目次
📚 入門シリーズ
この記事は「遺伝病を理解するためのヒトゲノム入門編」の1本です。全記事の一覧と学ぶ順番はヒトゲノム入門編・索引ページからご覧いただけます。
染色体が1本多い（47本）と、その染色体に乗っている数百個の遺伝子が、ふつうの2コピーではなく3コピーになります。設計図の「文字」は正しいのに量だけが約1.5倍にずれるため、体づくりのバランスが崩れ、発達や心臓などに症状が出ることがあります。代表は21番染色体が3本になるダウン症候群（21トリソミー）で、ほかに18・13トリソミーや、性染色体が1本多い47,XXY・47,XXX・47,XYYがあります。カギになるのが「遺伝子の量（gene dosage：ジーン・ドーセージ）」という考え方です。このページでは、染色体の数の変化がどうやって症状につながるのかを、研究結果をもとに臨床遺伝専門医が解説します。
⏱️ 30秒でわかる要約
🧬 Q. 染色体が1本多いとどうなる？
ヒトの染色体はふつう46本です。1本多い47本になると、その染色体上の遺伝子が3コピーになり、遺伝子の「量」のバランスが崩れます。原因は1つの「悪い遺伝子」ではなく、多数の遺伝子の少しずつの量のずれの積み重ねと考えられています。どの染色体が増えるかで、症状の種類や重さが変わります。
🤔 Q. 染色体が1本多いのはダウン症候群だけ？
いいえ。21番が3本ならダウン症候群ですが、18番ならエドワーズ症候群、13番ならパトウ症候群です。性染色体が1本多い47,XXY（クラインフェルター症候群）・47,XXX・47,XYYもあり、こちらは症状が軽く、気づかれないまま過ごす人も少なくありません。
🏥 Q. おなかの赤ちゃんの染色体の数は調べられる？
妊娠中はNIPT（新型出生前診断）で、21・18・13番と性染色体の数の変化を調べられます。NIPTはスクリーニング検査なので、陽性なら羊水検査・絨毛検査で確かめます。当院では臨床遺伝専門医が常駐し、陽性のときは確定検査まで院内で受けられます。
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臨床遺伝専門医が常駐し、陽性なら羊水検査・絨毛検査まで院内で受けられます。
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1. 遺伝子量（gene dosage）とは何か
ヒトの体の細胞には、ふつう46本（23対）の染色体があります（ヒトの染色体の数そのものについては染色体の数と遺伝的な健康で解説しています）。そのため、ほとんどの遺伝子は2コピー（2つ）あり、お父さんから1つ、お母さんから1つ受け継いだ両方からタンパク質がつくられています。細胞の中の多くのはたらきは、つくられるタンパク質が「多すぎず・少なすぎず」というちょうどよい量で保たれることを前提に組み立てられています。この「遺伝子から生み出される産物の量」を、遺伝学では遺伝子量（gene dosage）と呼びます。コピー数が産物の量を左右する現象そのものは、用語集の遺伝子量効果（gene dosage effect）で詳しく扱っています。
💡 用語解説：遺伝子量（gene dosage）
遺伝子量とは、ある遺伝子が「何コピー分はたらいているか」という量のことです。オーケストラにたとえると分かりやすいでしょう。バイオリンが1台増えても曲は演奏できますが、突然1.5倍の台数になれば全体の音のバランスが崩れ、ほかの楽器がかき消されてしまいます。体の発生（からだづくり）でも同じで、遺伝子が2コピーはたらく前提でチューニングされているため、1コピーや3コピーになると「音のバランス」が乱れて、正常に機能しなくなることがあります。
染色体が1本増えるトリソミーでは、その染色体に乗っている数百個の遺伝子の量が一斉に押し上げられます。塩基配列（遺伝子の「文字」）そのものは正常なのに、量だけがずれてしまう――これが染色体・ゲノム疾患の中心にある考え方です[1]。染色体分析そのものの歴史や方法については、臨床細胞遺伝学の総論ページもあわせてご覧ください。
2. どうして染色体が47本になるのか：トリソミーの成り立ち
ダウン症候群の方は21番染色体が3本あり、合計で47本になります。これを21トリソミー（トリソミー21）と呼びます。「染色体が1本多い」「47本」と言われるのは、この状態です。
💡 用語解説：トリソミー（Trisomy）
「トリ（tri）」は3、「ソミー（somy）」は染色体を意味します。つまりトリソミーとは、本来2本であるべき特定の染色体が3本ある状態のことです。21番が3本なら21トリソミー、18番なら18トリソミー、13番なら13トリソミーです。染色体全体の数が46本からずれている状態を「数的異常（異数性・アニュープロイディ）」と呼び、トリソミーはその代表例です。種類の全体像はトリソミーとはで整理しています。
