Einführung in die Medizinische Genetik

Die Medizinische Genetik behandelt Erkrankungen, die durch Veränderungen des Erbguts bedingt sind. Auch gehören Schäden des ungeborenen Kindes, z.B. durch radioaktive Strahlung, Infektionen, Gifte und andere Umwelteinflüsse, dazu.

Dabei gliedert sich dieses medizinische Fach in die Schwerpunkte Genetische Beratung und genetische Diagnostik. Nach der Methodik unterscheidet man letztere in die zytogenetische und die molekulargenetische Diagnostik.

Bindegewebszellen (Fibroblasten)

Der Stellenwert der Medizinischen Genetik nimmt ständig zu. Dies ist das Resultat der permanent wachsenden Erkenntnisse über die genetischen Ursachen vieler Erkrankungen. Nicht nur in der letzten Zeit ist die Genetik auch Zielpunkt verschiedenster ethischer Diskussionen geworden, die die Möglichkeiten und Grenzen der genetischen Diagnostik (z.B. die zur Zeit in Deutschland verbotene Präimplantationsdiagnostik, die neue Diagnostik mit DNA-Chips) und der biotechnologischen Forschung (z.B. an menschlichen embryonalen Stammzellen) betreffen.

Im Folgenden sollen die Grundlagen der Medizinischen Genetik verständlich behandelt werden.

ERBGÄNGE
Das Erbgut des Menschen ist zum größten Teil auf den sog. Chromosomen verteilt. Diese sind in 23 Paaren organisiert, wobei 22 Paare aus gleichen Chromosomen bestehen (Autosomen). Ein weiteres Paar, die Geschlechtschromosomen (Gonosomen), sind die zwei X-Chromosomen bei der Frau bzw. das eine X-Chromosom und das Y-Chromosom beim Mann. Insgesamt liegen also bei Mann und Frau normalerweise 46 Chromosomen vor. Jeweils ein Chromosom eines Paares wird von der Mutter und eines vom Vater geerbt.

Normaler weiblicher Chromosomensatz, GTG-Bänderung

Verschiedene Vererbungsmuster können bei genetisch bedingten Erkrankungen vorliegen, die wiederum zu verschiedenen Wiederholungsrisiken bei den Verwandten führen. Das Vererbungsmuster hängt davon ab, wo der / die verantwortlichen Gendefekte lokalisiert sind und wieviele Gene bei einer Erkrankung eine Rolle spielen. Bei klassischen ("Mendel'schen") Erbgängen findet man in genau einem Gen eine Veränderung; andere genetische Einflüsse sind demgegenüber gering.
Wichtig ist hierbei, daß die meisten Gene in zwei Ausfertigungen ("Allele") vorliegen, jeweils eine Ausfertigung auf dem von der Mutter geerbten Chromosom und eine Ausfertigung auf dem vom Vater geerbten Chromosom.

1. Autosomal rezessive Vererbung
Bei dieser Vererbung kommt es zu der Erkrankung, wenn beide Ausfertigungen eines kritischen Gens defekt sind (Homozygotie). In der Regel sind dann beide Eltern der/des Betroffenen gesunde Träger einer defekten Ausfertigung des Gens (Heterozygotie). Das betroffene Kind hat dann von jedem Elternteil eine defekte Ausfertigung geerbt. Kinder zweier Überträger haben jeweils ein Risiko von 25%, den Defekt homozygot zu erben und zu erkranken. Beispiele: Cystische Fibrose (Mukoviszidose), Hämochromatose, die meisten Stoffwechselerkrankungen.

2. Autosomal dominante Vererbung
Hier kommt es bereits dann zu der Erkrankung, wenn eine defekte Ausfertigung eines kritischen Gens vorliegt. Die/Der Betroffene hat dann entweder diese Ausfertigung von einem ebenfalls betroffenen Elternteil geerbt, oder es liegt eine neu erworbene genetische Veränderung vor ("Neumutation", "de novo"). Nachkommen Betroffener haben i.d.R. ein jeweiliges Wiederholungsrisiko von 50%.
Beispiele: Chorea Huntington, Achondroplasie, Myotone Dystrophie.

3. X-chromosomale Vererbung

4. Mitochondriale Erbgänge
Neben den Chromosomen im menschlichen Zellkern befindet sich auch im Zellkörper ein kleiner Teil des genetischen Materials. Es sind die sog. Mitochondrien, die als Energielieferant der Zelle arbeiten und auch über genetisches Material verfügen. In seltenen Fällen befindet sich ein Gendefekt nicht auf einem der Chromosomen im Zellkern, sondern auf dem genetischen Material des Mitochondriums. Mitochondrien werden nach heutiger Kenntnis praktisch nur von der Mutter an die Nachkommen vererbt. Aus diesem Grund wird eine solche Erkrankung auch immer nur über die Mutter weitergegeben. Von den ca. 10000 Ausfertigungen des Mitochondriums in einer Körperzelle sind nicht alle genetisch identisch, da manche im Laufe ihres Lebens eine Mutation erwerben, andere aber genetisch vollkommen normal sind (Heteroplasmie). Eine Eizelle trägt immer sehr viele Mitochondrien der Mutter, so dass die Ausprägung mitochondrialer Erkrankungen auch oft sehr unterschiedlich ist, und das Wiederholungsrisiko sich kaum genau bestimmen lässt.
Beispiel: Leber'sche Optikusatrophie, Leigh'sche Erkrankung, mitochondriale Schwerhörigkeit, Kearns-Sayre-Syndrom.

5. Multifaktorielle Vererbung
Die weitaus größte Zahl menschlicher Erkrankungen sind multifaktoriell bedingt, d.h. dass sowohl genetische als auch Umweltfaktoren eine wichtige Rolle spielen. Bei diesen Erkrankungen ist die Charakterisierung der genetischen Einflüsse, d.h. die Anzahl der beteiligten Gene und das Ausmaß des genetischen Einflusses, sehr schwierig. Aus diesem Grund hat die genetische Diagnostik in diesem Bereich nur eine limitierte Aussagekraft. Meist kann ein genetisches Risiko in Abhängigkeit von betroffenen Familienmitgliedern nur empirisch ermittelt werden. In manchen Fällen können zur Risikoermittlung genetische Varianten  herangezogen werden, bei denen bekannt ist, dass sie statistisch mit einer Veranlagung für eine bestimmte Erkrankung vergesellschaftet sind (sog. Polymorphismen, SNPs).
Beispiele: Neuralrohrdefekte ("offener Rücken"), die meisten Formen der Hypercholesterinämie, Psychosen, Neigung zu Thrombosen, Wirksamkeit von Medikamenten, Veranlagung zu Osteoporose.