the Embryo Project Encyclopedia

Test Guthriego, zwany także testem PKU, jest narzędziem diagnostycznym do badania niemowląt na fenyloketonurię kilka dni po urodzeniu. Aby przeprowadzić test Guthriego, lekarze używają kart Guthriego do pobierania krwi kapilarnej z pięty niemowlęcia, a karty są zapisywane do późniejszego badania. RobertGuthrie wynalazł test w 1962 roku w Buffalo w stanie Nowy Jork. Fenyloketonuria (PKU) to wrodzona nieprawidłowość porodowa, w której toksyczny poziom fenyloalaniny we krwi gromadzi się we krwi, proces, który wpływa na mózg u nieleczonych niemowląt. Test Guthriego wykrywa fenyloalaninę we krwi noworodków, umożliwiając wczesną diagnozę PKU. Wczesne diagnozowania PKU zapobiegają rozwojowi upośledzenia umysłowego utychzasobów osób dotkniętych każdego roku.

PKU jest dziedzicznąchoroba metaboliczna, w której organizm nie wytwarza hydroksylazy enzymefenyloalaniny. Hydroksylaza fenyloalaniny rozkłada fenyloalaninę we krwi. Osoby z PKU nie mogądigest wysokie stężenia aminokwasu fenyloalaniny. Wysokie stężenia fenyloalaniny są obecne w produktach bogatych w białko, takich jak mięso i ryby, a także w aspartamie słodzącym. Gdy poszczególni ludzie z PKU nie trawią fenyloalaniny w żywności, zużywają się, wysoki poziom fenyloalaniny gromadzi się we krwi, powodując uszkodzenie mózgu. W związku z tym osoby z PKU muszą jeść suroweograniczone diety, aby uniknąć spożywania żywności o wysokim stężeniu fenyloalaniny. Nieleczona PKU może prowadzić do upośledzenia umysłowego, uszkodzenia mózgu i drgawek. PKU dotyka rocznie około jednej na 15 000 osób w USA.

przed stworzeniem testu Guthriego lekarze badali niemowlęta do PKU za pomocą mniej wiarygodnego testu moczu z chlorku żelaza.Badanie moczu z chlorkiem żelaza wykazało obecność fenoli, w tym fenylopirogronianu, w moczu. Obecność fenolfenylopirogronianu w moczu wskazywała, że osoba nie trawi fenyloalaniny, ponieważ fenylopirogronian jest pochodną fenyloalaniny.Aby przeprowadzić badanie moczu chlorku żelaza, lekarz rozpuszcza mocz w roztworze wody, etanolu i kilku kropli chlorku żelaza. Jeśli fenylopirogronian był obecny w próbce, tworzyłkompleks z chlorkiem żelaza i wytworzył intensywny niebiesko-zielony kolor, co wskazuje, że pacjent miał PKU. Lekarze zauważyli kilka problemów z testem moczu z chlorkiem żelaza, w tym, że nie udało się uzyskać pozytywnego wyniku testu z poziomem fenyloalaniny poniżej 20 miligramów na 100 mililitrów. Taki test miał ograniczoną czułość ipraktyki mogły łatwo ominąć niższe stężenia fenyloalaniny u osób z PKU. W konsekwencji lekarze mają trudności z diagnozowaniem i leczeniem tych osób PKU, których próbki moczu zawierały niski poziom fenyloalaniny, co prowadzi do nieodwracalnych uszkodzeń mózgu. W pierwszych sześciu do ośmiu tygodni po urodzeniu wiele niemowląt testowało mocz z chlorkiem żelazowym.Jednak dowody wskazują, że poziom fenyloalaniny we krwi szybko wzrasta w pierwszych dniach życia, prawdopodobnie prowadząc do uszkodzenia toneurologicznego w tym okresie czasu. Ze względu na niedokładność badania moczu chlorkiem żelazowym, u wielu niemowląt z PKU nie wykryto objawów, które utrzymywały się przez całe życie.