では、なぜ余分な染色体が1本入ってしまうのでしょうか。最大の原因は、卵子や精子がつくられる減数分裂のときに起こる染色体不分離（ふぶんり）です。本来ならペアの染色体はきれいに2つの細胞へ分かれていきますが、この分配に失敗すると、片方の細胞に染色体が2本入り、受精後に3本になってしまいます。ダウン症候群の約95%はこの不分離によるもので[20]、余分な21番染色体は多くの場合、精子ではなく卵子がつくられる過程で生じます[23]。そして母体年齢の上昇とともに卵子の染色体の数の異常が増えることが示されています[16]。
この母体年齢の効果は、単純な「加齢一般」だけでは説明できません。現在の理解では、染色体どうしを束ねるコヒーシンという接着タンパク質が長い年月のあいだに弱くなること、分配を監視するチェックポイントのはたらきの低下、ミトコンドリア機能の低下などが重なって、年齢とともに卵子の染色体分配の精度が下がると考えられています[16]。卵子は胎児期に減数分裂を始めたあと、排卵まで長いあいだ途中で止まったまま待機します。この長い時間経過そのものが、接着や分配の仕組みを傷めやすくするのです。ダウン症候群の原因・合併症・出生前診断の全体像はダウン症候群（21トリソミー）とはでまとめています。
3. 「量の異常」と「質の異常」：染色体疾患と単一遺伝子疾患の違い
病気を引き起こす遺伝子の異常には、大きく2つのタイプがあります。この2つを区別して理解することが、「なぜ染色体が3本で病気になるのか」を理解するいちばんの近道です。
📏 量の異常と質の異常の違い
| タイプ | 何が起きているか | 例 |
|---|---|---|
| 📏 量の異常（染色体・ゲノム疾患） | 遺伝子の「文字（塩基配列）」は正常なのに、コピー数＝量がずれている。1本増えるだけで、その染色体上の多数の遺伝子の量が同時に狂う | トリソミー、微小欠失・重複 |
| 🔤 質の異常（単一遺伝子疾患） | 1つの遺伝子の「文字」が置き換わったり欠けたりして、タンパク質の性質（質）が変わる | 多くの単一遺伝子疾患 |
染色体異常では、問題の染色体領域に含まれる遺伝子の塩基配列が正常か異常かよりも、遺伝子量が正常か異常かが問題になります。染色体が1本増えても、その上の遺伝子たちの「文字」自体には誤りがありません。それでも病気が起こるのは、ふつう2コピーではたらく遺伝子が3コピー（あるいは1コピー）になると、量のバランスが崩れて正常に機能しなくなるからです。1コピーに減って足りなくなる場合はハプロ不全と呼ばれます。染色体異常の全体像は、染色体異常の種類のページで整理しています。
4. 遺伝子量の過剰はどうやって病気になるのか：多層の分子機構
ダウン症候群の研究が明らかにした最も重要な結論は、トリソミーの症状がたった1つの「犯人遺伝子」ではなく、多数の遺伝子の量的な不均衡から生じるという点です。かつては「この領域さえ3本になれば主な症状が説明できる」という単一の責任領域（ダウン症候群クリティカル領域）仮説がありましたが、その領域だけを3本にしたマウスでは主な特徴が再現されないことが示され、単一領域の仮説では不十分だと分かりました[3][4]。では、余分な1本はどんな段階を経て体の異常につながるのでしょうか。以下の流れをご覧ください。
遺伝子量の過剰から症状までの道すじ（模式図）
1本余分な染色体が、多層のプロセスを経て器官の異常へつながります
① タンパク質のバランス
複合体の量比がくずれる → 余ったサブユニットを分解 → プロテオスタシス（品質管理）に負荷 → 増殖低下・代謝異常
② シグナルの過活性
受容体・転写因子・酵素が過剰 → 経路が過活性化 → インターフェロン・Wnt・Notchなど発生や免疫の経路が乱れる → 器官形成の偏り
③ 全ゲノムへの波及
全ゲノムのDNAメチル化・クロマチンが変化 → 転写ネットワークの再配線
第1層：発現の上昇と、その「緩衝」
理屈のうえでは、3本になった染色体の遺伝子は約1.5倍（3対2）に発現が増えるはずです。ところが実際はそう単純ではありません。21トリソミーの細胞を詳しく調べると、RNA（設計図のコピー）の平均的な増加に対して、タンパク質のレベルではもっと弱い上昇にとどまることが分かっています[5]。つまり、細胞は転写のあと・翻訳のあとの段階で、過剰を「ある程度は吸収する」緩衝のしくみを持っています。ただし、この補正は完全ではなく、補正しきれない分が症状につながります。転写因子とその調節のページも、この背景を理解する助けになります。
第2層：タンパク質複合体の「量比くずれ」
多くのタンパク質は、単独ではたらくのではなく、いくつかの部品（サブユニット）が集まった複合体として機能します。1つの部品だけが過剰につくられると、相手の部品が足りず、余った部品は使い道がないまま分解へ回されます。21トリソミーの細胞では、複合体に属する21番染色体由来のタンパク質は、RNAが増えても量が過度には上がらず、代わりに分解の回転が速くなっていました[5]。トリソミーは「増えすぎ」だけでなく、「増えたものを捨てるための負荷」も生むのです。
