基礎

遺傳模式:體染色體顯性、體染色體隱性、性聯與粒線體遺傳

這篇我們用疾病的例子來說明遺傳模式,並排除外顯率、表現度以及修飾基因(這些將於「進階」再深入介紹)與環境等影響。但其實許多與疾病無關的特徵,如毛色、短肢、毛髮長度等,也是依循相同規則在親代跟子代間傳遞。

當一個疾病相關變異可以由親代傳給子代時,其在家族中的傳遞通常具有一定的規律,稱為遺傳模式(mode of inheritance)。了解遺傳模式,可以幫助我們判斷哪些個體可能發病、誰可能是帶因者,以及不同配對組合產生受影響子代的風險。常見的單基因遺傳模式包括體染色體顯性、體染色體隱性、性聯遺傳及粒線體遺傳四種。


體染色體顯性遺傳(Autosomal Dominant)
體染色體顯性遺傳只需要一份疾病相關等位基因就可能產生表型。因此,異型合子個體本身就是受影響個體,並有約50%的機率將該等位基因傳給後代。貓的多囊性腎病(polycystic kidney disease, PKD)就是一個經典的例子:只要帶有一個PKD致病等位基因,該貓便會在中晚年因大量的腎臟囊泡而腎功能衰竭;若帶有兩個PKD等位基因,則會因為胚胎致死性而無法出生。由於顯性遺傳的疾病可在只有一份相關等位基因時表現,因此不會像隱性疾病一樣存在大量「健康帶因者」。此外,由於基因位於體染色體,因此兩性獲得疾病相關等位基因的機率是相同的。


體染色體隱性遺傳(Autosomal Recessive)
體染色體隱性遺傳的疾病則需同時具有兩份疾病相關等位基因才會發病。只有一份變異的異型合子雖然不會發病,但有1/2的機會將變異的等位基因傳遞給子代,被稱為帶因者(carrier)。犬的/漸進性桿-錐狀細胞退化症 Progressive Retinal Atrophy-Progressive Rod-cone Degeneration (PRCD)是典型的體染色體隱性遺傳疾病。按照機率,若將兩隻帶因犬進行配對繁殖,則有25%的子代會獲得兩份變異的等位基因成為發病的個體、50%子代成為帶因者、最後有25%為不帶任何變異的乾淨個體。因此,透過遺傳檢測找出帶因個體,是阻斷體染色體隱性遺傳疾病傳遞的重要策略。


性聯遺傳(Sex-linked Inheritance)
性聯遺傳是指疾病相關基因位於性染色體上。由於決定雄性的Y染色體很小,一般討論的性聯遺傳多與X染色體有關,也稱為X染色體相關(X-linked)。雄性只有一條X染色體,因此只要這唯一的X帶有疾病相關變異,就可能直接發病;雌性因為有兩條X染色體,只有一份變異時通常被視為帶因個體。人跟犬的A型與B型血友病(Hemophilia A & B)便是著名的性聯疾病。以帶因母犬與乾淨公犬配種為例,每隻公幼犬有50%機率罹病,而每隻母幼犬有50%機率成為帶因者。相反地,受影響公犬不會將X染色體傳給兒子,但會將自己有問題的X傳給所有女兒。18世紀的英國維多莉亞女王就是著名的血友病帶因者。雖然女王本人健康無虞,但他將受影響或帶因子女送往歐洲皇室聯姻,最終導致在那個沒有血漿治療的年代,多個皇室的殞落。


粒線體遺傳(Mitochondrial Inheritance)
最後一種是較特殊的粒線體遺傳。粒線體是細胞的發電機,負責產生能量,並且具有自己的DNA。由於精卵結合後只有來自卵子的粒線體會留下,因此粒線體DNA相關疾病會由母親傳給下一代。臨床症狀上,粒線體疾病常見肌肉、神經或聽覺系統受到影響。犬貓已知的粒線體遺傳疾病為黃金獵犬的感覺運動失調性神經病變(Sensory Ataxic Neuropathy)。患犬會有異常的動作、姿勢與行走不良,後期常因神經功能退化而被人道安樂。

遺傳模式的種類在沒有基因檢測前有助防堵致病基因的散佈。而在檢測隨處可得的今日,也高度影響結果的解讀與後續的預防或醫療措施。遺傳疾病從預防、診斷到治療,不能只看到「有沒有變異」,還必須知道這個基因位在哪裡以及疾病如何遺傳,因為在不同遺傳模式下,相同基因型對健康的意義並不同,後代得病的風險也有顯著的差異。