クラインフェルター症候群（Klinefelter syndrome, KS）は、性染色体異常による疾患であり、典型的には過剰なX染色体を持つ47,XXY核型（karyotype）によって生じる。1942年に初めて報告され、小精巣（small testes）、無精子症（aspermatogenesis）、女性化乳房（gynaecomastia）を特徴とするが、表現型（phenotype）の多様性が大きく、多くの患者は古典的特徴を示さない。セルトリ細胞（Sertoli cells）機能障害と比較的保たれたライディッヒ細胞（Leydig cells）機能により、卵胞刺激ホルモン（FSH）および黄体形成ホルモン（LH）の上昇が認められる。さらに、発達遅延（developmental delay）、言語・行動の障害、注意欠如・多動症（ADHD）、自閉スペクトラム症（autistic spectrum disorder）などの神経精神学的症状も報告されている。
余剰のX染色体は父母いずれかから等しく遺伝し、母体由来の場合は第一減数分裂（meiosis I）または第二減数分裂（meiosis II）での異常が原因となり、特にmeiosis IIのエラーが多い。高齢出産（advancing maternal age）はKSの発生率上昇と関連し、父親の年齢との関係は議論が分かれている。
希少型には48,XXYYや49,XXXXYなどの数的異常（numerical chromosomal aneuploidies）や、モザイク型（mosaicism, 例：46,XY/47,XXY）、構造異常が含まれる。48,XXYYや49,XXXXYでは認知機能障害や先天性奇形（congenital malformations）が多く、前者は高身長、後者は低身長傾向がある。一方、モザイク型は表現型が軽度で、精巣容積が大きく、精子数もより多い傾向にある。
KSは非常に多様な疾患であり、診断が見逃されやすく、現在の知見は臨床的に明らかな例に偏っている可能性がある。出生後早期から症状が現れることもあり、生涯にわたって教育的・心理社会的支援から、性腺機能低下（hypogonadism）や生殖補助（fertility counselling）に至るまで、多職種連携による対応が求められる。

トリソミーX（47,XXX）は、出生女性の約1/1,000に見られる染色体異常ですが、診断されるのは約10％にすぎません。特徴的な身体所見には高身長、筋低緊張（hypotonia）、内反小指（clinodactyly）、眼瞼贅皮（epicanthal folds）、便秘（constipation）などがあります。言語・注意・学習に関する発達障害（neurodevelopmental challenges）が多く見られます。思春期や初経の時期は通常ですが、卵巣予備能（ovarian reserve）の低下や卵胞枯渇の進行（accelerated follicular depletion）があり、早発卵巣不全（premature ovarian insufficiency）や平均より5年早い閉経につながります。妊娠可能性は基本的に保たれますが、一部で低下（reduced fertility）が報告されています。抗ミュラー管ホルモン（AMH: Anti-Müllerian hormone）は、卵巣予備能の指標であり、トリソミーXの女性ではほぼ全例で正常値より大きく低く、2.5パーセンタイル未満となることが多いため、若年成人期での妊孕性に関する早期相談や保存の検討が推奨されます。自己免疫疾患（autoimmune disease）と骨粗鬆症（osteoporosis）のリスクも高まります。モザイク型（46,XX/47,XXX）の場合、症状は中間的です。