第3層：プロテオスタシス（品質管理）のストレス
💡 用語解説：プロテオスタシス（タンパク質恒常性）
細胞の中で、タンパク質が正しく折りたたまれ、必要な量だけ保たれ、不要になれば分解される――この一連の品質管理システムをプロテオスタシスと呼びます。工場の在庫管理にたとえると、部品が過剰に届き続けると倉庫がパンクし、処理が追いつかなくなります。染色体が余分にあるだけで、細胞はこの「在庫過剰」に対処し続けねばならず、恒常的なストレスを抱えます。
酵母（パン酵母）の実験では、余分な染色体があるだけでタンパク質毒性ストレスが生じることが示されました[6]。ヒトから遠く離れた酵母でも同じ原理が観察されるという事実は、これが生物に共通する根本的な負荷であることを物語ります。異数性（染色体数のずれ）そのものが細胞のふるまいに広く影響することは、細胞生物学の総説でも整理されています[19]。
第4層：代謝と細胞増殖の低下
余分な染色体を持つマウスの細胞は、増殖が遅くなり、通常なら起こる自然な不死化も起こりにくいことが示されました[7]。異数性それ自体が、細胞のエネルギー収支や増殖にとって不利にはたらくのです。21トリソミーの細胞では、エネルギーをつくるミトコンドリアのタンパク質が減っているという報告もあり、代謝の再編成が下流の病態の一部になっていると考えられます[5]。
第5層：免疫・炎症シグナルの持続的な偏り
21番染色体には、免疫の司令塔であるインターフェロンの受容体の遺伝子が4つ乗っています。このため21トリソミーでは、ヒトの細胞でも一貫してインターフェロン応答が過剰になることが示されました[8]。さらに、マウスでこのインターフェロン受容体の遺伝子群だけをコピー数正常に戻すと、抗ウイルス応答・心臓の形の異常（心室中隔の欠損）・発達の遅れ・認知の一部が改善し、頭蓋顔面の特徴も一部（違いの約23%）が改善することが示されました[9]。この受容体群は「単独の犯人ではないが、強い中心的なハブ」だと言えます。インターフェロンの過活性が、Wntシグナルの抑制を通して心臓の発生を障害する経路も、細胞レベルで示されています[10]。
🩺 院長コラム【「1つの遺伝子のせい」ではない、ということ】
ダウン症候群について「どの遺伝子が悪さをしているのか」と考えるのは、とても自然なことです。けれども、トリソミーの本質は「たった1つの犯人」ではなく、数百の遺伝子が少しずつ量のバランスを崩し、それが積み重なる――いわば全身のオーケストラのチューニングがずれる状態だと、私は考えています。
この「量のネットワークの病気」という見方は、症状が人によって幅を持つことや、予後を一律に言い切れないことを理解するうえでとても大切です。だからこそ遺伝カウンセリングでは、検査の数字だけでなく、その背景にある仕組みと「分からないこと」まで含めてお伝えすることが大切だと考えています。
第6層：エピジェネティクスと全ゲノムの変化
余分な1本の影響は、その染色体の内部にとどまりません。新生児の乾燥血液（ダウン症候群196人・対照439人）を用いた解析では、ダウン症候群で652か所のCpG部位にDNAメチル化の変化が見つかり、血液をつくる（造血）遺伝子の近くで変化が目立つことが示されました[11]。つまり「三本目の染色体」は、その染色体だけでなく全ゲノムのクロマチン状態を変えてしまうのです。エピジェネティクスの基礎はエピジェネティクスの解説ページでも扱っています。なお、全染色体にわたる「ドメイン状の発現変化（GEDD）」が提唱されましたが[12]、その後の研究で、これはダウン症候群に特有の現象ではないと報告され、一般的な原理かどうかはまだ決着していません[13]。
第7層：症状ごとに異なる「強いノード」
全体は多くの遺伝子のネットワークですが、その中には特に影響の大きい「強いノード（結節点）」もあります。たとえばAPP遺伝子が3コピーになることは、ダウン症候群で早い年齢から見られるアルツハイマー病の脳の変化に深く関わります[17]（APP遺伝子は量が効く代表例ですが、それ単独で全症状を説明するものではありません）。またDYRK1A遺伝子は、神経の発生や認知に関わる有力な量に敏感な遺伝子（用量感受性遺伝子）として位置づけられています[18]。これらの強いノードと、無数の小さな量のずれが重なり合う――だからこそトリソミーは「単一遺伝子病」ではなく「遺伝子量ネットワーク病」と考えるべきなのです[1]。
5. 例外：2コピーでも「片方しか使わない」遺伝子たち
「ほとんどの遺伝子は2コピーで両方からはたらく」と述べましたが、大切な例外があります。一部の遺伝子は、2コピーあっても片方からしか発現しません。代表がインプリンティング遺伝子と、X染色体不活化の影響を受けるX連鎖遺伝子です。
💡 用語解説：ゲノムインプリンティングとX染色体不活化
