Trisomija 21 atsiranda, kai kūdikis turi tris, o ne dvi įprastas 21 chromosomos kopijas visose savo ląstelėse. Šio tipo nenormalus ląstelių dalijimasis vyksta kiaušinėlio ar spermos ląstelės vystymosi metu. Trisomija 21 yra labiausiai paplitusi Dauno sindromo priežastis, nes ji pasireiškia daugiau nei 90 procentų atvejų. Liga nėra paveldima, taip pat nėra žinomų aplinkos ar elgesio priežasčių. Nuo 2011 m. taip pat nėra gydymo.
Normalioje žmogaus ląstelėje yra 23 poros chromosomų arba dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) gijų, kuriose genai yra linijine tvarka. Kiekvieną porą sudaro viena chromosoma iš asmens motinos ir kita iš tėvo, iš viso 46 chromosomos. Trisomija atsiranda, kai yra trys chromosomos kopijos, o ne dvi normalios. Todėl žmogus, gimęs su trimis, o ne dviem 21 chromosomos kopijomis kiekvienoje ląstelėje, turi 21 trisomiją.
Įprasto dauginimosi metu kiaušialąstės ir spermatozoidų ląstelės prasideda nuo 46 chromosomų arba 23 porų prieš dalijant ląsteles. Šio padalijimo metu 46 chromosomos yra padalintos per pusę, kad kiaušinėlis ir spermos ląstelė baigtųsi 23 chromosomomis arba po vieną kiekvienos poros kopiją. Kai spermos ląstelė apvaisina kiaušialąstę, 23 chromosomos kiekvienoje susijungia ir sudaro 46 chromosomų rinkinį arba 23 naujas poras.
Trisomija 21 gali atsirasti, kai per pusę dalinamas kiaušinėlis arba spermos ląstelė, kurioje yra 46 chromosomos, išsaugo abi, o ne vieną 21 chromosomos kopiją. Jei vėliau ši kiaušinėlis arba spermos ląstelė bus apvaisinta, vaikas kiekvienoje turės tris 21 chromosomos kopijas. ląstelė: dvi iš nenormalios ląstelės ir viena iš normalios ląstelės. Ši papildoma 21 chromosomos kopija sukelia Dauno sindromą.
Kadangi 21 trisomiją sukelia nenormalus ląstelių dalijimasis, ji nelaikoma paveldima būkle. Šios chromosomų klaidos šaltinis nesuprantamas, tačiau joks mokslinis tyrimas nerodo, kad kuris nors iš tėvų gali ką nors padaryti, kad tai sukeltų arba užkirstų kelią. Nėra žinomo genetinės būklės gydymo, tačiau ankstyvos intervencijos programos, skirtos vaikams, sergantiems Dauno sindromu, gali padėti lavinti pažinimo, jutimo ir motorinius įgūdžius.
Chromosomų anomalija, pvz., 21 trisomija, gali būti aptikta, kai vaikas yra gimdoje, analizuojant amniono skystį arba ląsteles iš placentos. Amniocentezė, chorioninio gaurelio mėginių ėmimas ir perkutaninis bambos kraujo mėginių paėmimas yra diagnostiniai tyrimai, kuriuos galima atlikti nėštumo metu Dauno sindromui diagnozuoti. Šios analizės rūšys paprastai yra daug tikslesnės nei vaisiaus ultragarsas, tačiau gali kelti persileidimo riziką.
21 chromosoma yra mažiausia žmogaus chromosoma ir manoma, kad joje yra maždaug 300–400 genų. Be Dauno sindromo, 21 chromosomos genai yra susiję su kitomis ligomis, įskaitant Alzheimerio ligą, Romano-Ward sindromą ir nesindrominį kurtumą. Kai kurios vėžio formos, tokios kaip ūminė limfoblastinė leukemija, buvo susijusios su genetinės medžiagos perkėlimu tarp kitų chromosomų ir 21 chromosomos.