Do doktora Asbjorna Follinga, lekarza i biochemika pracującego w Akademi Medycznej w Oslo, zgłasza się matka dwójki dzieci wykazujących poważne opóźnienia w rozwoju. Doktor Folling nie zajmujący się leczeniem pacjentów, po usilnych namowach zdesperowanej matki która nie znalazła dotąd pomocy u innych lekarzy, podejmuje się określenia przyczyny choroby dzieci. Rezultat testów wykazał obecność nie oznaczanej dotąd substancji. Po wielu próbach doktor Folling izoluje tę substancę, którą okazuje się być kwas fenylopirogronowy. Doktor nadal nie potrafił wskazać przyczyn choroby - przeprowadza jednak dodatkowe testy wśród pacjentów zakładów dla umysłowo chorych znajdując osiem dalszych osób wykazujących podobne objawy jak wcześniej badane dzieci. Czworo z tych osób było spokrewnionych co wskazywało na genetyczny charakter choroby. W tym samym roku doktor publikuje pracę w której wykrytą chorobę nazywa "imbecillitas phenylpyruvica". Później nazwę tej choroby zmieniono na fenyloketonuria lub PKU.
Odkrycie doktora Follinga spowodowało zwiększenie zainteresowania lekarzy tą chorobą. W następnych latach doktor George Jervis z Nowego Jorku odkrywa że chorzy dziedziczą wadę w której wętroba nie jest w stanie rozkładać fenyloalaniny (jednego z podstawowych aminokwasów obecnych w każdym pożywieniu zawierającym białko) na tyrozynę i inne substancje potrzebne do prawidłowego rozwoju. Doktor Jervis wykrył, że rezultatem tej wady jest gromadzenie się fenyloalaniny we krwi i wydzielanie kwasu pirogronowego w moczu - to z kolei powoduje znaczne spowolnienie rozwoju chorego dziecka prowadzące do głębokiego upośledzenia umysłowego.
Profesor Horst Bickel pracujący w Dziecięcym Szpitalu w
Birmingham, diagnozuje pacjentkę z PKU. Profesor nie potrafi jednak,
tak jak i inni lekarze, leczyć tej choroby. Zdesperowana matka nie daje
za wygraną i codziennie dopytuje się Profesora o postępy w leczeniu jej
dziecka. Spotkania z matką są na tyle stresujące że Profesor Bickel
postanawia eksperymentować. Wspólnie z Evelyn Hickmans i Johnem
Gerrardem konsultują się z doktorem Luisem Woolfem z Londynu który w
tym czasie zgłosił teorie że fenyloketonuria może byc leczona przez
specjalną dietę. W tym samym czasie pojawiają sie doniesienia o
możliwości usuwania pojedynczych aminokwasów z białek. Na podstawie
tych informacji Horst Bickel rozpoczyna pracę nad wytworzeniem
pierwszej bezfenyloalaninowej odżywki. Praca zostaje uwieńczona
sukcesem i wkrótce Profesor mógł zaoferować odżywkę dla chorego
dziecka.
Bardzo szybko okazało się że całkowite wyeliminowanie fenyloalaniny nie poprawia stanu dziecka. Jednak po dodaniu minimalnej ilości fenyloalaniny do codziennego pożywienia dziecka zaobserwowano wyraźną poprawę w zachowaniu sie leczonego dziecka. Poprawa w zachowaniu ustępowała całkowicie po krótkotrwałym zwiększeniu ilości fenyloalaniny w pożywieniu wskazując wyraźnie na skuteczność leczenia dziecka za pomocą nisko-fenyloalaninowej diety. Po wielu problemach efakty pracy Profesora zostały opublikowane w czasopiśmie Acta Paediatrica w 1953 roku - wzbudzając wiele kontrowersji.
Doktor Willard Centarwall z Los Angeles znacząco uprościł test na oznaczenie kwasu fenylopirogronowego w moczu - jedyne dostępne wtedy badanie potwierdzające fenyloketonurię. Uproszczenie to umożliwiło wykonywanie testu poza specjalistycznymi laboratoriami - test stał sie dostępny do lekarzy którzy mogli wykonywać test w ich gabinetach.
W tym samym roku Robert Guthrie, pracujący w szpitalu w Buffalo, w
ciągu trzech dni opracowuje prosty test mierzący poziom fenyloalaniny
we krwi. Test ten jest potrzebny w leczeniu dzieci chorych na
fenyloketonurię do określenia ilości fenyloalaniny wymaganej w
codziennym pożywieniu chorego. Istniejący test wymagał pobrania
kilkunastu cm3 krwi tętniczej i dostępu do skomplikowanej aparatury.