ゲノムインプリンティングとは、父由来か母由来かによって、片方のコピーだけがはたらくよう「刻印」がつく現象です。もう一方は眠らせてあります。X染色体不活化（ライオニゼーション）とは、女性が持つ2本のX染色体のうち1本を、細胞ごとにまるごと「オフ」にする仕組みです。これにより、X染色体を1本しか持たない男性と、発現量のつじつまが合うように調整されています。
これらの遺伝子では、「2コピーあれば正常」ではありません。刻印や不活化の異常で、本来1コピー分であるべき発現が2コピー分になってしまうと、病気につながることがあります。逆に、はたらいている側が失われて量がゼロになっても問題になります。この「量の均衡・不均衡」という考え方は、遺伝子発現のアレル不均衡のページで詳しく扱っています。X染色体が1本多くなっても影響が比較的小さいのは、余分なX染色体の多くが不活化されて沈黙するからです。
6. 染色体が1本多い病気の一覧と、21・18・13で重症度が違う理由
染色体が1本多い状態で生まれてくる代表は、常染色体では21・18・13トリソミー、性染色体では47,XXY・47,XXX・47,XYYです。染色体の数に異常がある胚は、まれな例外を除いて自然流産になると報告されています[16]。共通原理はどれも「遺伝子量の過剰」ですが、症状の重さは同じではありません。
📋 染色体が1本多い（47本）主な病気
| 核型 | 呼び名 | 頻度の目安 | 主な特徴 |
|---|---|---|---|
| 47,XX,+21／47,XY,+21 | ダウン症候群（21トリソミー） | 出生319〜1,000人に1人[20] | 知的発達の遅れ、筋緊張の低さ、特徴的な顔立ち、先天性心疾患、甲状腺の病気など |
| 47,XX,+18／47,XY,+18 | エドワーズ症候群（18トリソミー） | 出生3,600〜10,000人に1人[21] | 胎児の発育の遅れ、重い発達の遅れ、手指の重なり、心臓・腎臓の形の異常など |
| 47,XX,+13／47,XY,+13 | パトウ症候群（13トリソミー） | 出生10,000〜20,000人に1人[22] | 前脳と顔の正中の発生の異常（全前脳胞症）、口唇口蓋裂、多指、心疾患など |
| 47,XXY | クラインフェルター症候群 | 男の赤ちゃんの約650人に1人[24] | 高身長、思春期以降の男性ホルモンの不足、不妊など。気づかれないことも多い |
| 47,XXX | トリプルX症候群 | 女の赤ちゃんの約1,000人に1人[25] | 高身長、学習や言葉の遅れがみられることがある。診断されるのは約10% |
| 47,XYY | XYY症候群 | 新生児の約1,000人に1人（男の子）[26] | 高身長、学習や言葉の遅れがみられることがある。多くは気づかれない |
頻度は文献によって幅があります（出典：StatPearls、MedlinePlus Genetics）。性染色体の特徴は人によって差が大きく、症状がほとんどない人もいます。
なぜ21・18・13で重さが違うのか
21番染色体はヒトで最も小さい常染色体で、乗っている遺伝子の数も少なく、全体の遺伝子量の負荷が相対的に小さいことは確かです[2]。しかし、症状は単純な「大きさ」だけでは決まりません。部分的な21トリソミーの解析が示したように、どの領域・どのネットワークが過剰になるかで症状が決まります[3]。したがって13・18トリソミーがより重いのは、「より大きいから」だけでなく、より早い発生段階で心臓・脳・顔の正中・胎盤機能などの中心的なネットワークを広く乱すためと考えるのが妥当です[21][22]。
⚠️ 「生存不能」と一律に言い切らない
かつては「13・18トリソミーは生存不能」と語られてきましたが、18トリソミーでは、1歳まで生きられる割合は従来10〜19%とされてきた一方、心臓の手術などの積極的な治療で30〜50%に上がりうると報告されています[21]。13トリソミーでも1歳を超えて生きる子どもが6〜12%いますが、積極的な治療の効果を示すデータはまだ限られています[22]。「一律に生存不能」と言い切るのは、現在では正確ではありません。
染色体が1本少ないときは？
反対に1本少ない（45本）状態はモノソミーと呼ばれます。生まれてくる代表は、性染色体のX染色体が1本のターナー症候群（45,X）です。詳しくはモノソミーとはをご覧ください。性染色体の数の変化は性染色体の数の異常のページでまとめています。
7. 「三本目そのものが原因」を示す可逆性の証拠
トリソミー研究の大きな強みは、酵母・マウス・ヒトの細胞という異なる系で、同じ原理がくり返し観察されている点です。共通するのは、「余分なコピーを入れると異常が出る」「余分なコピーを抑えると改善する」という可逆性です。
