Trisomie 21 - Down Syndrom

Genetik ist sowas wie der Bauplan des Menschen. Alle Informationen sind als kurze Sequenzen verschlüsselt und als Chromosomen zusammengefasst. Diese werden dann ultra-kompakt zudammengerollt und im Zellkern aufbewahrt. Allein das ist ein Wunder, denn eine Zelle, die man mit bloßem Auge nicht sehen kann und deren Kern noch mal viel kleiner ist, hat in sich 2m DNA in Form von äußerst kompakten Chromosomen drin. Aber gut, das nur am Rande.

Damit es einfach ist, vergleichen wir mal den Menschen mit einer Lego-Anleitung. Angenommen du hast alle Legosteine die es gibt in größeren Mengen zu Hause und baust nun nach der Anleitung ein Modell. Dummerweise sind in der Anleitung extra-Zettel mit Bauschritten drin, die eigentlich gar nicht da rein gehören. Manche Schritte werden doppelt gemacht. Da du nicht weißt, welche Schritte doppelt sind und welche nicht, baust du einfach immer schön nach Anleitung. Und wenn du fertig bist - sieht es irgendwie komisch aus. Das Flugzeug hat 3 Flügel oder so.Je nachdem, welche Bauschritte extra eingefügt wurden, kann es sogar sein, dass das ganze Modell nicht hält und zusammenbricht.

Und so ist es beim Menschen auch. Die DNA in den Chromosomen ist die Bauanleitung. Ist plötzlich mehr Anleitung da, wird die auch mehr eingebaut - aber das Ergebnis ist nicht so, wie es sein sollte. So entstehen die äußeren Merkmale von Trisomien. Warum die Trisomie 21 nun ausgerechnet die Veränderungen macht, die sie macht, kann dir niemand beantworten. Die menschliche DNA ist noch nicht ausreichend verstanden, um zu verstehen, welcher Teil der Bauanleitung was bedeutet.

Und daher kann man auch nicht generell sagen, welche Funktion welches Chromosom hat. Man kann nur bei einigen wenigen Gendefekten sagen, wo auf welchem Chromosom die Informationen dafür ungefähr sitzen. So weiß man, dass ein Gen namens CFTR-Gen, das die Anleitung für ein bestimmtes Enzym darstellt, auf Chromosom 7 in der Region q31.2 sitzt - und wenn dieser Schritt der Anleitung nicht richtig ausgeführt werden kann und dieses eine Enzym nicht hergestellt wird, dann hat man Mucoviszidose. Auf diese Weise kann man herausfinden, welcher Teil des Genoms für was da ist. Aber wir brauchen eben immer erst die Krankheit, um das Genom eines Kranken mit dem einen Gesunden zu vergleichen und dann kann man durch Vergleich der Chromosomen vielleicht feststellen, auf welchem Chromosom dieser Teil der Anleitung liegt. Kompliziert, was?

Eine Trisomie 42 gibt es übrigens nicht. Es gibt nur 22 Chromosomen und ein Geschlechtschromosom. Alle Chromosomen sind aber doppelt vorhanden, je eins vom Vater und eins von der Mutter. Eine Trisomie (steckt ja im Namen drin) bedeutet, dass ein Chromosom fälschlich 3x statt 2x da ist.

Aber natürlich können auch andere Chromosomen zu viel da sein. Die Auswirkungen sind dann andere, oft ist es so, dass die daraus entstehenden Menschen schwerste Missbildungen haben und nicht oder nur kurz lebensfähig sind (z.B. Trisomie 18, das Edwards-Syndrom, oder Trisomie 13, das Pätau-Syndrom).

es gibt das Konzept der sog. Gendosis. D.h. dass bei einem diploiden Organismus ein jeweiliges Genprodukt dann optimal vorhanden ist, wenn es von dem Gen zwei Kopien gibt.

Wenn es nur eine oder drei Kopien gibt, verschiebt sich der Wert eines Genproduktes in ungünstiger Weise und damit wird die normale Entwicklung des Organismus gestört.

Bei der Trisomie 21 ist es aber nicht nur so, dass die gestörte Gendosis des Chromosoms 21 sich negativ auswirkt, sondern durch die gestörte Gendosis des Chromosoms 21, die Expression vieler Gene im gesamten Genom, also auch auf anderen Chromosomen durcheinander gebracht wird. Die Trisomie 21 löst damit einen genomweiten Effekt von Störungen aus. Das führt in Summe zum Krankheitsbild des Down-Syndroms.

vgl.: https://www.nzz.ch/wissenschaft/medizin/folgenschweres-erbmaterial-ld.798980

Die Chromosomen codieren Informationen, meist für Eiweißproduktion wie Enzyme oder Wachstumsfaktoren etc.

Die meisten Chromosomenfehlverteilungen sind nicht lebensfähig. Es gibt nicht so viele, die überhaupt damit leben können bzw. lebend zur Welt kommen. Oft ist dann die Lebenserwartung aber sehr gering. Trisomie 21 ist eine vergleichsweise geringe Störung, leichte bis mittlere geistige Behinderung. Aber viele lernen Lesen und Schreiben und können mit Unterstützung auch selbstständig damit leben.

Es gibt viele Gendeffekte bei denen ein (oder mehrere) Gene in der falschen Anzahl vorhanden sind.

Trisomie 21 ist einfach nur die häufiger auftretende Variante und noch dazu eine, die man in den meisten Fällen schon sehen kann, wenn man die Person anschaut. Außerdem sind die meisten Fälle davon immer noch lebensfähig.

Bei vielen anderen Trisomien sterben entweder bereits die Föten ab oder die Kinder sterben kurz nach der Geburt. Und dann wird auch nicht immer ein Gentest gemacht um überhaupt zu bemerken, dass so was der Grund dafür war.

Ist bekannt warum das so ist?

Mehr oder weniger: Ja. Es sind schlicht und einfach Kopierfehler.

Welche Funktion hat welches Chromosom?

Das genau heraus zu finden, ist etwas an dem viele viele Wissenschaftler immer noch arbeiten. Einiges weiß man bereits. Sehr vieles noch nicht. Die aber hier jetzt aufzuzählen zu versuche, was man denn schon weiß, würde den Rahmen sprengen.