ターナー症候群（Turner syndrome, TS）は、女性のみに見られるまれな染色体異常で、2本目の性染色体が完全または部分的に欠失している状態です（多くは45,X）。症状は多様で、低身長、卵巣発育不全（ovarian dysgenesis）による思春期遅延や不妊、心臓や腎臓の先天性奇形（congenital malformations）、内分泌障害（endocrine dysfunction：例として甲状腺機能低下症（hypothyroidism）、糖尿病（diabetes））などがあります。さらに、精神疾患（psychiatric conditions：統合失調症（schizophrenia）、自閉スペクトラム症（autism spectrum disorders）など）や発達遅延（developmental delays）の頻度も高いです。
診断は遅れることが多く、中央値は15歳で、診断されないままの例もあります。標準的な染色体検査（chromosomal analysis）により診断され、最も多い核型（karyotype）は45,X（全体の40–50%）ですが、45,X/46,XXなどのモザイク（mosaicism）やX染色体の構造異常（例：isochromosome Xqやring chromosome）もよく見られます。また、10–12%の患者にY染色体成分が認められます。
治療には成長ホルモン療法（growth hormone therapy）と性ホルモン補充療法（hormone replacement therapy）が用いられますが、最適な投与法は確立されていません。TSの女性は、特に心血管疾患（cardiovascular disease）により死亡率（mortality）と罹患率（morbidity）が高く、終生にわたる多職種による包括的なケアが必要です。

ダウン症候群（Down syndrome、DS）は、もっとも一般的な染色体異常であり、知的および発達障害（intellectual and developmental disability、IDD）の主な遺伝的原因です。世界中で約700人から1100人に1人の割合で出生します。原因は21番染色体が通常より1本多くなること（トリソミー21、Trisomy 21）で、これは主に母親の減数分裂の異常（maternal meiotic nondisjunction）によって起こりますが、モザイク型（mosaicism）、ロバートソン転座（Robertsonian translocation）、部分重複（partial duplication）でも発生します。
DSの人は、低緊張（hypotonia）、知的障害（cognitive impairment）、特徴的な顔貌（characteristic facial features）、先天性心疾患（congenital heart defects）、消化管異常（gastrointestinal anomalies）、免疫系の問題（immune dysfunction）など、多様な症状を示します。また、てんかん（epilepsy）、自閉スペクトラム症（autism spectrum disorder）、小児白血病（childhood leukemia）、若年性アルツハイマー病（early-onset Alzheimer’s disease）などのリスクも高まります。 酸化ストレス（oxidative stress）、ミトコンドリア機能障害（mitochondrial dysfunction）、神経新生の障害（impaired neurogenesis）などの神経系の問題は、DSの特徴に深く関与していると考えられていますが、十分には研究されていません。医療の進歩により平均寿命は60歳を超えましたが、根本的な遺伝的・代謝的異常に対する治療法はまだ存在しません。DSの症状の多様性は、過剰な遺伝子発現（gene dosage effects）と異数性（aneuploidy）による細胞レベルでの反応が組み合わさった結果と考えられており、さらなる研究が求められています。

ディジョージ症候群（DiGeorge syndrome、DGS）は、ベロ心顔症候群（velo-cardio-facial syndrome）とも呼ばれ、最も一般的なマイクロ欠失症候群です。染色体22q11.2の片側性欠失（hemizygous deletion）によって引き起こされ、出生4,000〜6,000人に1人の割合で発生します。この欠失により、TBX1をはじめとする複数の遺伝子の半数性不全（haploinsufficiency）が生じ、頭蓋顔面や咽頭の発達に重大な影響を与えます。DGSは多臓器にわたる症状を呈し、先天性心疾患（congenital heart defects）、胸腺および副甲状腺の低形成（thymic and parathyroid hypoplasia）、免疫不全（immune deficiency）、低カルシウム血症（hypocalcemia）などが含まれます。
頭蓋顔面異常（craniofacial anomalies）としては、口蓋咽頭機能不全（velopharyngeal insufficiency）、エナメル質の石灰化不良（enamel hypomineralization）、難聴（hearing loss）、頭蓋底平坦化（platybasia）、頸椎奇形（cervical spine malformations）などが高頻度で見られ、摂食、発語、言語の機能障害を伴うことがよくあります。
神経学的には、22q11.2欠失症候群は、てんかん、運動障害、および脳の構造異常など、さまざまな神経症状を引き起こします。患者は、低カルシウム血症、手術、薬剤、発熱などによる誘発性および非誘発性の発作を経験し、部分発作（focal seizures）、ミオクローヌス（myoclonus）、全身性強直間代発作（generalized tonic-clonic seizures）などが含まれます。全般てんかん（generalized epilepsy）は一般集団よりも高頻度です。また、パーキンソン病（Parkinson’s disease）やジストニア（dystonia）のリスクも有意に高いとされています。多小脳回（polymicrogyria）などの神経放射線異常も一般的です。精神疾患、とくに統合失調症（schizophrenia）の発症リスクも高くなります。
出生前の画像診断や遺伝子検査は診断の助けとなりますが、症状の多様性や医療資源の制限（特に資源の乏しい地域）により、診断が遅れることが多くあります。多くの欠失は自然発生的（de novo）に生じます。