とりわけ印象的なのが、余分な21番染色体をXISTという仕組みで「まるごと黙らせる」実験です。ダウン症候群の方に由来する細胞で余分な染色体を沈黙させると、試験管の中で見られた血液系の異常（巨核球や赤血球のつくられすぎ）が是正されることが示されました[14]。別の研究では、同じ方法で、21トリソミーが細胞そのものの性質として血管づくりの障害やNotchシグナルの異常を起こすことが確かめられています[15]。さらに前述のように、インターフェロン受容体の遺伝子群だけをコピー数正常に戻すと、マウスで心臓の形の異常や発達・認知の異常が改善しました[9]。
これらは、単なる「相関」ではなく「コピー数を変えると症状が変わる」という介入による因果関係に到達したことを意味します。つまり、「三本目の染色体があること」自体が原因であることを、強く支持する結果です。いずれも細胞や動物での研究段階で、治療法として確立したものではありません。
8. 遺伝診療とのつながり：NIPT・出生前診断・遺伝カウンセリング
「遺伝子量の不均衡がトリソミーを引き起こす」という理解は、遺伝診療の実際とも深くつながっています。妊娠中に赤ちゃんの染色体の数の変化を調べるNIPT（新型出生前診断）の主な対象は、まさに21・18・13トリソミーです。当院のスタンダードプランでは13・18・21トリソミーと性染色体の数の異常を、双子マックスプラン・インペリアルプランではすべての常染色体の数の異常を調べます。NIPTはスクリーニング検査なので、陽性なら羊水検査・絨毛検査で確かめます。当院では2025年6月から産婦人科を併設し、確定検査まで院内で受けられます。
一方で、遺伝子量の病態には研究上の限界も残っています。第一に、分子のしくみの研究の大半が21トリソミーに偏っており、13・18トリソミーは臨床の記述に比べて原因を確かめる研究が少ないままです。第二に、トリソミーによる発現・タンパク質・メチル化の変化は細胞の種類や発生の時期によって異なり、ある組織で成り立った仕組みを全身の原理として一般化するには限界があります。さらに、同じ21トリソミーでも、人によって分子や免疫の状態に違いがあることが示されています[11]。
💡 用語解説：モザイク型トリソミー
体のすべての細胞が余分な染色体を持つ標準型に対し、一部の細胞だけが3本を持ち、残りは正常な数を持つ状態をモザイク型と呼びます。受精後の細胞分裂でのエラーなどで生じます。余分な染色体を持つ細胞の割合が組織ごとに異なるため、症状の重さを予測することはとても難しく、遺伝カウンセリングではとくに慎重な説明が必要になります。ダウン症候群の場合はモザイク型ダウン症とはで解説しています。
こうした個人差やモザイクの存在は、とくに出生前の状況で将来の見通しの予測を難しくします。だからこそ、検査の数値だけでなく、その背景にある仕組みと不確かさまで含めて共有する遺伝カウンセリングが重要になります。ミネルバクリニックでは、常駐する臨床遺伝専門医が遺伝カウンセリングを担当しています。
🩺 院長コラム【「1本多い」を量の言葉で理解しておく意味】
「染色体が1本多い」と聞くと、何か余計なものが入り込んだように感じるかもしれません。けれども、増えた染色体の遺伝子の文字そのものは正常で、変わっているのは量のバランスです。私は、この「量」という見方を持っておくことが、検査結果を受け止めるうえでの土台になると考えています。
同じ21トリソミーでも、心臓の病気の有無や発達の様子は一人ひとり違います。数字や病名だけで将来を決めつけず、仕組みと分かっていないことの両方を知ったうえで考える――それが臨床遺伝専門医として大切にしたい姿勢です。
9. よくある誤解
🙅 よくある誤解と実際
| よくある誤解 | 実際 |
|---|---|
| ①「悪い遺伝子が1つ入ったから病気になる」 | 余分な染色体上の遺伝子の「文字」は正常です。問題は量（コピー数）で、数百の遺伝子の量が少しずつずれ、それが積み重なって症状が出ます。 |
| ②「1本増えたら発現は必ず1.5倍になる」 | RNAは平均で増えますが、タンパク質のレベルではもっと弱い上昇にとどまります。細胞には過剰を吸収する緩衝のしくみがあり、補正しきれない分が症状につながります。 |
| ③「同じトリソミーなら症状も同じ」 | 同じ21トリソミーでも症状には幅があります。モザイクの割合、遺伝的な背景、合併する病気などが組み合わさるためで、一人ひとり異なります。 |
| ④「13・18トリソミーは必ず生きられない」 | 生まれる前後に亡くなることが多いのは事実ですが、近年は集中治療により長く生きられる例も報告されています。「一律に生存不能」と言い切るのは正確ではありません。 |
| ⑤「染色体が1本多いのはダウン症候群だけ」 | 18・13トリソミーや、性染色体が1本多い47,XXY・47,XXX・47,XYYもあります。性染色体の場合は症状が軽く、気づかれないことも少なくありません。 |
よくある質問（FAQ）
Q1. 染色体が一本多いとどうなるのですか？