Test Guthriego wymagał tylko kilku kropel surowicy krwi. Test ten
polegał na nasączeniu krążka bibuły surowicą krwi i ułożeniu go na
specjalnym podłożu. Podłoże to zawierało bakterie Bacillus subtilis
których rozwój hamowany był przez substancje zawarte w tym podłoży.
Hamowanie to nie działało jednak w obecności fenyloalaniny. W ten
sposób, po całonocnej inkubacji, można było porównać wielkość wzrostu
bakteri wokół krążka z surowicą chorego z wielkością wzrostu wokół
krążków o znanym stężeniu fenyloalaniny - uzyskując znacznie
dokładniejszą wartość niż w teście moczowym. Test ten został nazwany
przez Guthriego „bacterial inhibition assay”
Robert Guthrie jeszcze bardziej upraszcza opracowany przez siebie test. Zamiast pobierania krwi do probówki i wylewać na krążek bibuły uzyskaną z tej krwi surowicę, Guthrie bezpośrednio nasącza bibułę krwią i po wysuszeniu bibuły wycina z niej krążek do testu. Wykonane testy porównawcze obydwu metod wykazały całkowitą zgodność!
Dzięki temu uproszczeniu, nasączone i wysuszone próbki krwi mogły być przesyłane do laboratorium zwykłymi przesyłkami pocztowymi znacznie obniżając koszty badania. Guthrie dostrzega również, że taka próbka może być wykorzystana do pobierania krwi od wszystkich noworodków aby maksymalnie skrócić czas po którym wykryte zostaje chore dziecko. Już wtedy wiadomo bowiem było, że im prędzej wprowadzona zostanie dieta niskofenyloalaninowa to tym mniejsze są skutki choroby.
Dotychczasowy test moczowy wymagał pobierania próbki kilka tygodni po urodzeniu gdyż dopiero wtedy można było wykryć podwyższony poziom kwasu pirogronowego w moczu - było to jednak zbyt późno aby zapobiec zahamowaniu w rozwoju mózgu przez co chore dzieci wykazywały obniżoną sprawność intelektualną. Dodatkowo Guthrie postuluje aby pobieranie krwi odbywało sie jeszcze w oddziałach noworodkowych dzięki czemu zapewnione jest pobranie próbek krwi od wszystkich urodzonych dzieci.
W roku 1973 profesor D.H.Dussault i współracownicy
(Laval University, Kanada) opublikowali pierwsze wyniki badań
przesiewowych w kierunku wrodzonej niedoczynności tarczycy
(hipotyreozy) w oparciu o ilościowe oznaczanie tyroksyny (T4) w kropli
krwi pobranej na bibułę.
W rok później wprowadzono test przesiewowy w kierunku hipotyreozy oparty o ilościowe oznaczanie tyreotropiny (TSH) - hormonu wydzielanego przez przysadkę i regulującego pracę tarczycy. Ze względu na wysoką częstość tej wady (około 1:4000), powodującej przy braku leczenia w pierwszych tygodniach życia niedorozwój fizyczny i ciężkie upośledzenie umysłowe, badania przesiewowe w kierunku hipotyreozy jest w tej chwili prowadzone we wszystkich rozwiniętych krajach i większości krajów rozwijających się.
Dr Irena Lenartowska i mgr Mariusz Ołtarzewski z Instytutu Matki i Dziecka organizują masowe badania przesiewowe w kierunku hipotyreozy (badania pilotażowe przeprowadzone zostały już w roku 1977). Do prowadzenia badań używany był izotopowy test oznaczający poziom TSH we krwi na bibule.
W roku 1985 badania przesiewowe w kierunku hipotyreozy
rozpoczął Polsko-Amerykański Instytut Pediatrii - z inicjatywy profesor
Marii Rybakowej. Stosowany był test TSH - oznaczanie metodą
fluorescencyjną.
Stopniowo, w miarę uzyskiwanych środków finansowych, badaniami przesiewowymi obejmowana była coraz większa liczba noworodków.
Pojawiają sie pierwsze publikacje dotyczące zastosowania tandemowej spektrometrii mas w badaniach przesiewowych. Chace i Millington publikują „klasyczną” pracę - Rapid diagnosis of phenylketonuria by quantitative analysis for phenylalanine and tyrosine in neonatal blood spots by tandem mass spectrometry.
