az Embryo Project Encyclopedia

a Guthrie-teszt, más néven PKU-teszt, diagnosztikai eszköz a csecsemők számára fenilketonuria tesztelésére néhány nappal a születés után. A Guthrie-teszt beadásához az orvosok Guthrie-kártyákat használnak a kapilláris vér gyűjtésére a csecsemő sarkából, és a kártyákat későbbi vizsgálatokhoz mentik. RobertGuthrie 1962-ben találta fel a tesztet Buffalóban, New Yorkban. A fenilketonuria (PKU) egy veleszületett születési rendellenesség, amelyben aamino sav-fenilalanin felhalmozódik a vérben, ez a folyamat befolyásolja a kezeletlen csecsemők agyát. Guthrie tesztje fenilalanint mutat beaz újszülöttek vérében, lehetővé téve a PKU korai diagnosztizálását. A PKU korai diagnosztizálása megakadályozza a mentális fogyatékosságok kialakulását az évente érintett több ezer egyénnél.

a PKU öröklődikmetabolikus betegség, amelyben a szervezet nem termel enzimfenilalanin-hidroxilázt. A fenilalanin-hidroxiláz lebontja aaminosav-fenilalanin a vérben. A PKU-ban szenvedő egyének nememészti a fenilalanin aminosav magas koncentrációját. A fenilalanin magas koncentrációja jelen van a fehérjében gazdag élelmiszerekben, például a húsban és a halban, valamint az édesítőszerben, az aszpartámban. Amikor a PKU-val rendelkező egyének nem emésztik meg a fenilalanint az általuk fogyasztott élelmiszerekben, magas fenilalaninszint halmozódik fel a vérben, ami agykárosodást okoz. Ezért a PKU-ban szenvedő egyéneknek szigorúan kell enniükkorlátozott étrend, hogy elkerüljék a magas koncentrációjú élelmiszerek fogyasztását fenilalanin. A kezeletlen PKU mentális fogyatékossághoz, agyi károsodáshoz és rohamokhoz vezethet. A PKU körülbelül 15 000 embert érintaz Egyesült Államokban évente.

a Guthrie-teszt létrehozása előtt az orvosoka PKU-t kevésbé megbízható vas-klorid vizeletvizsgálattal tesztelték.A vas-klorid vizeletvizsgálat fenolok,köztük fenilpiruvát jelenlétét mutatta ki a vizeletben. A fenolfenil-piruvát jelenléte a vizeletben azt jelezte, hogy az egyén nem tudta megemészteni a fenilalanint, mert a fenil-piruvát a fenilalanin származéka.A vas-klorid vizeletvizsgálat elvégzéséhez az orvos feloldotta a vizeletetmintát víz, etanol, néhány csepp vas-klorid oldatában. Ha fenilpiruvát volt jelen a mintában, a vas-kloriddal komplexet képez, és intenzív kék-zöld színt eredményez, ami azt jelzi, hogy a beteg PKU-val rendelkezik. Az orvosok több problémát is megjegyeztek a vas-klorid vizeletvizsgálatával kapcsolatban, beleértve azt is, hogy nem sikerült pozitív vizsgálati eredményt produkálni, ha a fenilalaninszint 20 milligramm / 100 milliliter alatt van. Egy ilyen teszt volt korlátozott érzékenység andpractitioners könnyen kihagyni alacsonyabb koncentrációjú fenilalaninelevels egyének PKU. Ennek következtében az orvosok küzdenek a PKU-val rendelkező egyének diagnosztizálásával és kezelésével, akiknek vizeletmintái alacsony fenilalaninszintet tartalmaztak, ami visszafordíthatatlan agyi károsodásokhoz vezetett. Sok vas-klorid vizeletvizsgálattal tesztelt csecsemő sikertelena PKU pozitív tesztelése a születést követő első hat-nyolc hétben.A bizonyítékok azonban azt mutatták, hogy a vér fenilalaninszintje az élet első néhány napjában gyorsan növekszik, ami valószínűleg neurológiai károsodást okozhat ebben az időszakban. A vas-klorid vizeletvizsgálat pontatlansága miatt sok PKU-ban szenvedő csecsemőt nem diagnosztizáltak, és olyan tüneteket fejlesztettek ki, amelyek egész életük során fennmaradtak.