ヒトの染色体はふつう46本で、ほとんどの遺伝子は2コピーずつあります。1本多い47本になると、その染色体に乗っている遺伝子が3コピーになり、遺伝子の量のバランスが崩れます。1つの「悪い遺伝子」ではなく、多数の遺伝子の少しずつの量のずれが積み重なって、発達・心臓などに症状が出ることがあります。どの染色体が増えるかで、症状の種類や重さが変わります。
Q2. 染色体が一本多いのはダウン症候群ですか？
21番染色体が1本多い（3本ある）場合がダウン症候群（21トリソミー）です。ただし、染色体が1本多い状態はダウン症候群だけではありません。18番が3本ならエドワーズ症候群、13番が3本ならパトウ症候群で、性染色体が1本多い47,XXY（クラインフェルター症候群）・47,XXX・47,XYYもあります。
Q3. ダウン症候群の人は染色体が何本あるのですか？
ヒトの体の細胞はふつう46本（23対）の染色体を持ちますが、ダウン症候群の方は21番染色体が1本多く、合計47本になります。これを21トリソミーと呼びます。染色体の「文字」自体は正常で、量（コピー数）が多くなっている点が特徴です。
Q4. 「遺伝子量」とは具体的に何を指しますか？
遺伝子量（gene dosage）とは、ある遺伝子が「何コピー分はたらいているか」という量のことです。ヒトのほとんどの遺伝子は2コピーあり、その両方から産物がつくられています。体の発生はこの「2コピー分の量」を前提に組み立てられているため、1コピーや3コピーになると量のバランスが崩れ、正常に機能しなくなることがあります。
Q5. 染色体が一本少ないとどうなりますか？
染色体が1本少ない（45本）状態はモノソミーと呼ばれます。生まれてくる代表は、X染色体が1本のターナー症候群（45,X）です。量が足りなくなることで症状が出るしくみは、1本多い場合と同じく遺伝子量の考え方で理解できます。
Q6. どうして21・18・13トリソミーは生まれてくることがあるのですか？
21・18・13番は、ほかの常染色体と比べて遺伝子量の負荷や、発生の中心となるネットワークへの影響のかたちが異なるため、出生に至ることがあります。とくに21番はヒトで最も小さい常染色体で、遺伝子の数も少ないことが、出生後の生存が比較的多い一因と考えられています。
Q7. なぜ同じダウン症候群でも症状の重さに幅があるのですか？
いくつかの要因が重なるためです。体の一部の細胞だけが余分な染色体を持つモザイク型では、その割合により症状が軽くなることがあります。加えて、個人の遺伝的な背景、合併する病気（心臓の病気・甲状腺の病気など）の有無、そして人それぞれの生物学的な多様性が、同じ21トリソミーでも異なる症状の現れ方をもたらします。
Q8. 「三本目の染色体そのものが原因」と言えるのはなぜですか？
ダウン症候群の方に由来する細胞で、余分な21番染色体をXISTという仕組みで「まるごと黙らせる」と、試験管の中で見られた血液系の異常が是正されることが示されています。また、21番上のインターフェロン受容体の遺伝子群だけをコピー数正常に戻すと、マウスで心臓の形の異常や発達・認知の異常が改善しました。「コピー数を変えると症状が変わる」というこれらの結果は、三本目の存在そのものが原因であることを強く支持します。いずれも研究段階の結果で、治療法ではありません。
Q9. おなかの赤ちゃんの染色体の数は調べられますか？
妊娠中はNIPT（新型出生前診断）で、主に21・18・13トリソミーと性染色体の数の変化を調べられます。NIPTはスクリーニング検査なので、陽性の場合は羊水検査・絨毛検査で確かめます。当院では臨床遺伝専門医が常駐し、陽性のときは確定検査まで院内で受けられます。
🏥 赤ちゃんの染色体の数を、妊娠中に調べる
NIPTでは、21・18・13トリソミーと性染色体の数の変化を調べられ、プランによってはすべての常染色体の数の異常まで調べられます。臨床遺伝専門医が常駐し、陽性なら羊水検査・絨毛検査まで院内で受けられます。
参考文献
- [1] Antonarakis SE. Down syndrome and the complexity of genome dosage imbalance. Nat Rev Genet. 2017;18(3):147-163. PMID 28029161. [DOI 10.1038/nrg.2016.154]
- [2] Hattori M, Fujiyama A, Taylor TD, et al. The DNA sequence of human chromosome 21. Nature. 2000;405(6784):311-319. PMID 10830953. [DOI 10.1038/35012518]
- [3] Korenberg JR, Chen XN, Schipper R, et al. Down syndrome phenotypes: the consequences of chromosomal imbalance. Proc Natl Acad Sci U S A. 1994;91(11):4997-5001. PMID 8197171. [DOI 10.1073/pnas.91.11.4997]
