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外顯率與表現度:為什麼相同基因型不一定有相同表型?


基因型與表型的關聯性是百分之百嗎?答案是否定的!

收到基因檢測報告後一個常見的問題:「明明檢測出某個變異,動物怎麼沒有生病?」另一類常見的情況是,攜帶相同基因型的兩隻個體,一隻疾病很輕微,另一隻卻症狀嚴重。這些現象並不代表基因檢測沒有意義,而是反映了基因型與表型之間並非一致的因果關係。而影響基因型與表型的兩個重要概念就是外顯率與表現度。


外顯率(penetrance)描述的是:族群中具有某個特定基因型的個體,有多少比例實際出現相關表型。如果某個疾病相關基因型的個體全部都會發病,稱為完全外顯(complete penetrance);如果只有部分個體發病,則稱為不完全外顯率(incomplete penetrance)。外顯率著重的是「有沒有出現表型」,而不是疾病有多嚴重。例如一個疾病相關基因型的外顯率為80%,代表100隻具有此基因型的動物中,約80隻會出現相關表型,其餘約20隻則沒有可辨識的臨床表現。

相較之下,表現度(expressivity)關心的則是:會出現表型的個體,其嚴重度有多高、有哪些症狀以及何時開始發生。如果相同基因型的不同個體,疾病嚴重程度或臨床表現不同,便稱為多表現度(variable expressivity)。簡單來說,外顯率回答「有沒有表現」,表現度回答「表現成什麼樣子、有多嚴重」

我們用一個例子來說明。貓的白毛是因為KIT基因上一段插入突變所導致。相對於野生的毛色,白毛是顯性,具有完全外顯率,意即只要一隻貓帶有一個白毛的KIT插入突變,就必然會產生純白的毛色。有趣的是,白貓偶爾會伴隨藍色雙瞳,甚至出現單邊或雙側的聽力缺損。在這裡頻率副詞「偶爾」其實就說明了藍眼與聽損對相同的KIT基因突變是不完全外顯的表型;單側與雙側則是多表現度的呈現。

您可能不禁想問,是什麼造成外顯率與表現度差異?原因很多,包括修飾基因(modifier genes)、整體遺傳背景、年齡、性別、環境與生活條件等。因此,當基因檢測報告指出發現了特定疾病相關變異,只是說明了基因層級的「變化」,不等同宣判疾病的發生。從另一個角度想,如果有諸多因素可能影響外顯率與表現度,就表示該疾病還有很多地方可以著手預防呀!