1957-ben Robert Warner orvos a New York-i Buffalo-i Gyermekrehabilitációs központban felkérte Guthrie-t,hogy dolgozzon ki egy megbízhatóbb és gyorsabb módszert a PKU kimutatására, mint az akkor elérhető. Warner tudott Guthrie PKU-kutatásáról a buffalói retardált gyermekek országos egyesületével való közös kapcsolatuk révén. Megkérte Guthrie-t, hogy hozzon létre egy kényelmesebb módszert a PKU tesztelésére, mert abban az időben a pozitív vas-klorid-teszt megerősítéséhez az orvosoknak ötven-húsz köbcentiméter (cc) vénás vért kellett küldeniük egy kaliforniai teszthelyre, hogy teszteljék az egyes betegeket. A teszthely labortechnikusai ezután vérvizsgálatot végeztek, hogy megerősítsék vagy megerősítsék a fenilalanin magas szintjének jelenlétét a vérben. Guthrie kifejlesztett egy újtesztet a Warner számára néhány nappal az első kérés után. A guthriedeveloped teszt bakteriális gátlási vizsgálatot alkalmazott a fenilalanin kimutatására.

a bakteriális gátlási vizsgálatok olyan tesztek, amelyekben a tudósok bakteriátokat használnaka mintában lévő anyag koncentrációjának mérésére.a 2-tienilalanin aminosav gátolja a bacteriaBacillus subtilis növekedését. Guthrie úgy találta, hogy a fenilalanin, a PKU-ban szenvedő emberek vérében található vegyi anyag megfordította a B. subtilis növekedésének a 2-tienilalanin gátlását. Így a PKU-gátló bakterialassay elvégzéséhez Guthrie egy gélt vont be, amelyet a baktériumok szaporítására használnak, a-2-Tienilalanin. Guthrie ezután vastag szűrőpapírra szárított vérmintákat helyezett a gélre. Ha a vérminta fenilalanint tartalmazott, B. subtilis nőtt a vérminta körül, és azt jelezte, hogy a betegnek PKU-ja van. Ha a vérminta nem tartalmazott fenilalanint,a B. subtilis nem nőtt a vérminta körül, jelezve, hogy a betegnek nincs PKU-ja. Guthrie megjegyezte, hogy az asingle technikus egyetlen nap alatt egy-200 vérmintát tesztelhetés hogy minden teszthez csak egy ujj kapilláris vérszúrásra volt szükség a szűrőpapír lemezen.

miután kifejlesztette a tesztet,és megmutatta Warnernek, Guthrie tesztelte a bakteriális gátlási teszt érzékenységét fenilalaninnal kevert normál vérminták felhasználásával. Az érzékenység aa vizsgálat képessége minden olyan eset kimutatására, ahol a betegség jelen van.Guthrie 2, 4, 8, 12 és 20 milligramm L-fenilalanint adott 100 milligramm vérszérumhoz a normál vérmintákhoz, hogy utánozza a PKU-ban szenvedő betegek fenilalaninszintjét. Ezeket a szárított vérmintákat a hozzáadott L-fenilalaninnal egy éjszakán át inkubálta a bakteriális gátlási vizsgálatokon, és megállapította, hogy baktériumok nőttek a papírlemezek körül. Megállapította, hogy a baktériumok szaporodása a mintákban 12 és 20 milligramm fenilalanint tartalmaz 100 milligramm szérumban, ami azt jelenti, hogy ezek a minták egy adott személyt esetleg hadPKU-t jeleztek, és további vérvizsgálatnak kell alávetni.

a laboratóriumi vizsgálat értékelése után Guthrie összehasonlította a teszt és a vas-klorid vizeletvizsgálat eredményeit 3118 mintán a Newark State School inNewark, New York. Ezután Guthrie minden pozitív esetet megerősített a Guthrie-teszttel és a vas-klorid vizeletvizsgálattal kvantitatív vérvizsgálattal. Összehasonlította a Guthrie-teszt eredményeit a vas-klorid vizeletvizsgálat eredményeivel és azok érzékenységével a betegség pontos kimutatására. Guthrie megállapította, hogy tesztje huszonegy pozitív PKU-esetet tárt fel, amelyeket a kvantitatív vérvizsgálat is megerősített, a vas-klorid vizeletvizsgálat pedig csak tizenhét ilyen esetet mutatott ki, ami azt jelenti, hogy a vas-klorid vizeletvizsgálat négy PKU-esetet nem fedezett fel. Guthrie szerint ezek az adatok azt sugallták, hogy tesztje felhasználható a PKU új eseteinek kimutatására a lakosságbanmár a vas-klorid vizeletvizsgálattal szűrték.

