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Was wissen Sie über Ihren Stammbaum? Hatte einer Ihrer Verwandten gesundheitliche Probleme, die häufig in der Familie auftreten? Welche dieser Probleme betrafen Ihre Eltern oder Großeltern? Welche davon betreffen Sie oder Ihre Geschwister heute? Welche Probleme könnten Sie an Ihre Kinder weitergeben?
Dank der Fortschritte in der medizinischen Forschung haben Ärzte heute die Möglichkeit, viel darüber zu verstehen, wie bestimmte Krankheiten oder erhöhte Risiken für bestimmte Krankheiten von Generation zu Generation weitergegeben werden. Hier sind einige Grundlagen über die Genetik.
Gene und Chromosomen
Jeder von uns hat einen einzigartigen Satz chemischer Baupläne, die beeinflussen, wie unser Körper aussieht und funktioniert. Diese Baupläne sind in unserer DNA (Desoxyribonukleinsäure) enthalten, langen, spiralförmigen Molekülen, die sich in jeder Zelle befinden. Die DNA enthält die Codes für die genetischen Informationen und besteht aus miteinander verbundenen Teilen (oder Untereinheiten), die Nukleotide genannt werden. Jedes Nukleotid enthält ein Phosphatmolekül, ein Zuckermolekül (Desoxyribose) und eines der vier so genannten „kodierenden“ Moleküle, die Basen genannt werden (Adenin, Guanin, Cytosin oder Thymidin). Die Reihenfolge (oder Sequenz) dieser vier Basen bestimmt jeden genetischen Code.
Die DNA-Abschnitte, die die Anweisungen für die Herstellung bestimmter Körperproteine enthalten, werden Gene genannt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die menschliche DNA etwa 25.000 proteinkodierende Gene enthält. Jedes Gen kann man sich als ein „Rezept“ vorstellen, das man in einem Kochbuch findet. Einige sind Rezepte für körperliche Merkmale, wie braune Augen oder lockiges Haar. Andere sind Rezepte, die dem Körper sagen, wie er wichtige chemische Stoffe, so genannte Enzyme, produzieren soll (die helfen, die chemischen Reaktionen im Körper zu steuern).
In den Segmenten unserer DNA sind die Gene fein säuberlich in Strukturen verpackt, die Chromosomen genannt werden. Jede menschliche Zelle enthält 46 Chromosomen, die in 23 Paaren (so genannten Autosomen) angeordnet sind, wobei ein Mitglied jedes Paares zum Zeitpunkt der Empfängnis von jedem Elternteil geerbt wird. Nach der Empfängnis (wenn eine Samenzelle und eine Eizelle zusammenkommen, um ein Baby zu zeugen) verdoppeln sich die Chromosomen immer wieder, um die gleichen genetischen Informationen an jede neue Zelle des sich entwickelnden Kindes weiterzugeben. Zweiundzwanzig Autosomen sind bei Männern und Frauen identisch. Darüber hinaus verfügen Frauen über zwei X-Chromosomen und Männer über ein X- und ein Y-Chromosom. Die X- und Y-Chromosomen werden als Geschlechtschromosomen bezeichnet.
Die menschlichen Chromosomen sind groß genug, um mit einem Hochleistungsmikroskop gesehen zu werden, und die 23 Paare können anhand von Unterschieden in ihrer Größe, Form und der Art und Weise, wie sie spezielle Laborfarbstoffe aufnehmen, identifiziert werden.
Genetische Probleme
Fehler im genetischen Code oder „Genrezept“ können auf verschiedene Weise auftreten. Manchmal fehlen Informationen im Code, manchmal haben Codes zu viele Informationen oder Informationen in der falschen Reihenfolge.
Diese Fehler können groß sein (zum Beispiel, wenn in einem Rezept viele Zutaten fehlen – oder alle) oder klein (wenn nur eine Zutat fehlt). Aber unabhängig davon, ob es sich um einen großen oder kleinen Fehler handelt, können die Folgen schwerwiegend sein und zu einer Behinderung oder einer verkürzten Lebenserwartung führen.
Anormale Chromosomenzahl
Wenn bei der Zellteilung ein Fehler auftritt, kann dies zu einer fehlerhaften Chromosomenzahl bei einer Person führen. Der sich entwickelnde Embryo wächst dann aus Zellen, die entweder zu viele oder zu wenige Chromosomen haben.
