The Embryo Project Encyclopedia

Il test di Guthrie, chiamato anche test PKU, è uno strumento diagnostico per i neonati per la fenilchetonuria pochi giorni dopo la nascita. Per amministrare il test Guthrie, i medici usano le carte Guthrie per raccogliere sangue capillare dal tallone di un bambino, e le carte vengono salvate per i test successivi. RobertGuthrie ha inventato il test nel 1962 a Buffalo, New York. La fenilchetonuria (PKU) è un’anomalia congenita della nascita in cui i livelli tossici di fenilalanina acido teamino si accumulano nel sangue, un processo che colpisce il cervello nei neonati non trattati. Il test di Guthrie rileva la fenilalanina inil sangue dei neonati, consentendo la diagnosi precoce della PKU. Le diagnosi precoci di PKU prevengono lo sviluppo di disabilità mentali nelmigliaia di individui colpiti ogni anno.

PKU è ereditatomalattia metabolica in cui il corpo non produce l’enzimefenilalanina idrossilasi. La fenilalanina idrossilasi scompone l’amminoacido fenilalanina nel sangue. Gli individui con PKU cannotdigest alte concentrazioni dell’amminoacido fenilalanina. Alte concentrazioni di fenilalanina sono presenti in alimenti ricchi di proteine, comecome carne e pesce, così come nel dolcificante aspartame. Whenindividuals con PKU non riescono a digerire il phenylalanine in theyconsume di alimenti, alti livelli di phenylalanine accumulano nel sangue, causingbrain danno. Pertanto, gli individui con PKU devono mangiare severelyrestricted diete per evitare di ingerire alimenti con alte concentrazioni ofphenylalanine. Non trattata PKU può portare a disabilità mentali, braindamage, e convulsioni. La PKU colpisce circa una persona su 15.000 negli Stati Uniti ogni anno.

Prima della creazione del test di Guthrie, i medici hanno testato i neonati per la PKU con un test delle urine di cloruro ferrico meno affidabile.Il test delle urine del cloruro ferrico ha rilevato la presenza di fenoli,incluso il fenilpiruvato, nelle urine. La presenza del fenolfenilpiruvato nelle urine ha indicato che l’individuo non è riuscito a digerirefenilalanina perché il fenilpiruvato è un derivato della fenilalanina.Per condurre un test delle urine di cloruro ferrico, un medico ha sciolto un’urinacampione in una soluzione di acqua, etanolo e alcune gocce di ferricloruro. Se il fenilpiruvato era presente nel campione, ha formato un complesso con il cloruro ferrico e ha prodotto un intenso colore blu-verde, indicando che il paziente aveva PKU. I medici hanno notato diversi problemi con il test delle urine di cloruro ferrico, incluso che non è riuscito a produrre un risultato positivo con livelli di fenilalanina inferiori a 20milligrammi per 100 millilitri. Tale test aveva una sensibilità limitata e i praticanti potevano facilmente perdere concentrazioni più basse di livelli di fenilalanina in individui con PKU. Di conseguenza, i medici fatica a diagnosticare e trattare quegli individui con PKU i cui campioni di urina contenevano bassi livelli di fenilalanina, portando a danni irreversibili al cervello. Molti bambini testati con il test delle urine di cloruro ferrico fallitoper testare positivamente la PKU nelle prime sei-otto settimane dopo la nascita.Tuttavia, le prove hanno indicato che i livelli di fenilalanina nel sangue aumentano rapidamente nei primi giorni di vita, causando probabilmente danni toneurologici durante quel periodo di tempo. A causa dell’inesattezza del test delle urine di cloruro ferrico, molti bambini con PKU non sono stati diagnosticati e hanno sviluppato sintomi che persistevano per tutta la vita.