w 1957 roku lekarz Robert Warner w Children ’ s Rehabilitation Center inBuffalo w Nowym Jorku poprosił Guthriego o opracowanie bardziej niezawodnej i szybkiej metody wykrywania PKU niż ta dostępna w tamtym czasie. Warner znał badania Guthrie ’ s PKU poprzez ich wspólną przynależność do The County National Association of Retarded Children w Buffalo. Zlecił Guthriemu stworzenie wygodniejszego sposobu badania na obecność PKU, ponieważ w tym czasie, aby potwierdzić pozytywny wynik testu na obecność chlorku żelaza, lekarze musieli wysłać pięćdziesiąt do dwudziestu centymetrów sześciennych (cc) krwi żylnej do ośrodka badawczego w Kalifornii, aby zbadać każdego pacjenta. Technicy laboratoryjni na miejscu badania wykonali następnie badanie krwi w celu potwierdzenia lub potwierdzenia obecności wysokiego poziomu fenyloalaniny we krwi. Guthrie opracował nowy test dla Warner kilka dni po pierwszym zamówieniu. W badaniu Guthriedeveloped zastosowano test hamowania bakterii do wykrywania fenyloalaniny.

testy hamujące działanie bakterii są testami, w których naukowcy używają bakteriato do pomiaru stężenia substancji w próbce.β-2-Tienyloalanina, aminokwas, hamuje wzrost bakteriabacillus subtilis. Guthrie odkrył, że fenyloalanina, substancja chemiczna znaleziona we krwi osób z PKU, odwróciła hamowanie wzrostu B. subtilis przez β-2-Tienyloalaninę. Tak więc, w celu przeprowadzenia testu bakteryjnego hamującego PKU, Guthrie pokrył żel stosowany do hodowli bakterii zß-2-Tienyloalaniną. Guthrie następnie umieścił próbki krwi, wysuszone na grubym papierze filtracyjnym, na żelu. Jeśli próbka krwi zawierałafenyloalaninę, B. subtilis rosła wokół próbki krwi i wskazała, że pacjent miał PKU. Jeśli próbka krwi nie zawierała fenyloalaniny, B. subtilis nie rosła wokół próbki krwi, co wskazuje, że pacjent nie miał PKU. Guthrie zauważył, że jeden technik mógł zbadać od jednej do 200 próbek krwi w ciągu jednego dnia, a każde badanie wymagało tylko ukłucia palcem krwi kapilarnej na papierowym dysku filtracyjnym.

po opracowaniu testu i pokazaniu go Warnerowi,Guthrie przetestował czułość testu hamowania bakterii, używając próbek krwi wzbogaconych fenyloalaniną. Czułość jest zdolnością testu do wykrycia wszystkich przypadków, w których choroba jest obecna.Guthrie dodał 2, 4, 8, 12 i 20 miligramów L-fenyloalaniny na 100 miligramów surowicy krwi do normalnych próbek krwi, aby naśladować poziom fenyloalaniny u pacjentów dotkniętych PKU. Inkubował te próbki krwi z dodatkiem L-fenyloalaniny przez noc w testach hamowania bakteryjnego i odkrył, że bakterie wyrosły wokół dysków papierowych. Ustalił, że wzrost bakterii przyspieszył w próbkach zawierających 12 i 20 miligramów fenyloalaniny na 100 miligramów ofserum, co oznacza, że próbki te wskazywały na osobnika prawdopodobnie hadPKU i powinny zostać poddane dalszym badaniom krwi.

po dokonaniu oceny swoich badań w laboratorium, Guthrie porównał wyniki swoich badań i badania moczu na chlorku żelaza na 3118 próbkach z Newark State School inNewark w Nowym Jorku. Następnie Guthrie potwierdził wszystkie pozytywne przypadki określone przez test Guthriego i badanie moczu chlorkiem żelazowym za pomocą ilościowego testu krwi. Porównał wyniki testu Guthriego z wynikami badania moczu chlorku żelaza i ich wrażliwością na dokładne wykrycie choroby. Guthrie stwierdził, że jego test wykrył dwadzieścia jeden dodatnich przypadków PKU, które zostały również potwierdzone przez ilościowe badanie krwi, a badanie moczu chlorku żelaza wykryło tylko siedemnaście z tych przypadków, co oznacza, że badanie moczu chlorku żelaza nie wykryło czterech przypadków PKU. Według Guthriego dane te sugerowały, że jego test może być użyty do wykrycia nowych przypadków PKU w populacjach już przebadanych za pomocą testu moczu z chlorku żelaza.