1p36欠失症候群（1p36 deletion syndrome, 1p36DS）は、最も一般的な末端欠失症候群の一つで、出生5,000～10,000人に1人の割合で発生します。この症候群は、染色体1番短腕の一部が片方だけ（ヘテロ接合性）で欠失（deletion）することで起こります。欠失の範囲や位置は様々で、末端型、内部型、複雑型の再編成が含まれます。
主な特徴は、発達遅延・知的障害（developmental delay / intellectual disability, ID）、筋緊張低下（hypotonia）、てんかん（epilepsy）、脳や心臓の奇形（malformations）、難聴、視覚障害、低身長、特徴的な顔貌（craniofacial features）です。症状の現れ方には個人差があり、欠失の位置と一部関連します。遠位側（distal）の欠失では、てんかん、脳異常、心筋症（cardiomyopathy）が多く、近位側（proximal）の欠失では、小頭症（microcephaly）や異なる顔貌がよく見られます。
この領域には、GNB1、KCNAB2、CHD5、SKI、PRDM16、REREなど、重要な遺伝子が含まれており、知的障害、てんかん、脳梁異常（corpus callosum abnormalities）、心筋症などの原因とされています。これらの知見は、染色体マイクロアレイ検査（chromosomal microarray, CMA）やゲノム解析の発展により明らかになりつつあり、早期診断と個別化された管理を可能にしています。

ヒトのゲノム（遺伝情報のすべて）は、23対の染色体で構成されています。これらの染色体を正常なものと比較すると、一部が欠けている（欠失：deletion）、または余分に増えている（重複：duplication）といった異常が見つかることがあります。これに加え、染色体の構造がより複雑に変化する場合もあります。
ある染色体の異常のは顕微鏡で観察できますが、ごく小さな変化は顕微鏡でも見ることができません。このような小さな欠失や重複は、それぞれ「微小欠失（マイクロデリーション）」および「微小重複（マイクロデュプリケーション）」と呼ばれます。
遺伝子や染色体の大きさは「メガベース（Mb）」という単位で表され、1メガベース（Mb）はDNAの塩基対100万個分の長さに相当します。一般的に、微小欠失は1～3Mbの範囲で起こることが多く、それより大きな欠失は5Mb以上になる傾向があります。
また、微小欠失や微小重複が起こると、隣り合った複数の遺伝子（隣接遺伝子：contiguous genes）が影響を受けることがあります。その結果、「微小欠失症候群」や「微小重複症候群」といった特定の遺伝性疾患を引き起こすことがあります。
染色体の欠失や重複は、その大きさにかかわらず、細胞の正常な働きを妨げる可能性があります。そのため、神経の発達に関わる問題（神経発達障害）や、生まれつきの心臓の病気（先天性心疾患）、さらには指の本数が通常と異なるといった健康上の問題が起こることがあります。しかし、欠失や重複があっても、何の症状もなく健康に暮らしている人もいます。そのため、本人が気づかなくても、その遺伝情報が次の世代に受け継がれることで、子どもや孫の世代で影響が現れる可能性があります。

