Aufgaben: Genetik menschlicher Erkrankungen

Mukoviszidose in einer Familie

Mukoviszidose wird autosomal-rezessiv vererbt. Das Ehepaar Meyer aus Bochum ist gesund. Ihre Tochter Lena ist an Mukoviszidose erkrankt, ihr Sohn Jonas ist gesund. Allele: A (gesund), a (Mukoviszidose).

1. a) Beschreiben Sie den Stammbaum (Symbole: Quadrat = männlich, Kreis = weiblich, ausgefüllt = Merkmalsträger) in Worten.

1. b) Bestimmen Sie die Genotypen der Eltern und von Lena.

1. c) Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass ein weiteres Kind der Familie erkrankt.

Bluterkrankheit im Adelshaus

Die Bluterkrankheit wird X-chromosomal-rezessiv vererbt. Eine Konduktorin ($X^H X^h$) und ein gesunder Mann ($X^H Y$) bekommen Kinder.

1. a) Erläutern Sie die Begriffe Konduktorin und hemizygot.

1. b) Erstellen Sie ein Kreuzungsschema (Punnett-Quadrat).

1. c) Geben Sie die Wahrscheinlichkeit an, dass ein Kind (Geschlecht unbekannt) an der Bluterkrankheit erkrankt, sowie die Wahrscheinlichkeiten für Söhne und Töchter.

Gentherapie: Grundbegriffe

Bei der Gentherapie bestimmter Immundefekte (SCID) werden Blutstammzellen aus dem Knochenmark entnommen, im Labor mithilfe eines Virus als Vektor mit einer gesunden Genkopie versehen und dem Kind wieder verabreicht.

1. a) Erläutern Sie die Begriffe somatische Gentherapie und Keimbahntherapie.

1. b) Unterscheiden Sie das beschriebene ex-vivo-Verfahren vom in-vivo-Verfahren.

1. c) Nennen Sie je zwei mögliche Nutzen und Risiken.

Erbgang und Risiko

Familie Schulte: Die Eltern I-1 und I-2 sind gesund. Ihre Kinder: II-1 Tochter, erkrankt; II-2 Sohn, gesund; II-3 Sohn, gesund. II-1 hat mit einem gesunden Mann II-4 zwei gesunde Kinder (III-1 Sohn, III-2 Tochter). Es handelt sich um Mukoviszidose.

1. a) Begründen Sie mit dem Ausschlussverfahren, dass ein autosomal-rezessiver Erbgang vorliegt und ein X-chromosomal-rezessiver Erbgang ausgeschlossen ist.

1. b) Geben Sie die Wahrscheinlichkeit an, dass II-2 Anlageträger ist.

1. c) II-2 gründet eine Familie mit einer Frau ohne Mukoviszidose in der Familie. In der Bevölkerung ist etwa 1 von 25 Personen Anlageträger. Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass ihr erstes Kind erkrankt (Produktregel).

Rot-Grün-Sehschwäche

Familie Becker: I-1 (Mann) und I-2 (Frau) haben normales Farbensehen. Ihr Sohn II-1 hat eine Rot-Grün-Sehschwäche, ihre Tochter II-2 sieht normal. II-2 bekommt mit dem normalsichtigen II-3 drei Kinder: III-1 (Sohn) mit Rot-Grün-Sehschwäche, III-2 (Sohn) und III-3 (Tochter) mit normalem Farbensehen.

1. a) Begründen Sie, dass ein rezessiver Erbgang vorliegt und der Stammbaum mit einem X-chromosomal-rezessiven Erbgang vereinbar ist, und geben Sie die Genotypen aller Personen an, soweit möglich (Allele $X^R$, $X^r$).

1. b) Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass ein weiteres Kind von II-2 und II-3 die Sehschwäche hat, und geben Sie getrennt die Wahrscheinlichkeiten für einen Sohn bzw. eine Tochter an.

1. c) Beschreiben Sie, warum Frauen deutlich seltener betroffen sind als Männer.