Guthrie następnie udoskonalił swoją metodę, czyniąc pobieranie krwi wygodniejszym dla lekarzy. Jeśli lekarze zdiagnozowali pacjentów wcześniej, pacjenci mogli wdrożyć dietę ograniczoną białkami, zanim aminokwas fenyloalanina zwiększył poziom totoksyczny we krwi i spowodował nieodwracalne uszkodzenia neurologiczne.Po początkowym sukcesie testu Guthrie zmodyfikował test odporności bakteryjnej, aby niemowlęta mogły być badane kilka dni po birth.To zrób tak, Guthrie ustalił, czy małe pobranie krwi kapilarnej z pięty niemowlęcia zadziała na test zahamowania bakterii. Tworzył karty, zwane później kartami Guthriego, które były papierem filtracyjnym, każda z metalowym ostrzem, które przebijało dziecięce koło i zbierało powstałą krew. Pozwolił wyschnąć krew bezpośrednio na karcie i zapisał ją do testów. Z karty, następnie dziurkował wokół papierowego dysku krwi, który miał być umieszczony później na agarze gelculture. Guthrie odkrył, że test hamowania bakterii działa z krwią pięty Infanta.

po opracowaniu przez Guthriego testu PKU, National Association of Retarded Citizens w Nowym Jorku, NewYork, zaczęło popierać stosowanie testu Guthriego i wybrało dwie osoby, które miały PKU jako swoje plakatowe dzieci do 1961 roku. Starsza siostra, Sheila McGrath, miała zaburzenia psychiczne i w późniejszym okresie życia zdiagnozowano u niej PKU. Młodsza, Kammy McGrath, została zdiagnozowana z PKU przez test Guthriego i poddana leczeniu we wczesnym okresie życia, unikając tym samym upośledzenia umysłowego. W 1961 roku National Association of Retarded Citizens opublikowało test Guthriego na konferencji prasowej w San Francisco w Kalifornii, a magazyn Life opublikował artykuł na temat Guthriego i jego noworodka w następnym roku.

również w 1961 roku Amerykańskie Biuro Dziecięce w Waszyngtonie sfinansowało Guthrie test Guthriego u 400 000 niemowląt. Guthrie i jego zespół przebadali 404 568 niemowląt na PKU za pomocą testu Guthriego i testu moczu z chlorku żelaza. Guthrie i jego zespół zdiagnozowali 37 przypadków PKU w ciągu dwóch lat. Badanie Guthrie ’ a wykazało, że 275 niemowląt miało wynik dodatni na PKU, co oznacza, że prawdopodobnie mają PKU. Spośród 275 niemowląt,u których stwierdzono dodatni wynik PKU, 37 przypadków PKU potwierdzono powtarzając Test Guthriego i stosując ilościowy test krwi, co oznacza, że test był skuteczny.

w 1962 Guthrie podpisał kontrakt z Ames Company w Elkhart w stanie Indiana, oddziałem Miles Laboratories, na produkcję i sprzedaż Guthrie testkits do szpitali. Firma Ames zastrzegła jednak, że podpisze umowę tylko wtedy, gdy test otrzyma patent. W 1962 r.Guthrie zgłosił się do egzaminu na Guthriego. Następnie podpisał umowę licencyjną z firmą Ames. Umowa licencyjna nie przyniosła Guthriemu żadnych opłat licencyjnych, co oznacza, że Guthrie nie będzie zarabiał na sprzedawanych zestawach testowych. Pięć procent wpływów netto z testu podzielono między National Association for Retarded CitizensResearch Fund, Association for Aid of Crippled Children in New YorkCity, New York oraz University of Buffalo Foundation in Buffalo, NewYork. Guthrie nie określił, w jakiej cenie powinny być sprzedawane zestawy w umowie.

po podpisaniu kontraktu firma Ames starała się wyprodukować wystarczająco dużo zestawów testowych, aby zaspokoić popyt. Guthrie pomógł w produkcji zestawów testowych i uzyskał wsparcie finansowe od amerykańskiego Biura dziecięcego wwyprodukowaniu i montażu zestawów do wykonania 500 testów w wynajętym domu wbuffalo w Nowym Jorku. Zestawy Guthriego sprzedane po 6 dolarów. W 1963 Guthriele dowiedział się, że firma Ames planuje pobrać 262 dolary za ten sam zestaw PKUtest. Według biografa Jeana kocha Guthrie zażądał obniżenia ceny. Guthrie zapytał Russella B. Long, Senator USA z Luizjany, aby zbadać sprawę, aby sprawdzić, czy firma Ames miała pełną kontrolę prawną nad ceną zestawów testowych.