Guthrie ezután finomította módszerét azáltal, hogy a vérvételt kényelmesebbé tette az orvosok számára. Ha az orvosok korábban diagnosztizálták a betegeket, a betegek végrehajthattákfehérje-korlátozott étrend, mielőtt a fenilalanin aminosav emelkedett a vérben, és visszafordíthatatlan neurológiai károsodást okozott.Tesztje kezdeti sikere után, Guthrie módosította bakterialinhibition assay-jét, hogy a csecsemőket néhány nappal később tesztelni lehessen birth.To tedd meg, Guthrie meghatározta, hogy egy csecsemő sarkából származó kis kapilláris vérgyűjtemény működik-e a bakterialinhibition assay-n. Kártyákat készített, később Guthrie kártyáknak hívták, amelyek vastag szűrőpapírok voltak, mindegyikben egy fém pengével, amely átszúrta a csecsemő héját, és összegyűjtötte a kapott vért. Hagyta, hogy a vér közvetlenül a kártyán száradjon, és elmentette tesztelésre. A kártyáról, majd lyukasztotta a vér papírkorongját, amelyet később az agar gelculture-ra kell helyezni. Guthrie megállapította, hogy a bakteriális gátlási vizsgálat működikcsecsemő sarka vér.

Guthrie PKU-tesztjének kifejlesztését követően a New York-i retardált polgárok Országos Szövetsége támogatni kezdte a Guthrie-teszt használatát,és kiválasztott két olyan nővért, akiknek PKU volt a poszter gyermekeiként egy 1961-es erőfeszítéshez, hogy nyilvánosságra hozzák a tesztet. Az idősebb nővér, Sheila McGrath mentális voltés később az életben diagnosztizálták a PKU-t. A youngersister, Kammy McGrath, diagnosztizáltak PKU a Guthrie teszt andtreated korai életében, így elkerülve a mentális fogyatékosság. 1961 őszén a retardált polgárok Országos Szövetsége nyilvánosságra hozta a Guthrie-tesztet a kaliforniai San Franciscóban tartott sajtótájékoztatójukon, és a Life magazin cikket tett közzé Guthrie-ról és az újszülött képernyőjéről a következő évben.

szintén 1961-ben az Egyesült Államok Gyermekirodája INWASHINGTON, D. C. finanszírozta Guthrie-t, hogy tesztelje a Guthrie-tesztet 400 000 csecsemőnél. Guthrie és csapata 404 568 csecsemőt tesztelt PKU-ra a Guthrie-teszt és a vas-klorid vizeletvizsgálat segítségével. Guthrie és csapata harminchét PKU esetet diagnosztizáltak két év alatt. Guthrie tesztje 275 csecsemőt vélelmezett pozitívnak a PKU szempontjából, vagyis valószínűleg PKU-val rendelkeznek. A PKU-ra pozitívnak vélt 275 csecsemő közül harminchét PKU-esetet igazoltak a Guthrie tesztés kvantitatív vérvizsgálat alkalmazásával, vagyis a teszt hatékony volt.

1962-ben Guthrie szerződést kötött az Ames Company-val Elkhartban, Indiana-ban, a Miles Laboratories részlegével,hogy Guthrie tesztkészleteket gyártson és forgalmazzon kórházaknak. Az Ames Company azonban előírta, hogy csak akkorszerződést köt, ha a teszt szabadalmat kapott. Guthrie benyújtott apatent a Guthrie teszt saját nevében 1962-ben. Ezután exkluzív licencszerződést írt alá az Ames Company-val. Az engedélyezési megállapodás nem biztosított jogdíjat Guthrie-nak, ami azt jelenti, hogy Guthrie nem keres pénzt az eladott tesztkészletekből. A thetest nettó bevételének öt százalékát a retardált állampolgárok Országos Szövetsége, A New York-i New York-i nyomorék gyermekek megsegítéséért Egyesület és a Buffalo Egyetem alapítványa között osztották fel. Guthrie nem határozta meg, hogy a készleteket milyen áron kell értékesítenia szerződés.

a szerződés aláírása után az Ames Company küzdött a kereslet kielégítéséhez elegendő tesztkészlet előállítása érdekében. Guthrie segített a tesztkészletek elkészítésében, és pénzügyi támogatást kapott az amerikai Gyermekirodától, hogy 500 tesztet készítsen és állítson össze egy bérelt házban a New York-i Buffalóban. Guthrie készletei egyenként 6 dollárért keltek el. 1963-ban Guthriemegtudta, hogy az Ames Company 262 dollárt tervez felszámítani ugyanazon PKUtest készletért. Jean Koch életrajzíró szerint Guthrie követelte az áratleengedni. Guthrie megkérdezte Russell B-t. Long, egy Louisiana-i amerikai szenátor, hogy vizsgálja meg az ügyet, hogy megnézze, hogy az Ames cég teljes mértékben törvényes-e a tesztkészletek árának ellenőrzése.