- [4] Olson LE, Richtsmeier JT, Leszl J, Reeves RH. A chromosome 21 critical region does not cause specific Down syndrome phenotypes. Science. 2004;306(5696):687-690. PMID 15499018. [DOI 10.1126/science.1098992]
- [5] Liu Y, Borel C, Li L, et al. Systematic proteome and proteostasis profiling in human Trisomy 21 fibroblast cells. Nat Commun. 2017;8:1212. PMID 29089484. [DOI 10.1038/s41467-017-01422-6]
- [6] Oromendia AB, Dodgson SE, Amon A. Aneuploidy causes proteotoxic stress in yeast. Genes Dev. 2012;26(24):2696-2708. PMID 23222101. [DOI 10.1101/gad.207407.112]
- [7] Williams BR, Prabhu VR, Hunter KE, et al. Aneuploidy affects proliferation and spontaneous immortalization in mammalian cells. Science. 2008;322(5902):703-709. PMID 18974345. [DOI 10.1126/science.1160058]
- [8] Sullivan KD, Lewis HC, Hill AA, et al. Trisomy 21 consistently activates the interferon response. eLife. 2016;5:e16220. PMID 27472900. [DOI 10.7554/eLife.16220]
- [9] Waugh KA, Minter R, Baxter J, et al. Triplication of the interferon receptor locus contributes to hallmarks of Down syndrome in a mouse model. Nat Genet. 2023;55(6):1034-1047. PMID 37277650. [DOI 10.1038/s41588-023-01399-7]
- [10] Chi C, Knight WE, Riching AS, et al. Interferon hyperactivity impairs cardiogenesis in Down syndrome via downregulation of canonical Wnt signaling. iScience. 2023;26(7):107012. PMID 37360690. [DOI 10.1016/j.isci.2023.107012]
- [11] Muskens IS, Li S, Jackson T, et al. The genome-wide impact of trisomy 21 on DNA methylation and its implications for hematopoiesis. Nat Commun. 2021;12:821. PMID 33547282. [DOI 10.1038/s41467-021-21064-z]
- [12] Letourneau A, Santoni FA, Bonilla X, et al. Domains of genome-wide gene expression dysregulation in Down’s syndrome. Nature. 2014;508(7496):345-350. PMID 24740065. [DOI 10.1038/nature13200]
- [13] Ahlfors H, Anyanwu N, Pakanavicius E, et al. Gene expression dysregulation domains are not a specific feature of Down syndrome. Nat Commun. 2019;10:2489. PMID 31171815. [DOI 10.1038/s41467-019-10129-9]