エドワーズ症候群（Edwards syndrome、18トリソミー：trisomy 18）は、18番染色体（chromosome 18）が1本多く存在することによって起こる染色体異常です。主に母親由来の減数分裂（meiosis）時のエラーが原因です。出生1万人あたり約1.2〜1.7人の割合で発生し（1/6000〜1/8000）、女児に多く見られます（3:1）。多くの妊娠は流産や出生前診断による中絶により終わります。 エドワーズ症候群の乳児は、心臓（cardiac）、神経（neurological）、呼吸器（respiratory）、泌尿生殖器（genitourinary）、整形外科的（orthopedic）など多発性の先天異常（congenital anomalies）を持つことが多く、その多くは生命を脅かします。生後1週間以内に約半数が死亡し、1年を超えて生存するのは5〜10％程度ですが、医療介入の進歩により、近年では12％が1歳を迎えるという報告もあります。 この疾患は以前「致死的（lethal）」「生命に適合しない（incompatible with life）」と呼ばれていましたが、一部の子どもたちは生存し、治療と支援により生活の質が改善されることが知られています。症状の重さにかかわらず、家族には医療的な支援と継続的なケアが不可欠です。

パトウ症候群（Patau syndrome、13トリソミー）は、多発性先天異常（congenital anomalies）を伴う染色体異常（chromosomal disorder）で、新生児における代表的な異数性症候群（aneuploidy syndromes）の一つです。主な臨床所見には、先天性心疾患（congenital heart defects）、多指症（polydactyly）、小眼球症（microphthalmia）、小顎症（micrognathia）、耳介異常（abnormal auricles）、停留精巣（cryptorchidism）などが含まれます。
発症児の大多数は複数の先天異常を有しており、臨床像には例外的または非典型な異常も含まれます。知的障害（intellectual disability）も頻繁にみられます。平均生存期間の中央値は26日であり、1年以内の死亡率は約90％と非常に高いですが、近年では救命・延命の医療介入（medical interventions）が増加し、生存率の改善が報告されています。実際に約12％の児が1歳の誕生日を迎えています。
モザイク型（mosaicism）を含め、表現型（phenotype）には大きなばらつきがあり、診断や予後予測は困難です。心疾患に加え、呼吸器系（respiratory）、神経系（neurological）、泌尿生殖器系（genitourinary）、腹部（abdominal）、耳鼻科領域（otolaryngologic）、整形外科的（orthopedic）な合併症も多く、生活の質に影響を及ぼします。予後が不確実であるため、家族には継続的な支援と多職種による個別ケアが不可欠です。

劣性遺伝疾患（recessive genetic disorders）は、両親から同じ遺伝子に由来する病的変異（pathogenic variants）を受け継いだときに発症します。主に常染色体劣性（autosomal recessive）とX連鎖劣性（X-linked recessive）に分類されます。常染色体劣性疾患では、両親が無症状の保因者（carrier）である必要があり、子どもが発症する確率は25％です。X連鎖劣性疾患では、X染色体を1本しか持たない男性は、母親から病的変異を受け継ぐと発症しやすくなります。個々の劣性疾患はまれですが、これまでに3,000種類以上が報告されており、全カップルのうち1～2％が該当疾患を持つ子どもをもう可能性があると推定されています。
近年の次世代シークエンシング（Next-Generation Sequencing）の発展により、拡大キャリアスクリーニング（Expanded Carrier Screening: ECS）が可能となり、人種に依存しない幅広い検査が実現しました。日本では、特定の劣性遺伝性眼疾患（recessive hereditary eye diseases）が比較的高頻度に見られますが、これは偶然ではなく、近親婚（consanguinity）や創始者効果（founder effects）といった歴史的背景に由来します。たとえば、網膜色素変性症（retinitis pigmentosa）に関連するEYS遺伝子（EYS gene）のG843E変異（variant G843E）は日本で比較的よく見られますが、不完全浸透性（incomplete penetrance）を示し、この変異を持つすべての人が発症するわけではありません。