Nel 1957,il medico Robert Warner del Children’s Rehabilitation Center di Buffalo, New York, chiese a Guthrie di sviluppare un metodo più affidabile e rapidometodo di rilevamento della PKU rispetto a quello disponibile all’epoca. Warner sapeva della ricerca PKU di Guthrie attraverso la loro affiliazione congiunta con l’Associazione nazionale dei bambini ritardati della contea di Buffalo. Ha chiesto a Guthrie di creare un modo più conveniente per testare la PKU perché al momento, per confermare un test positivo del cloruro ferrico, i medici hanno dovuto inviare da cinquanta a venti centimetri cubici (cc) di sangue venoso a un sito di test in California per testare ciascun paziente. I tecnici di laboratorio presso il sito di test hanno quindi eseguito un esame del sangue per confermare o disconfermare la presenza di alti livelli di fenilalanina nel sangue. Guthrie ha sviluppato un newtest per Warner pochi giorni dopo la richiesta iniziale. Il test Guthriedeveloped ha utilizzato un test di inibizione batterica per rilevare la fenilalanina.

I test di inibizione batterica sono test in cui gli scienziati usano batteriaper misurare la concentrazione di una sostanza in un campione.β-2-Tienilalanina, un amminoacido, inibisce la crescita del bacteriaBacillus subtilis. Guthrie ha scoperto che la fenilalanina, una sostanza chimica trovata nel sangue di persone con PKU, ha invertito l’inibizione della β-2-tienilalanina della crescita di B. subtilis. Pertanto, per condurre un test batterico di inibizione PKU, Guthrie ha rivestito un gel usato per coltivare batteri conß-2-Tienilalanina. Guthrie ha poi messo campioni di sangue, essiccati su carta spessa, su quel gel. Se il campione di sangue containedphenylalanine, B. subtilis è cresciuto intorno al campione di sangue e indicatedthat paziente aveva PKU. Se il campione di sangue non contenevafenilalanina, B. subtilis non è cresciuto attorno al campione di sangue, indicando che il paziente non aveva PKU. Guthrie ha osservato che un singolo tecnico poteva testare da uno a 200 campioni di sangue in un solo giorno e che ogni test richiedeva solo una puntura di dito di sangue capillare su un disco di carta filtrante.

Dopo aver sviluppato il test e averlo mostrato a Warner,Guthrie ha testato la sensibilità del suo test di inibizione batterica utilizzando normali campioni di sangue a spillo con fenilalanina. La sensibilità è la capacità di un test per rilevare tutti i casi in cui la malattia è presente.Guthrie ha aggiunto 2, 4, 8, 12 e 20 milligrammi di L-fenilalanina per 100 milligrammi di siero di sangue a campioni di sangue normali per imitare i livelli difenilalanina trovati in pazienti affetti da PKU. Ha incubato quei campioni di sangue essiccati con l’aggiunta di L-fenilalanina durante la notte sui test di inibizione batterica e ha scoperto che i batteri erano cresciuti intorno ai dischi di carta. Ha determinato che la crescita batterica a spillo nei campionicontenente 12 e 20 milligrammi di fenilalanina per 100 milligrammi ofserum, il che significa che quei campioni indicavano un individuo possibilmente hadPKU e dovrebbe sottoporsi a ulteriori esami del sangue.

Dopo aver valutato il suo test in laboratorio, Guthrie ha confrontato i risultati del suo test e del test delle urine di ferricloruro su 3.118 campioni della Newark State School inNewark, New York. Quindi, Guthrie ha confermato tutti i casi positivi determinati dal test di Guthrie e dal test delle urine di cloruro ferrico con un test quantitativo di sangue. Ha confrontato i risultati del test di Guthrie con i risultati del test delle urine di cloruro ferrico e la loro sensibilità per rilevare accuratamente la malattia. Guthrie ha scoperto che il suo test ha rilevato ventuno casi positivi di PKU che sono stati confermati anche dal test di sangue quantitativo, e il test delle urine di cloruro ferrico ha rilevato solo diciassette casi, il che significa che il test delle urine di cloruro ferrico non è riuscito a rilevare quattro casi di PKU. Secondo Guthrie, questi dati suggerivano che il suo test potesse essere utilizzato per rilevare nuovi casi di PKU nelle popolazioni già schermate utilizzando il test delle urine di cloruro ferrico.