Bei einer Trisomie gibt es zum Beispiel drei Kopien eines bestimmten Chromosoms statt der normalen zwei (eine von jedem Elternteil). Trisomie 21 (Down-Syndrom), Trisomie 18 (Edwards-Syndrom) und Trisomie 13 (Patau-Syndrom) sind Beispiele für diese Art von genetischem Problem.
Trisomie 18 betrifft 1 von 7.500 Geburten. Kinder mit diesem Syndrom haben ein niedriges Geburtsgewicht und einen kleinen Kopf, Mund und Kiefer. Ihre Hände bilden typischerweise geballte Fäuste mit überlappenden Fingern. Sie können auch Geburtsfehler an den Hüften und Füßen, Herz- und Nierenprobleme sowie eine geistige Behinderung haben. Nur etwa 5 % dieser Kinder werden voraussichtlich länger als 1 Jahr leben.
Trisomie 13 betrifft 1 von 15.000 bis 25.000 Geburten. Kinder mit dieser Erkrankung haben oft Lippen- und Gaumenspalten, zusätzliche Finger oder Zehen, Fußanomalien und viele verschiedene strukturelle Anomalien des Schädels und des Gesichts. Diese Erkrankung kann auch zu Geburtsfehlern der Rippen, des Herzens, der Unterleibsorgane und der Geschlechtsorgane führen. Ein langfristiges Überleben ist unwahrscheinlich, aber möglich.
Bei der Monosomie, einer anderen Form des numerischen Fehlers, fehlt ein Mitglied eines Chromosomenpaares. Es sind also eher zu wenige als zu viele Chromosomen vorhanden. Ein Baby mit einem fehlenden Autosom hat kaum eine Überlebenschance. Ein Baby mit einem fehlenden Geschlechtschromosom kann jedoch in bestimmten Fällen überleben. Mädchen mit Turner-Syndrom zum Beispiel – die mit nur einem X-Chromosom geboren werden – können ein normales, produktives Leben führen, solange sie bei gesundheitlichen Problemen, die mit ihrem Zustand zusammenhängen, medizinisch versorgt werden.
Löschungen, Translokationen und Inversionen
Manchmal ist nicht die Anzahl der Chromosomen das Problem, sondern die Tatsache, dass mit den Chromosomen etwas nicht stimmt, etwa ein zusätzlicher oder fehlender Teil. Wenn ein Teil fehlt, spricht man von einer Deletion (wenn es unter dem Mikroskop sichtbar ist) und von einer Mikrodeletion (wenn es zu klein ist, um sichtbar zu sein). Mikrodeletionen sind so klein, dass sie nur wenige Gene auf einem Chromosom betreffen können.
Zu den genetischen Störungen, die durch Deletionen und Mikrodeletionen verursacht werden, gehören das Wolf-Hirschhorn-Syndrom (betrifft Chromosom 4), das Cri-du-chat-Syndrom (Chromosom 5), das DiGeorge-Syndrom (Chromosom 22) und das Williams-Syndrom (Chromosom 7).
Bei Translokationen (die etwa 1 von 400 Neugeborenen betreffen) verschieben sich Teile von Chromosomen von einem Chromosom auf ein anderes. Die meisten Translokationen sind „ausgeglichen“, d. h. es kommt weder zu einem Gewinn noch zu einem Verlust von genetischem Material. Einige sind jedoch „unausgeglichen“, d. h. es kann an einigen Stellen zu viel und an anderen zu wenig genetisches Material vorhanden sein. Bei Inversionen (von denen etwa 1 von 100 Neugeborenen betroffen ist) scheinen kleine Teile des DNA-Codes herausgeschnitten, umgedreht und wieder eingefügt zu werden. Translokationen können entweder von einem Elternteil vererbt werden oder spontan in den eigenen Chromosomen des Kindes auftreten.
Sowohl balancierte Translokationen als auch Inversionen verursachen in der Regel keine Fehlbildungen oder Entwicklungsprobleme bei den Kindern, die sie haben. Menschen mit Translokationen oder Inversionen, die Eltern werden möchten, haben jedoch ein erhöhtes Risiko für Fehlgeburten oder Chromosomenanomalien bei ihren eigenen Kindern. Unausgewogene Translokationen oder Inversionen sind mit Entwicklungsstörungen und/oder körperlichen Anomalien verbunden.
Geschlechtschromosomen
Genetische Probleme treten auch auf, wenn Anomalien die Geschlechtschromosomen betreffen. Normalerweise ist ein Kind männlich, wenn es ein X-Chromosom von seiner Mutter und ein Y-Chromosom von seinem Vater geerbt hat. Ein Kind ist weiblich, wenn es ein doppeltes X-Chromosom (eines von jedem Elternteil) und kein Y-Chromosom erbt.
