La Enciclopedia del Proyecto Embrionario

La prueba de Guthrie, también llamada prueba de FCU, es una herramienta de diagnóstico para evaluar a los bebés para la fenilcetonuria unos días después del nacimiento. Para administrar la prueba de Guthrie, los médicos usan tarjetas de Guthrie para recolectar sangre capilar del talón de un bebé, y las tarjetas se guardan para pruebas posteriores. RobertGuthrie inventó la prueba en 1962 en Buffalo, Nueva York. La fenilcetonuria (FCU) es una anomalía congénita de nacimiento en la que se acumulan niveles tóxicos de fenilalanina de ácido amino en la sangre, un proceso que afecta al cerebro de los bebés no tratados. La prueba de Guthrie detecta fenilalanina en la sangre de los recién nacidos, lo que permite el diagnóstico precoz de la FCU. Los diagnósticos tempranos de PKU previenen el desarrollo de discapacidades mentales en los miles de individuos afectados cada año.

La PKU es una enfermedad metabólica heredada en la que el cuerpo no produce la enzimefenilalanina hidroxilasa. La fenilalanina hidroxilasa descompone la fenilalanina del ácido amino en la sangre. Los individuos con PKU no pueden digerir altas concentraciones del aminoácido fenilalanina. Las concentraciones elevadas de fenilalanina están presentes en alimentos ricos en proteínas, como la carne y el pescado, así como en el edulcorante aspartamo. Cuando los individuos con PKU no digieren la fenilalanina en los alimentos que consumen, se acumulan altos niveles de fenilalanina en la sangre, causando daño cerebral. Por lo tanto, las personas con PKU deben comer dietas restringidas para evitar ingerir alimentos con altas concentraciones de fenilalanina. La FCU no tratada puede provocar discapacidades mentales, daño braindérmico y convulsiones. La PKU afecta aproximadamente a una de cada 15.000 personas en los Estados Unidos anualmente.

Antes de la creación de la prueba de Guthrie, el médico probaba a los bebés para la FCU con una prueba de cloruro férrico en orina menos fiable.La prueba de cloruro férrico en orina detectó la presencia de fenoles, incluido el fenilpiruvato, en la orina. La presencia del fenolfenilpiruvato en la orina indicó que el individuo no pudo digerir la fenilalanina porque el fenilpiruvato es un derivado de la fenilalanina.Para realizar una prueba de cloruro férrico en orina, el médico disolvió una muestra de orina en una solución de agua, etanol y unas gotas de cloruro férrico. Si el fenilpiruvato estaba presente en la muestra, se formó un complejo con el cloruro férrico y produjo un intenso color azul verdoso, lo que indica que el paciente tenía PKU. Los médicos observaron varios problemas con el análisis de orina de cloruro férrico, incluido que no produjo un resultado positivo con niveles de fenilalanina inferiores a 20 miligramos por 100 mililitros. Tal prueba tenía una sensibilidad limitada y los practicantes podían pasar fácilmente por alto concentraciones más bajas de niveles de fenilalanina en individuos con FCU. Como consecuencia, los médicos luchan por diagnosticar y tratar a aquellos individuos con PKU cuyas muestras de orina contenían bajos niveles de fenilalanina, lo que lleva a daños braindimensionales irreversibles. Muchos bebés a los que se les hizo la prueba de cloruro férrico en orina fallaron en la prueba positiva de FCU en las primeras seis a ocho semanas después del nacimiento.Sin embargo, las pruebas indicaron que los niveles de fenilalanina en la sangre aumentaban rápidamente en los primeros días de vida, lo que posiblemente ocasionaba daño toneurológico durante ese período de tiempo. Debido a la inexactitud del análisis de orina de cloruro férrico, muchos bebés con PKU no fueron diagnosticados y desarrollaron síntomas que persistieron a lo largo de sus vidas.