Pracownia Badań Przesiewowych i Hormonalnych, Instytutu Matki i Dziecka, rejestruje w swoim systemie komputerowym pierwsze bibuły nadesłane ze szpitali i oznakowane etykietami z kodem paskowym - rozpoczyna pracę opracowany przez tą Pracownię system Neobase. Bazuje on na komputerowej kontroli wszystkich etapów przesiewu, począwszy od pobierania próbek krwi na bibułę aż do finalnej diagnozy lekarza prowadzącego diagnostykę potwierdzającą. Podstawą bezpieczeństwa systemu jest wprowadzenie potrójnych etykiet z kodem paskowym oraz standardowych bibuł do pobrań.
Jest to prawdopodobnie pierwsze w Polsce tak szerokie i masowe zastosowanie kodów paskowych. Jest to również pierwsze w świecie zastosowanie kodów paskowych do znakowania próbek pobieranych do badań przesiewowych.
W tym miesiącu rozpoczyna pracę nowe laboratorium wykonujące badania przesiewowe w kierunku hipotyreozy. Od tego momentu badaniami przesiewowymi w kierunku fenyloketonurii i hipotyreozy objęte są wszystkie noworodki rodzące się w Polsce.
W tym czasie pracuje 21 laboratoriów wykonujących
badania przesiewowe:
- 9 laboratoriów które wykonywały wyłącznie testy w kierunku
fenyloketonurii,
- 8 laboratoriów wykonujących wyłącznie testy w kierunku
hipotyreozy
- 4 laboratoria wykonujące obydwa testy.
Powodowało to konieczność pobierania krwi na oddzielne bibuły lub przesyłania bibuł pomiędzy laboratoriami. Powodowało to również znaczne zwiększenie kosztów badań i zwiększenie ryzyka zgubienia chorego dziecka. Wszystkie laboratoria wykonujące badania w kierunku fenyloketonurii stosowały test Guthriego. Test w kierunku hipotyreozy wykonywany był trzema metodami: izotopową - 1 laboratorium, fluorometryczną - 1 laboratorium i metodą luminometryczną - 10 laboratoriów (metoda luminometryczna wraz z sytemem Neobase opracowanymi i przygotowanymi w Pracowni Badań Przesiewowych i Hormonalnych w Warszawie).
W celu obniżenia kosztów badań przesiewowych oraz przystosowania do nowego podziału administracyjnego kraju, utworzonych zostaje 8 ośrodków badań przesiewowych noworodków. Wszystkie ośrodki wykonują badania przesiewowe w kierunku fenyloketonurii i hipotyreozy, wykorzystując jednakowe testy i jednakowy system organizacji badań oparty o etykiety z kodem paskowym i system Neobase.
Pracownia Badań Przesiewowych i Hormonalnych rozpoczyna pilotażowe badania przesiewowe w kierunku mukowiscydozy (cystic fibrosis). Badaniami objęte są wszystkie noworodki urodzone w roku 1999 na terenie województw: Lubelskiego, Podlaskiego, Warmińsko-Mazurskiego i Mazowieckiego. Do badań wykorzystywane jest oznaczanie poziomu IRT (immunoreaktywny trypsynogen) we krwi na bibule. Badania te wykorzystują istniejący system Neobase oraz aparaturę używaną do oznaczania poziomu fenyloalaniny.
Instytut rozpoczął wdrażanie badań przesiewowych z użyciem tandemowej spektrometrii mas. Technika ta pozwala na równoczesne oznaczanie z jednej próbki całego spektrum substancji. Umożliwia to badanie rzadkich chorób metabolicznych, dla których nie jest opłacalne wykonywanie klasycznych badań przesiewowwych prowadzonych osobno dla każdej choroby.
Przykładowo możliwe będzie oznaczanie profilu kwasów organicznych który jest nieprawidłowy w ponad 30 wrodzonych chorobach metabolicznych. Np. tandemowa spektrometria mas jako jedyna umożliwia oznaczanie estrów karnityny we krwi na bibule w celu wykrycia MCAD (deficyt dehydrogenazy CoA średniołancuchowych kwasów tłuszczowych), dość częstej wady utleniania kwasów tłuszczowych (ok. 1:10 000), która może prowadzić nawet do zgonu dziecka.