Prädiktiver Gentest bei Chorea Huntington

Chorea Huntington wird autosomal-dominant vererbt; die Krankheit bricht meist zwischen 40 und 55 Jahren aus. Anna (34) weiß, dass ihr Vater mit 52 erkrankte; ihre Mutter ist gesund. Anna und ihr Mann wünschen sich ein Kind. Ein prädiktiver Gentest wäre möglich.

1. a) Geben Sie die Wahrscheinlichkeit an, dass Anna das Krankheitsallel trägt, und berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass ihr Kind die Krankheit entwickelt (ihr Mann ist gesund und frei von dem Allel).

1. b) Erläutern Sie mögliche Konsequenzen eines positiven bzw. negativen Testergebnisses für Anna und ihre Familie.

1. c) Beurteilen Sie unter Einbeziehung des Rechts auf Nichtwissen, ob Anna den Test machen sollte, und nennen Sie Kriterien Ihrer Bewertung.

Pränataldiagnostik bei Mukoviszidose

Ein gesundes Paar aus Köln hat ein Kind mit Mukoviszidose. Ein Gentest zeigt, dass beide Elternteile Anlageträger sind (Aa). Sie wünschen sich weitere Kinder und fragen die genetische Beratung nach Pränataldiagnostik (z. B. Untersuchung fetaler DNA nach Fruchtwasserpunktion).

1. a) Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass bei zwei weiteren Kindern genau ein Kind erkrankt, und die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens ein Kind erkrankt.

1. b) Erläutern Sie Ablauf und Aussagekraft der Pränataldiagnostik, einschließlich des Risikos des Eingriffs.

1. c) Bewerten Sie die Handlungsoptionen des Paares (kein Test, Pränataldiagnostik, Verzicht auf weitere Kinder, Präimplantationsdiagnostik) anhand von Kriterien und nehmen Sie begründet Stellung.

Gentherapie einer Bluterkrankung

Bei einer schweren erblichen Bluterkrankung (β-Thalassämie) werden in einer klinischen Studie Blutstammzellen der Patientinnen und Patienten außerhalb des Körpers mit einem veränderten Virus als Vektor behandelt, der eine funktionsfähige Genkopie in das Genom einbaut. In der Studie wurden 22 Personen behandelt; 20 benötigten danach keine regelmäßigen Bluttransfusionen mehr. Bei einer Person trat nach drei Jahren eine Leukämie auf; der Einbauort des Vektors lag in der Nähe eines Gens für die Zellteilung. Die einmalige Behandlung kostet 1.600.000 €; die lebenslange Transfusionstherapie kostet etwa 25.000 € pro Jahr.

1. a) Berechnen Sie den Anteil der Personen ohne Transfusionsbedarf und die Zahl der Jahre, nach denen die Transfusionskosten die Behandlungskosten erreichen.

1. b) Erklären Sie den Zusammenhang zwischen dem Einbauort des Vektors und der Leukämie.

1. c) Bewerten Sie Nutzen und Risiken der Gentherapie anhand von Kriterien (z. B. Wirksamkeit, Risiko, Kosten, Gerechtigkeit, Autonomie) und nehmen Sie begründet Stellung.

Bluterkrankheit: Beratung in der Humangenetik

Familie Vogt: Die gesunden Eltern I-1 (Mann) und I-2 (Frau) haben zwei Söhne und eine Tochter: II-1 (Sohn) ist Bluter, II-3 (Sohn) ist gesund, II-2 (Tochter) ist gesund. II-2 ist mit einem gesunden Mann II-4 verheiratet; ihre Tochter III-2 ist gesund und erwartet mit einem gesunden Mann ein Kind. Die Bluterkrankheit wird X-chromosomal-rezessiv vererbt.

1. a) Begründen Sie, dass I-2 Konduktorin sein muss.

1. b) Berechnen Sie mit der Produktregel die Wahrscheinlichkeit, dass III-2 Konduktorin ist, die Wahrscheinlichkeit, dass ihr Kind (Geschlecht unbekannt) Bluter wird, und die Wahrscheinlichkeit, dass ein Sohn von ihr Bluter wird.

1. c) Beurteilen Sie, ob ein Gentest für III-2 sinnvoll ist und welche Konsequenzen sich aus dem Ergebnis ergeben würden.