En 1957,el médico Robert Warner del Centro de Rehabilitación Infantil en Búfalo, Nueva York, le pidió a Guthrie que desarrollara un método de detección de FCU más fiable y rápido que el disponible en ese momento. Warner sabía de la investigación de PKU de Guthrie a través de su afiliación conjunta con la Asociación Nacional de Niños Retardados del Condado de theErie en Buffalo. Le pidió a Guthrie que creara una forma más conveniente de realizar pruebas de FCU porque, en ese momento, para confirmar una prueba positiva de cloruro férrico, los médicos tenían que enviar de cincuenta a veinte centímetros cúbicos (cc) de sangre venosa a un sitio de pruebas en California para analizar a cada paciente. Los técnicos de laboratorio en el lugar de la prueba realizaron un análisis de sangre para confirmar o descartar la presencia de altos niveles de fenilalanina en la sangre. Guthrie desarrolló un nuevo test para Warner unos días después de la solicitud inicial. La prueba Guthriedeveloped utilizó un ensayo de inhibición bacteriana para detectar fenilalanina.

Los ensayos de inhibición bacteriana son pruebas en las que los científicos utilizan bacterias para medir la concentración de una sustancia en una muestra.la β-2-tienilalanina, un aminoácido, inhibe el crecimiento del bacteriaBacillus subtilis. Guthrie descubrió que la fenilalanina, una sustancia química que se encuentra en la sangre de las personas con PKU, revirtió la inhibición de la β-2-tienilalanina del crecimiento de B. subtilis. Por lo tanto, para llevar a cabo un ensayo bacterial de inhibición de la FCU, Guthrie cubrió un gel utilizado para cultivar bacterias con ß-2-tienilalanina. Guthrie luego colocó muestras de sangre, secadas en papel de filtro grueso, sobre ese gel. Si la muestra de sangre contenía fenilalanina, B. subtilis creció alrededor de la muestra de sangre e indicó que el paciente tenía FCU. Si la muestra de sangre no contenía fenilalanina, B. subtilis no creció alrededor de la muestra de sangre,lo que indica que el paciente no tenía FCU. Guthrie señaló que un solo técnico podía analizar de una a 200 muestras de sangre en un solo día y que cada prueba solo requería un pinchazo de sangre capilar en un disco de papel filtrante.

Después de desarrollar la prueba y mostrarla a Warner,Guthrie probó la sensibilidad de su ensayo de inhibición bacteriana utilizando muestras de sangre normales enriquecidas con fenilalanina. La sensibilidad es la capacidad de una prueba para detectar todos los casos en los que la enfermedad está presente.Guthrie agregó 2, 4, 8, 12 y 20 miligramos de L-fenilalanina por 100 miligramos de suero sanguíneo a muestras de sangre normales para imitar los niveles de fenilalanina encontrados en pacientes afectados con FCU. Incubó esas muestras de sangre secadas con la L-fenilalanina agregada durante la noche en los ensayos de inhibición bacteriana y descubrió que las bacterias habían crecido alrededor de los discos de papel. Determinó que el crecimiento bacteriano aumentó en las muestras que contenían 12 y 20 miligramos de fenilalanina por 100 miligramos de suero, lo que significa que esas muestras indicaban que un individuo posiblemente tenía PKU y debía someterse a análisis de sangre adicionales.

Después de evaluar su prueba en el laboratorio, Guthrie comparó los resultados de su prueba y de la prueba de cloruro férrico en orina en 3.118 especímenes de la Escuela Estatal de Newark en Newark, Nueva York. Luego, Guthrie confirmó todos los casos positivos determinados por la prueba de Guthrie y la prueba de cloruro férrico en orina con un análisis cuantitativo de sangre. Comparó los resultados de la prueba de Guthrie con los resultados de la prueba de cloruro férrico en orina y su sensibilidad para detectar la enfermedad con precisión. Guthrie encontró que su prueba detectó veinte casos positivos de PKU que también fueron confirmados por el análisis de sangre cuantitativo, y el análisis de orina de cloruro férrico solo detectó diecisiete de estos casos, lo que significa que el análisis de orina de cloruro férrico falló en detectar cuatro casos de PKU. Según Guthrie, esos datos sugirieron que su prueba podría usarse para detectar nuevos casos de PKU en poblaciones que ya se habían examinado utilizando la prueba de cloruro férrico en orina.