Gelegentlich werden Kinder jedoch mit nur einem Geschlechtschromosom (in der Regel ein einzelnes X) oder mit einem zusätzlichen X oder Y geboren. Mädchen mit Turner-Syndrom werden mit nur einem X-Chromosom geboren, während Jungen mit Klinefelter-Syndrom mit einem oder mehreren zusätzlichen X-Chromosomen (XXY oder XXXY) geboren werden.
Gelegentlich ist ein genetisches Problem auch X-gebunden, was bedeutet, dass es mit einer Anomalie auf dem X-Chromosom verbunden ist. Das Fragile-X-Syndrom, das bei Jungen zu geistiger Behinderung führt, ist eine solche Erkrankung. Andere Krankheiten, die durch Anomalien auf dem X-Chromosom verursacht werden, sind Hämophilie und Duchenne-Muskeldystrophie.
Frauen können Träger dieser Krankheiten sein, aber da sie auch ein normales X-Chromosom erben, werden die Auswirkungen der Genveränderung minimiert. Männer dagegen haben nur ein X-Chromosom und zeigen fast immer die vollen Auswirkungen der X-chromosomalen Störung.
Genmutationen
Einige genetische Probleme werden durch ein einzelnes Gen verursacht, das zwar vorhanden, aber in irgendeiner Weise verändert ist. Solche Veränderungen in den Genen werden Mutationen genannt. Bei einer Genmutation ist die Anzahl und das Aussehen der Chromosomen in der Regel noch normal.
Um das defekte Gen ausfindig zu machen, verwenden Wissenschaftler hochentwickelte DNA-Testverfahren. Zu den genetischen Krankheiten, die durch ein einziges Problemgen verursacht werden, gehören Phenylketonurie (PKU), Mukoviszidose, Sichelzellenanämie, Tay-Sachs-Krankheit und Achondroplasie (eine Form von Zwergwuchs).
Obwohl Experten früher davon ausgingen, dass nicht mehr als 3 % aller menschlichen Krankheiten durch Fehler in einem einzigen Gen verursacht werden, zeigen neue Forschungsergebnisse, dass dies eine Unterschätzung ist. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler genetische Verbindungen zu vielen verschiedenen Krankheiten entdeckt, die ursprünglich nicht als genetisch bedingt galten, darunter die Parkinson-Krankheit, die Alzheimer-Krankheit, Herzkrankheiten, Diabetes und verschiedene Arten von Krebs. Man geht davon aus, dass Veränderungen in diesen Genen das Risiko erhöhen, an diesen Krankheiten zu erkranken.
Onkogene (krebsverursachende Gene)
Forscher haben etwa 50 krebsverursachende Gene identifiziert, die die Wahrscheinlichkeit einer Person, an Krebs zu erkranken, stark erhöhen. Mit Hilfe ausgeklügelter Tests können Ärzte möglicherweise feststellen, wer diese genetischen Mutationen hat und wer gefährdet ist.
Wissenschaftler haben zum Beispiel festgestellt, dass Darmkrebs manchmal mit Mutationen in einem Gen namens APC zusammenhängt. Sie haben auch herausgefunden, dass Anomalien in den BRCA1- und BRCA2-Genen bei Frauen eine 50-prozentige Chance auf Brustkrebs und ein erhöhtes Risiko für Eierstocktumore mit sich bringen.
Personen, bei denen diese Genmutationen bekannt sind, können nun von ihren Ärzten sorgfältig überwacht werden. Wenn sich Probleme entwickeln, ist es wahrscheinlicher, dass sie früher gegen Krebs behandelt werden, als wenn sie nichts von ihrem Risiko wüssten, und das kann ihre Überlebenschancen erhöhen.
Neue Entdeckungen, bessere Versorgung
Wissenschaftler haben in den letzten zwei Jahrzehnten große Fortschritte auf dem Gebiet der Genetik gemacht. Die Kartierung des menschlichen Genoms und die Entdeckung vieler krankheitsverursachender Gene haben zu einem besseren Verständnis des menschlichen Körpers geführt. Dies hat es Ärzten ermöglicht, ihre Patienten besser zu versorgen und die Lebensqualität von Menschen (und ihren Familien), die mit genetischen Erkrankungen leben, zu verbessern.