染色体異常とは、染色体の、欠失・逆位・転座・重複などによる構造の変化や、染色体数の増減などの変異。また、それが原因で起こるダウン症候群などの病気。染色体突然変異。

元々は突然変異を起こした細胞を顕微鏡で調べた際、染色体が変化しているもの(数が違っていたり形態が違うなど)と変化が発見できないものがあり、前者を「染色体突然変異」、後者は(当時は確認できなかったが)染色体上の遺伝子だけが変化したと考えられ「遺伝子突然変異」または「点突然変異」と呼ばれ区別されたものである。

この記事では染色体の数・形態の異常を伴う染色体異常について述べており、染色体の数や形態の異常を伴わない遺伝子の異常による病気は遺伝子疾患に、原因の明らかでない先天奇形症候群は奇形症候群に詳述されている。また、主に医学的な観点からヒトの染色体異常を中心に解説する。

## 概要

ヒトは22対の常染色体と1対の性染色体を持つが、染色体の量的変化や形の変化があると染色体異常になる。一例としてダウン症でよく見られる「染色体が47本(通常は46本)で21番目の染色体が3本(正常より1本多い)」というケースはこの1本の差で知的障害や内臓奇形などが引き起こされる。また、これ以外にも染色体数は正常と同じ46本だが実際は21番染色体が他の染色体にくっついて(転座)結局3本分ある場合もダウン症になる。

## 常染色体トリソミー

ある常染色体にトリソミーが起きると、その染色体が担当する物質産生などが通常の1.5倍になって様々な影響を及ぼす。常染色体の完全なトリソミーの誕生例は13番・18番・21番染色体の3種類以外はごくまれにしか存在しないが、これはこれらの染色体がトリソミーを起こしやすいわけではなく、流産児の染色体を調べると一番多いのは16番染色体トリソミーであった。

(英語版のen:Warkany syndrome 2(8)、en:Trisomy 9、en:Trisomy 16、en:Trisomy 22も参照。)

この3種類の症候群が多い理由は、他の常染色体には、より重要な遺伝情報が多いため、トリソミーによる変化が致死となり早期に流産するためで、常染色体で一番遺伝子の数が少ないのは一番小さい21番染色体の337個だが、次に少ないのはサイズの近い22番(701個)や20番(710個)ではなく18番の400個、その次が13番の496個となっている。このため上記の3種類の染色体は完全なトリソミーでも生存への悪影響が比較的小さく、出生時まで生存できる可能性がそれなりにあるが、これ以外の出生例が稀なのは生存への悪影響が大きすぎて胎児でも生存が困難なのだろうと考えられている。もっとも出生可能なものでも、流産・死産で出生前に死亡する例の方が多く、一番軽い21トリソミーでも8割は流産になるうえ、流産例と出生に至った例を調べても本質的な違いは見つかっていない。

正常細胞とのモザイクではこれら3種以外のトリソミーも出生することがあり、このため染色体分析を行った場合に8・9・13・18・21・22番染色体いずれかの組が3本ある場合は他細胞の染色体混入混入ではなく実際にトリソミー細胞がある可能性を考慮すべきとされる。

常染色体のその他の数の異常については次の通り。

- 常染色体の完全なモノソミーは細胞レベルでも生存が困難なため、常染色体モノソミーだけは妊娠の自覚もないまま流産する。正常細胞とのモザイクでも出生後ではまず見られず(自然流産の胎児ではまれにある)、もし染色体標本でモノソミーの細胞が混じっていた場合は標本制作時に本来あった染色体が無くなった可能性をまず疑うべきとされるほどである。後述の部分モノソミーはモザイクでなくても状況に応じて生存できる場合もある。
- 相同染色体が1本もないのをナリソミーと呼ぶが、これも全て着床前に死亡する。
- 常染色体のテトラソミーについては、ほとんどが流産(もしくは着床前死亡)に終わり、出生例は18テトラソミーなどわずかに報告されているのみである。

## 性染色体の異常

### 性染色体の過剰

性染色体は元々男女で本数が異なり、正常女性でも1本以外は不活性化と言って活動を抑えるため、トリソミーやテトラソミーになっても過剰な染色体は不活性化して物質の生産の変動は小さく、常染色体トリソミーと比較して症状は軽く、一生発見されない場合もある。ただし性別に影響を与える染色体であるため不妊や生殖器の奇形が起きることはある。

### 性染色体モノソミー

性染色体モノソミーについては、常染色体と異なり、生存に欠かせない遺伝子を持つX染色体のモノソミー(XO、ターナー症候群)は生存可能であるが、Y染色体のモノソミー(YO)は致死であり、受精後まもなく死ぬ(同じ理由でYYやOO(性染色体なし)なども致死)。また、XOも流産した胎児を調べると自然流産の10%ほどを占めることや、出生に至るのが2010年の調査で新生女児2500人に1人とXXYなど過剰な性染色体異常(500から600回の出産に1回くらい)に比べて極端に低いうえ、同じ45,Xの染色体でも流産するものとそうでないものがあり、この違いは分かっていない。流産の比率から逆算すると受精から誕生に至るのが0.5%程度という説もあり、あまりに低いことから「45,Xは本来致死で胎生期に正常細胞とのモザイク型だったものが成長中に正常細胞が失われ45,Xに見かけ上なったのではないか」という説もある。