Guthrie perfeccionó su método haciendo que la recogida de sangre fuera más conveniente para los médicos. Si los médicos diagnosticaran a los pacientes antes, los pacientes podrían implementar una dieta restringida en proteínas antes de que el aminoácido fenilalanina aumentara los niveles totóxicos en la sangre y causara daño neurológico irreversible.Después del éxito inicial de su prueba, Guthrie modificó su ensayo de inhibición bacteriana para que los bebés pudieran ser examinados unos días después birth.To al hacerlo, Guthrie determinó si una pequeña colección de sangre capilar del talón de un bebé funcionaría o no en el ensayo de inhibición bacteriana. Hizo tarjetas, más tarde llamadas tarjetas Guthrie, que eran gruesos papeles de filtro, cada uno con una hoja de metal que perforaba el acero de un bebé y recogía la sangre resultante. Dejó que la sangre se secara directamente en la tarjeta y la guardó para analizarla. De la tarjeta, perforó alrededor del disco de papel de la sangre para colocarlo más tarde en la gelcultura de agar. Guthrie descubrió que el ensayo de inhibición bacteriana funcionaba con la sangre del talón del infante.

Tras el desarrollo de Guthrie de su prueba de PKU, la Asociación Nacional de Ciudadanos Retardados en la Ciudad de Nueva York, Nueva York, comenzó a apoyar el uso de la prueba de Guthrie y seleccionó a dos hermanos que tenían PKU como sus hijos pósters para un esfuerzo de 1961 para publicar la prueba. La hermana mayor, Sheila McGrath, tenía discapacidades mentales y fue diagnosticada con PKU más adelante en la vida. La hermana menor, Kammy McGrath, fue diagnosticada de PKU por la prueba de Guthrie y tratada a temprana edad, evitando así discapacidades mentales. En el otoño de 1961, la Asociación Nacional de Ciudadanos Retardados publicó la prueba de Guthrie en su conferencia de prensa en San Francisco,California, y la revista Life publicó un artículo sobre Guthrie y su cribado de recién nacidos al año siguiente.

También en 1961, la Oficina de Niños de los Estados Unidos en Washington, D. C., financió a Guthrie para probar la prueba de Guthrie en 400.000 bebés. Guthrie y su equipo analizaron a 404,568 bebés para la FCU usando la prueba de Guthrie y la prueba de cloruro férrico en orina. Guthrie y su equipo diagnosticaron treinta y siete casos de PKU en dos años. El test de Guthrie identificó a 275 bebés como presuntos positivos para PKU, lo que significa que era probable que tuvieran PKU. De los 275 bebés que se presume que dieron positivo para FCU,treinta y siete casos de FCU se confirmaron repitiendo la prueba de Guthrie y utilizando un análisis de sangre cuantitativo, lo que significa que la prueba fue efectiva.

En 1962, Guthrie firmó un contrato con Ames Company en Elkhart,Indiana, una división de Miles Laboratories, para producir y comercializar testkits de Guthrie para hospitales. Sin embargo, la compañía Ames estipuló que solo entrarían en un contrato si la prueba recibía una patente. Guthrie presentó una solicitud de patente en la prueba de Guthrie en su propio nombre en 1962. Luego firmó un acuerdo de licencia exclusiva con Ames Company. El acuerdo de licencia no otorgaba regalías a Guthrie, lo que significaba que Guthrie no ganaría dinero con los kits de prueba vendidos. El cinco por ciento de los ingresos netos de la prueba se dividieron entre el Fondo de Investigación de la Asociación Nacional para Ciudadanos Retrasados, la Asociación para la Ayuda de Niños Lisiados en New YorkCity, Nueva York, y la Fundación de la Universidad de Búfalo en Buffalo, Nueva York. Guthrie no estipuló en el contrato el precio de venta de los kits.