- [14] Chiang JC, Jiang J, Newburger PE, et al. Trisomy silencing by XIST normalizes Down syndrome cell pathogenesis demonstrated for hematopoietic defects in vitro. Nat Commun. 2018;9:5180. PMID 30518921. [DOI 10.1038/s41467-018-07630-y]
- [15] Moon JE, Lawrence JB. Chromosome silencing in vitro reveals trisomy 21 causes cell-autonomous deficits in angiogenesis and early dysregulation in Notch signaling. Cell Rep. 2022;40(6):111174. PMID 35947952. [DOI 10.1016/j.celrep.2022.111174]
- [16] Mikwar M, MacFarlane AJ, Marchetti F. Mechanisms of oocyte aneuploidy associated with advanced maternal age. Mutat Res Rev Mutat Res. 2020;785:108320. PMID 32800274. [DOI 10.1016/j.mrrev.2020.108320]
- [17] Wiseman FK, Al-Janabi T, Hardy J, et al. A genetic cause of Alzheimer disease: mechanistic insights from Down syndrome. Nat Rev Neurosci. 2015;16(9):564-574. PMID 26243569. [DOI 10.1038/nrn3983]
- [18] Duchon A, Herault Y. DYRK1A, a Dosage-Sensitive Gene Involved in Neurodevelopmental Disorders, Is a Target for Drug Development in Down Syndrome. Front Behav Neurosci. 2016;10:104. PMID 27375444. [DOI 10.3389/fnbeh.2016.00104]
- [19] Li R, Zhu J. Effects of aneuploidy on cell behaviour and function. Nat Rev Mol Cell Biol. 2022;23(4):250-265. [DOI 10.1038/s41580-021-00436-9]
- [20] Pal A, Daley SF. Down Syndrome. StatPearls. NCBI Bookshelf. 2026. [NCBI Bookshelf NBK526016]
- [21] Balasundaram P, Avulakunta ID. Trisomy 18 (Edwards Syndrome). StatPearls. NCBI Bookshelf. 2026. [NCBI Bookshelf NBK570597]
- [22] Siddik AB, Daley SF. Trisomy 13 (Patau Syndrome). StatPearls. NCBI Bookshelf. 2026. [NCBI Bookshelf NBK559091]
- [23] National Library of Medicine. Down syndrome. MedlinePlus Genetics. [MedlinePlus Genetics]
- [24] National Library of Medicine. Klinefelter syndrome. MedlinePlus Genetics. [MedlinePlus Genetics]
- [25] National Library of Medicine. Triple X syndrome. MedlinePlus Genetics. [MedlinePlus Genetics]
- [26] National Library of Medicine. 47,XYY syndrome. MedlinePlus Genetics. [MedlinePlus Genetics]
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※本記事は一般の方に向けた情報提供を目的とするもので、個別の診断・検査の選択を示すものではありません。検査については臨床遺伝専門医にご相談ください。