### 性染色体の組み合わせ一覧

古いデータ(1969年)だが、学研の原色現代科学大事典 7-生命』にヒトの性染色体の異常をまとめた表があったので、これを掲載する。

| 性染色体の構成 | 性染色質 | 染色体数(2n) | 性型 |
| --- | --- | --- | --- |
| XY | 0 | 46 | 正常男子 |
| XYY | 0 | 47 | 男子 通常は正常の範囲内 (編注:現在ではXYYと攻撃性や犯罪行動との関係は否定されている) |
| XXY | 1 | 47 | 男子間性(クラインフェルター症候群) |
| XXXY | 2 | 48 | 〃 |
| XXXXY | 3 | 49 | 〃 |
| XXXYY | 2 | 49 | 〃 |
| XXYY | 1 | 48 | 〃 |
| XX | 1 | 46 | 正常女子 |
| XO | 0 | 45 | 女子間性(ターナー症候群) |
| XXX | 2 | 47 | 女子 正常に近いが知能が低めとなる傾向 |
| XXXX | 3 | 48 | 女子 しばしば知的障害や不妊を伴う |
| XXXXX | 4 | 49 | 〃 |

## 血液疾患における代表的染色体異常

白血病をはじめとする多くの血液疾患において染色体異常を認める。これらは後天的な変化であり、遺伝はしない。あくまでがん細胞(すなわち異常血液細胞)に限局して生じた染色体異常であり、患者の生殖細胞はもちろんのこと、患者の血液に含まれる正常な血液細胞や、他の組織の体細胞にも、これらの異常はみられない。

代表的転座・逆位・欠失・増幅・数の異常については『日本人類遺伝学会』の「09. 白血病・固形腫瘍 a,白血病の間期核FISH分析 p.4」を参照。

有名な染色体異常(p:短腕、q:長腕、数字:バンド)

1. 5qモノソミー(5q-症候群) 5番染色体長腕の一部が欠失することによって起こる骨髄異形成症候群の一種。
2. t(8;21)(q22;q22) AML1/ETO融合遺伝子 急性骨髄性白血病M2型(分化傾向を持つ急性骨髄芽球性白血病)、AML(M2)の 18 - 40%に見られる。
3. t(9;22)(q34;q11.2) BCR/ABL融合遺伝子 慢性骨髄性白血病 別名:フィラデルフィア染色体、CMLの90%以上、ALLの20%に見られる。
4. t(11;14)(q21;q32) BCL1遺伝子 マントル細胞リンパ腫
5. t(14;18)(q32;q21) BCL2遺伝子 濾胞性リンパ腫、B細胞系のリンパ腫に見られる。
6. t(15;17)(q22;q12) PML/RARα融合遺伝子 急性骨髄性白血病M3型(急性前骨髄性白血病)、APLの70%に見られる。

## 動物の染色体異常

染色体異常は、ヒトのみならず動物にも見られる。

この一覧では、出生後の個体に確認された単純な数的異常(主にトリソミー)のみを扱い、ある染色体の一部分に関するものや、染色体の結合、モザイク、その他複雑なものについては扱わない。

動物の染色体異常の一覧

| 動物種 | 正常な染色体構成 | 確認されている染色体異常の例 | 備考 |
| --- | --- | --- | --- |
| チンパンジー | 常染色体23対+性染色体XXまたはXY | 22トリソミー | 22トリソミーはヒトのダウン症に相当 |
| ゴリラ | 常染色体23対+性染色体XXまたはXY | 22トリソミー | 22トリソミーはヒトのダウン症に相当 |
| オランウータン | 常染色体23対+性染色体XXまたはXY | 22トリソミー | 22トリソミーはヒトのダウン症に相当 |
| イヌ | 常染色体38対+性染色体XXまたはXY | 性染色体XO、性染色体XXX、性染色体XXY |  |
| ネコ | 常染色体18対+性染色体XXまたはXY | 性染色体XO、性染色体XXY | オスの三毛猫は性染色体XXY、あるいはO遺伝子がY染色体に乗り移った場合 |
| ウシ | 常染色体29対+性染色体XXまたはXY | 12トリソミー、16トリソミー、17トリソミー、18トリソミー、20トリソミー、21トリソミー、22トリソミー、23トリソミー、24トリソミー、性染色体XXX、性染色体XXY |  |
| ウマ | 常染色体31対+性染色体XXまたはXY | 23トリソミー、26トリソミー、28トリソミー、30トリソミー、性染色体XO、性染色体XXX、性染色体XXY、性染色体XXXY、性染色体XXXXY |  |
| ブタ | 常染色体18対+性染色体XXまたはXY | 14トリソミー、性染色体XO、性染色体XXY、性染色体XXXY |  |
| スイギュウ | 常染色体24対+性染色体XXまたはXY | 性染色体XO、性染色体XXX |  |
| リャマ | 常染色体36対+性染色体XXまたはXY | 性染色体XO |  |
| ヒツジ | 常染色体26対+性染色体XXまたはXY | 性染色体XO、性染色体XXY |  |
| ニワトリ | 常染色体38対+性染色体ZZまたはZW | 15トリソミー、15テトラソミー、性染色体ZZW | 性染色体ZZWの個体は、胚発生時には卵巣を形成するが、成鳥では精巣を形成するように性転換が起きる |