Después de firmar el contrato, la compañía Ames tuvo dificultades para producir suficientes kits de prueba para satisfacer la demanda. Guthrie ayudó a producir los kits de prueba y obtuvo apoyo financiero de la Oficina de Niños de los Estados Unidos para producir y ensamblar kits para realizar 500 pruebas en una casa alquilada en Búfalo, Nueva York. Los kits de Guthrie se vendieron por 6 6 cada uno. En 1963, Guthriel se enteró de que Ames Company planeaba cobrar 2 262 cada una por el mismo kit PKUtest. Según el biógrafo Jean Koch, Guthrie exigió que se bajara el precio. Guthrie preguntó a Russell B. Long, un senador estadounidense de Luisiana, para investigar el caso y ver si la compañía Ames tenía control legal completo sobre el precio de los kits de prueba.

El Senador Long informó que el Servicio de Salud Pública de los Estados Unidos, una división del Departamento de Salud de los Estados Unidos con sede en Washington, DC, no había aprobado el acuerdo de Guthrie con la compañía privada Ames. Sin embargo, dos asociaciones sanitarias voluntarias y el Hospital de Niños de Búfalo habían apoyado el acuerdo, por lo que la Compañía Ames tenía el control total sobre el precio. Según la investigadora Diane B. Paul, Guthrie lamentó profundamente no incluir la provisión de un precio en el contrato. La compañía Ames publicó entonces una declaración de que no se vendieron kits por $262 y que se utilizaron miles de dólares enprocesos para cubrir los gastos de construcción de instalaciones de fabricación para los kits de prueba de Guthrie. La compañía vendió kits de prueba que podían probar a 325 bebés por $67.71 cada uno.

Después de encontrar una empresa para fabricar sus pruebas, Guthrie tuvo dificultades para conseguir que los hospitales implementaran las pruebas y las revistas médicas para publicar los resultados de sus ensayos. Guthrie y los padres de niños con fenilcetonuria presionaron a los legisladores para que ordenaran la detección de fenilcetonuria en los recién nacidos en todos los estados. En 1963, Massachusetts ordenó el cribado de recién nacidos para la FCU. El año, el Guthrie publicó algunos de sus resultados en una revista revisada por pares. Luego, Guthrie hizo campaña en muchos estados y países, dando discursos y conferencias en conferencias para alentar a los gobiernos a que ordenaran la prueba de Guthrie. En 1966, la prueba de Guthrie era obligatoria en la mayoría de los estados de Estados Unidos.

Después de la década de 1960, los investigadores prestaron más atención a la PKU. En 1990, científicos de todo el mundo se reunieron para discutir temas y avances en el diagnóstico y tratamiento de la PKU en París, Francia. Más tarde ese mismo año, un grupo de investigadores liderado por YoshiyukiOkano en Houston, Texas, llevó a cabo un análisis de mutación del gen PAH,que es responsable de la producción de la fenilalaninehidroxilasa. Ese grupo de investigadores también creó una base de datos de mutaciones de PAHgene. La base de datos de HAP llevó a la documentación de más de 340 mutaciones genéticas que pueden causar FCU. También en la década de 1990, los investigadores estadounidenses Donald Chase, David Millington, Naoto Terada, Stephen Kahler, CharlesRoe y Lindsay Hofman, desarrollaron una nueva técnica para probar la espectrometría de masas con PKU tandem. Los científicos utilizan espectrometría de masas en tándem para separar iones en función de su relación carga-masa para detectar PKU en muestras de sangre. Espectrometría de masas en tándem, como la prueba original de Guthrie, usa un perforador de sangre seca. Sin embargo, puede detectar una variedad más amplia de enfermedades congénitas utilizando una sola muestra.

En el siglo XXI, los cincuenta estados de los Estados Unidos requerían que los hospitales realizaran pruebas de FCU a los recién nacidos, y la prueba de Guthrie se usaba en muchos lugares del mundo. Los médicos de las áreas menos desarrolladas económicamente utilizaron la prueba de Guthrie para diagnosticar a los pacientes con PKU. Sin embargo, en el siglo XXI, muchos hospitales utilizaron espectrometría de masas en tándem, que puede detectar una variedad más amplia de enfermedades congénitas que la prueba de Guthrie. Ambos métodos todavía utilizan tarjetas de regalo para almacenar la sangre seca de los bebés para analizarla.