisiä, usein yksittäisen geenitutkimuksen yhteydessä tehdään tutkimuksia jopa kahdella tai kolmellakin menetelmällä. Siitäkään huolimatta nykyään käytetyt menetelmät eivät tunnista kaikkia mahdollisia geenivirheitä. Joskus geenivirheet saattavat nimittäin sijaita epätyypillisissä paikoissa, joista niitä ei pystytä etsimään, tai sitten olla luonteeltaan niin erityisiä, että ne eivät ilmene tutkitulla menetelmällä. Yhä useammin lääkäri valitsee yksittäisen geenin tutkimisen asemsta ns. geenipaneelitutkimuksen, jolloin tutkitaan samanaikaisesti kymmeniä tai vaikkapa satoja geenejä, joiden mutaatioiden tiedetään johtavan sellaiseen oireistoon, jollainen potilaalla on todettu. Esimerkiksi kuulovammaisen vauvan diagnoosia saatetaan etsiä geenipaneelilla, johon kuuluu yli kahdensadan geenin tutkimus.

Eksomisekvensointi ja NGS

Eksomi on se osa perimää, joka sisältää kaikki tunnetut geenit. Siten se pitää sisällään oleellisimman tiedon eli ohjeet kaikkien ihmisen valkuaisaineiden valmistamiseksi. Suurin osa tautia aiheuttavista mutaatioista sijaitsee juuri eksomissa. Vain noin 1.5 % perimästä on eksomia eli geenejä. Niiden väliin jää laajoja perimän alueita, joiden tarkkaa merkitystä ei vielä tunneta ja joita ei tutkita diagnostisten tutkimusten yhteydessä. Sekvensointi tarkoittaa perimän emäsjärjestyksen selvittämistä. Eksomisekvensointia on käytetty tutkimushankkeissa ja onnistuttu tunnistamaan yhä uusia tautigeenejä. Nykyään sitä käytetään lisääntyvästi harvinaissairaiden, erityisesti oireyhtymäpotilaiden diagnostiikassa, jolloin onnistutaan löytämään taudin aiheuttanut mutaatio myös geeneistä, joita lääkäri ei olisi osannut etukäteen epäillä. Löytyneiden geenin muutosten tulkinta on kuitenkin vielä pulmallista ja usein löytyy geenimuutos, josta ei osata sanoa aiheuttaako se tautia vai kuuluuko se vain perimän normaaliin vaihteluun.

Lisätietoa