Trisomia 21 rezultă atunci când un bebeluș are trei, mai degrabă decât cele două copii tipice ale cromozomului 21 în toate celulele sale. Acest tip de diviziune celulară anormală are loc în timpul dezvoltării ovulului sau spermatozoizilor. Trisomia 21 este de departe cea mai frecventă cauză a sindromului Down, deoarece apare în peste 90% din cazuri. Afecțiunea nu este ereditară și nici nu există cauze de mediu sau comportamentale cunoscute. Din 2011, nu există nici un tratament.
O celulă umană normală conține 23 de perechi de cromozomi sau fire filiforme de acid dezoxiribonucleic (ADN) care poartă gene într-o ordine liniară. Fiecare pereche este formată dintr-un cromozom de la mama persoanei și celălalt de la tată, pentru un total de 46 de cromozomi. O trisomie apare atunci când există trei copii ale unui cromozom, mai degrabă decât cele două normale. Prin urmare, o persoană născută cu trei copii, mai degrabă decât două, ale cromozomului 21 în fiecare celulă are trisomia 21.
În timpul unei reproduceri tipice, ovulul și spermatozoizii încep fiecare cu 46 de cromozomi sau 23 de perechi înainte de a suferi diviziunea celulară. În timpul acestei diviziuni, cei 46 de cromozomi sunt împărțiți în jumătate, astfel încât ovulul și celula spermatozoizilor se termină fiecare cu 23 de cromozomi, sau o copie a fiecărei perechi. Când un spermatozoid fecundează un ovul, cei 23 de cromozomi din fiecare se combină pentru a forma un set complet de 46 de cromozomi sau 23 de perechi noi.
Trisomia 21 poate apărea atunci când un ovul sau spermatozoid cu 46 de cromozomi care este împărțit în jumătate îi păstrează pe ambii în loc de o copie a cromozomului 21. Dacă acest ovul sau spermatozoid este apoi fertilizat, copilul va avea trei copii ale cromozomului 21 în fiecare celula: două din celula anormală și una din celula normală. Această copie suplimentară a cromozomului 21 provoacă sindromul Down.
Deoarece trisomia 21 este cauzată de diviziunea celulară anormală, nu este considerată o afecțiune ereditară. Sursa acestei erori cromozomiale nu este înțeleasă, dar niciun studiu științific nu sugerează că oricare dintre părinți poate face ceva pentru a provoca sau preveni aceasta. Nu există un remediu cunoscut pentru afecțiunea genetică, dar programele de intervenție timpurie specifice copiilor cu sindrom Down pot ajuta la dezvoltarea abilităților cognitive, senzoriale și motorii.
O anomalie cromozomială precum trisomia 21 poate fi detectată în timp ce copilul se află în uter prin analiza lichidului amniotic sau a celulelor din placentă. Amniocenteza, prelevarea de vilozități coriale și prelevarea de sânge percutanat ombilical sunt toate teste de diagnostic care pot fi efectuate în timpul sarcinii pentru a diagnostica sindromul Down. Aceste tipuri de analize sunt, în general, mult mai precise decât o ecografie fetală, dar pot prezenta un risc de avort spontan.
Cromozomul 21 este cel mai mic cromozom uman și se crede că conține aproximativ 300 până la 400 de gene. Pe lângă sindromul Down, genele de pe cromozomul 21 sunt legate de alte boli, inclusiv Alzheimer, sindromul Romano-Ward și surditatea non-sindromică. Unele tipuri de cancer, cum ar fi leucemia limfoblastică acută, au fost asociate cu translocări de material genetic între alți cromozomi și cromozomul 21.