Guthrie thenrefined il suo metodo rendendo la raccolta del sangue più conveniente fordoctors. Se i medici diagnosticavano i pazienti in precedenza, i pazienti potevano implementareuna dieta a basso contenuto proteico prima che l’amminoacido fenilalanina aumentasse i livelli totossici nel sangue e causasse danni neurologici irreversibili.Dopo il successo iniziale del suo test, Guthrie ha modificato il suo test batterialinhibition in modo che i bambini potessero essere testati alcuni giorni dopo birth.To fate così, Guthrie determinato se o non una piccola raccolta ofcapillary sangue dal tallone di un bambino avrebbe funzionato sul test batterialinhibition. Fece carte, in seguito chiamate carte Guthrie, che erano spesse carte da filtro, ognuna con una lama di metallo che perforava il foglio di un bambino e raccoglieva il sangue risultante. Ha lasciato asciugare direttamente il sanguela carta e l’ha salvata per il test. Dalla carta, ha poi foro perforato intorno disco di carta del sangue da posizionare in seguito sulla gelculture agar. Guthrie ha scoperto che il test di inibizione batterica ha funzionato conil sangue del tallone di infant.

In seguito allo sviluppo del test PKU da parte di Guthrie,la National Association of Retarded Citizens di New York City, NewYork, iniziò a sostenere l’uso del test Guthrie e selezionò due sorelle che avevano il PKU come bambini poster per uno sforzo del 1961 per pubblicizzare il test. La sorella maggiore, Sheila McGrath, aveva mentaledisabilità ed è stata diagnosticata con PKU più tardi nella vita. Il youngersister, Kammy McGrath, è stato diagnosticato con PKU dal test Guthrie andtreated presto nella sua vita, evitando così disabilità mentali. Nell’autunno del 1961, l’Associazione Nazionale dei cittadini ritardati pubblicizzò il test Guthrie alla loro conferenza stampa a San Francisco,in California, e la rivista Life pubblicò un articolo su Guthrie e il suo neonato schermo l’anno successivo.

Anche nel 1961, l’US Children’s Bureau di inWashington, DC, finanziò Guthrie per testare il test Guthrie su 400.000 neonati. Guthrie e il suo team hanno testato 404.568 neonati per PKU utilizzando il test Guthrie e il test delle urine di cloruro ferrico. Guthrie e il suo team hanno diagnosticato trentasette casi di PKU in due anni. Il test di Guthrie ha identificato 275 neonati come presuntivi positivi per la PKU, il che significa che erano probabilmente affetti da PKU. Di questi 275 neonati presunti positivi per PKU,trentasette casi di PKU sono stati confermati ripetendo il test di Guthrie utilizzando un test quantitativo di sangue, il che significa che il test è stato efficace.

Nel 1962, Guthrie stipulò un contratto con la Ames Company di Elkhart, Indiana,una divisione della Miles Laboratories, per produrre e commercializzare Guthrie testkit per gli ospedali. Tuttavia, la società Ames ha stabilito che avrebbe stipulato un contratto solo se il test ha ricevuto un brevetto. Guthrie ha presentato istanza di apatent sul test Guthrie a suo nome nel 1962. Ha poi firmato un accordo di licenza esclusivo con Ames Company. L’agreementgranted licenza Guthrie senza royalties, il che significa che Guthrie non avrebbe fatto anymoney dai kit di prova venduti. Cinque per cento dei proventi netti da thetest sono stati divisi tra l’Associazione nazionale per ritardati CitizensResearch Fund, l’Associazione per l’aiuto dei bambini storpi a New YorkCity, New York, e l’Università di Buffalo Foundation a Buffalo, NewYork. Guthrie non ha stabilito a quale prezzo i kit dovrebbero essere venduti nel contratto.