Long szenátor arról számolt be, hogy theUS közegészségügyi szolgálat, az Egyesült Államok Egészségügyi Minisztériumának részlege Washington DC-ben található, nem hagyta jóvá Guthrie megállapodásátaz Ames magánvállalattal. Két önkéntes egészségügyi Egyesület és a Buffalo Gyermekkórház azonban támogatta a megállapodást, így az Ames cég teljes mértékben ellenőrizte az árat. Diane B kutató szerint. Pál, Guthrie mélyen megbánta, hogy nem vette fel az árra vonatkozó rendelkezést a szerződésbe. Az Ames Company ezután kiadott egy nyilatkozatot arról, hogy egyetlen készletet sem adtak el 262 dollárért, és hogy több ezer dolláros eljárást használtak fel a Guthrie tesztkészletek gyártásának költségeinek fedezésére. A cég tesztkészleteket értékesített, amelyek325 csecsemőt tesztelhetett 67,71 dollárért.

miután talált egy céget, amely elkészítette a tesztjeit, Guthrie küzdött azért, hogy a kórházakat rávegye a teszt végrehajtására, az orvosi folyóiratokat pedig a kísérleti eredmények közzétételére. Guthrie ésa PKU-ban szenvedő gyermekek szülei arra kényszerítették a törvényhozókat, hogy minden államban előírják az újszülöttek számára a PKU szűrését. 1963-ban Massachusetts elrendelte az újszülötteketa PKU szűrése. Az év, a Guthrie közzétette néhány eredményétegy lektorált folyóiratban. Guthrie ezután számos államban és országban kampányolt, beszédeket és előadásokat tartott konferenciákon, hogy ösztönözze a kormányzatokat a Guthrie-teszt elrendelésére. 1966-ra a Guthrie teszt voltkötelező a legtöbb amerikai államban.

az 1960-as évek után a kutatók többet fizetettekfigyelmet a PKU-ra. 1990-ben a tudósok szerte a világon összehívtákmegbeszélni a PKU diagnosztizálásának és kezelésének kérdéseit és előrehaladását Párizsban, Franciaországban. Később abban az évben a texasi Houstonban, Yoshiyukiokano által vezetett kutatócsoport elvégezte a PAH gén mutációs elemzését, amely felelős a fenilalanin-hidroxiláz termeléséért. Ez a kutatócsoport létrehozott egy adatbázist a PAHgene mutációkról is. A PAH adatbázis több mint 340 génmutáció dokumentálásához vezetett, amelyek PKU-t okozhatnak. Szintén az 1990-es években amerikai kutatókdonald Chase, David Millington, Naoto Terada, Stephen Kahler, CharlesRoe és Lindsay Hofman kifejlesztettek egy új technikát a PKU tesztelésére a tandem tömegspektrometriával. A tudósok tandem tömegspektrometriát használnakkülön-külön ionok töltés-tömeg arányuk alapján a PKU kimutatására vérmintákban. A Tandem tömegspektrometria, mint az eredeti Guthrie-teszt, használjaszárított vér lyukasztása. Azonban képes szűrni egy szélesebb változatota veleszületett betegségek egy minta felhasználásával.

a huszonegyedik századra mind az ötven amerikai állam megkövetelte a kórházaktól,hogy teszteljék az újszülötteket a PKU-ra, és a Guthrie-tesztet a világ számos helyén alkalmazták. Orvosok inkevésbé gazdaságilag fejlett területeken a Guthrie-tesztet használták a diagnózishozpku-val rendelkező csecsemők. A huszonegyedik században azonban sok kórházhasznált tandem tömegspektrometriát,amely a Guthrie-tesztnél szélesebb változatosságot képes kiszűrni. Mindkét módszer továbbra is használjaguthrie kártyákat a csecsemők szárított vérének tesztelésére.