Senator Long poinformował, że publiczna Służba Zdrowia, Oddział Departamentu Zdrowia Stanów Zjednoczonych z siedzibą w Waszyngtonie, nie zatwierdził porozumienia Guthriego z prywatną firmą Ames. Jednak dwa Dobrowolne stowarzyszenia opieki zdrowotnej i Szpital Dziecięcy w Buffalo wspierały umowę, dzięki czemu firma Ames miała pełną kontrolę nad ceną. Według badaczki Diane B. Paul, Guthrie głęboko żałował, że nie uwzględnił przepisu Price w umowie. Następnie firma Ames wydała oświadczenie, że żadne zestawy nie zostały sprzedane za 262 USD i że tysiące dolarów zużyto na pokrycie kosztów budowy urządzeń produkcyjnych dla zestawów testowych Guthrie. Firma sprzedała zestawy testowe, które można było przetestować dla 325 niemowląt za 67,71 dolarów za sztukę.

po znalezieniu firmy produkującej jego testy, Guthrie starał się nakłonić szpitale do wdrożenia testów i czasopisma medyczne do opublikowania wyników jego badań. Guthrie i rodzice dzieci z PKU namawiali ustawodawców do wydawania uprawnień noworodków z PKU w każdym stanie. W 1963 roku w PKU został przydzielony do nowo powstałej PKU. Roku Guthrie opublikował niektóre z jego wyników w recenzowanym czasopiśmie. Następnie Guthrie prowadził kampanię w wielu stanach i krajach, wygłaszając przemówienia i wykłady na konferencjach, aby zachęcić rządy do przeprowadzenia testu Guthriego. Do 1966 r. Test Guthriego był obowiązkowy w większości stanów USA.

po latach 60. XX w. pracownicy PKU płacili więcej. W 1990 roku naukowcy z całego świata zebrali się, aby przedyskutować problemy i postępy w diagnostyce i leczeniu PKU inParis we Francji. Jeszcze w tym samym roku grupa naukowców pod kierownictwem YoshiyukiOkano w Houston w Teksasie przeprowadziła analizę mutacji genu PAH, który jest odpowiedzialny za produkcję fenyloalaninhydroksylazy. Ta grupa badaczy stworzyła również bazę danych dla mutacji PAHgene. Baza danych PAH doprowadziła do udokumentowania ponad 340 mutacji genowych, które mogą powodować PKU. Również w latach 90. amerykańscy badacze: Donald Chase, David Millington, Naoto Terada, Stephen Kahler, CharlesRoe i Lindsay Hofman opracowali nową technikę badania PKU przy użyciu spektrometrii mas. Naukowcy wykorzystują tandemową spektrometrię mas do oddzielania jonów w oparciu o ich stosunek ładunku do masy do wykrywania PKU w próbkach krwi. Tandemowa spektrometria mas, podobnie jak oryginalny test Guthriego, wykorzystuje dziurkacz z wyschniętej krwi. Jednak może przesiewania dla szerszej odmianie chorób wrodzonych za pomocą jednej próbki.

w XXI wieku wszystkie pięćdziesiąt Stanów USA wymagało od szpitali badania noworodków na PKU, a test był stosowany w wielu miejscach na świecie. Lekarze z obszarów słabo rozwiniętych gospodarczo stosowali Test Guthrie ’ a do diagnostyki z PKU. Jednak w XXI wieku wiele szpitali używało tandemowej spektrometrii masowej, która może wykrywać szerszą różnorodność chorób wenerycznych niż test Guthriego. Obie metody nadal wykorzystują karty do przechowywania wysuszonej krwi niemowląt do badań.