Dopo aver firmato il contratto, la società Ames ha lottato per produrre kit di test sufficienti per soddisfare la domanda. Guthrie ha contribuito a produrre i testkit e ha ottenuto un sostegno finanziario dall’Ufficio dei bambini degli Stati Uniti per produrre e assemblare kit per eseguire 500 test in una casa in affitto a Buffalo, New York. Kit di Guthrie venduti per each 6 ciascuno. Nel 1963, Guthrielearned che Ames società prevede di addebitare each 262 ciascuno per lo stesso kit PKUtest. Secondo il biografo Jean Koch, Guthrie ha richiesto il prezzoabbassato. Guthrie chiese a Russell B. Long, un senatore degli Stati Uniti dalla Louisiana, per indagare sul caso per vedere se la società Ames aveva pieno controllo legale sul prezzo dei kit di test.

Il senatore Long riferì che theUS Public Health Service, una divisione del Dipartimento della Salute degli Stati Uniti, con sede a Washington, DC, non aveva approvato l’accordo di Guthrie con la società privata Ames. Tuttavia, due associazioni sanitarie volontarie e l’Ospedale pediatrico di Buffalo avevano sostenuto l’accordo in modo che la società Ames avesse il pieno controllo sul prezzo. Secondo la ricercatrice Diane B. Paul, Guthrie profondamente rammaricato di non includere aprice disposizione nel contratto. Ames società poi rilasciato un statementthat nessun kit sono stati venduti per $262 e che migliaia di dollari ofproceeds sono stati utilizzati per coprire le spese di costruzione manufacturingfacilities per i kit di test Guthrie. La società ha venduto kit di test chepotrebbe testare per 325 neonati per each 67,71 ciascuno.

Dopo aver trovato una società per produrre i suoi test, Guthrie faticò a convincere gli ospedali a implementare il test e le riviste mediche per pubblicare i suoi risultati di prova. Guthrie ei genitori di bambini con PKU hanno spinto i legislatori a incaricare i neonatiscreening di PKU in ogni stato. Nel 1963, il Massachusetts ha imposto il neonatoscreening per PKU. L ” anno, il Guthrie ha pubblicato alcuni dei suoi risultatiin una rivista peer-reviewed. Guthrie ha poi fatto una campagna in molti stati e paesi, tenendo discorsi e conferenze a conferenze per incoraggiare i governi a incaricare il test Guthrie. Nel 1966, il test Guthrie erabbligatorio nella maggior parte degli stati Uniti.

Dopo gli anni ‘ 60, i ricercatori hanno pagato di piùattenzione alla PKU. Nel 1990, scienziati di tutto il mondo si riunirono adiscutere problemi e progressi nella diagnosi e nel trattamento della PKU inParis, Francia. Più tardi quell’anno, un gruppo di ricercatori guidati da YoshiyukiOkano a Houston, in Texas,ha condotto un’analisi di mutazione del gene PAH, che è responsabile della produzione della fenilalanineidrossilasi. Quel gruppo di ricercatori ha anche creato un database per le mutazioni di PAHgene. Il database PAH ha portato alla documentazione di più di340 mutazioni genetiche che possono causare PKU. Anche nel 1990, ricercatori USDONALD Chase, David Millington, Naoto Terada, Stephen Kahler, CharlesRoe, e Lindsay Hofman, sviluppato una nuova tecnica per testare per PKU utilizzando spettrometria di massa tandem. Gli scienziati usano la spettrometria di massa tandem aseparare gli ioni in base al loro rapporto carica-massa per rilevare PKU nei campioni di sangue. La spettrometria di massa tandem, come il test originale di Guthrie, usaun foro di sangue secco. Tuttavia, può schermare per una varietà più ampiadi malattie congenite utilizzando un campione.

Nel ventunesimo secolo,tutti i cinquanta stati degli Stati Uniti richiedevano agli ospedali di testare i neonati per la PKU, e il test Guthrie fu usato in molti luoghi in tutto il mondo. I medici in aree economicamente sviluppate hanno utilizzato il test Guthrie per diagnosticareinfanti con PKU. Tuttavia, nel ventunesimo secolo, molti ospedaliusato spettrometria di massa tandem, che può schermare per una più ampia varietà di malattie congenite rispetto al test di Guthrie. Entrambi i metodi usano ancoracarte orthrie per conservare il sangue essiccato dei neonati per il test.