Současnost novorozeneckého screeningu s využitím tandemové hmotnostní spektrometrie Petr Chrastina Ústav dědičných metabolických poruch VFN a 1. LF UK Praha
Cíl novorozeneckého screeningu
Cíl novorozeneckého screeningu včasná detekce onemocnění umožňuje brzký počátek léčby a tím lze zabránit či zmírnit postižení dítěte, event. zabránit úmrtí
Novorozenecký screening
Historie novorozeneckého screeningu od 1962
screening fenylketonurie (1:10000) Guthrieho bakteriální test
od 1969 (1975)
screening fenylketonurie v Československu prof MUDr. Josef Hyánek, doc. MUDr. Bohunka Blehová
Fenylketonurie (1 : 7 290) fenylalaninhydroxyláza
L-Phe
L-Tyr
Tetrahydrobiopterin
Dihydrobiopterin
O2
H2O
fenylpyruvát
fenylacetát
2-hydroxyfenylacetát
fenyllaktát fenylacetylglutamin
Fenylketonurie
Historie novorozeneckého screeningu od 1992 ve světě
screening aminoacidopatií a organických acidurií (1:4000) tandemová hmotnostní spektrometrie
Novorozenecký screening a tandemová hmotnostní spektrometrie
Profil acylkarnitinů a aminokyselin v krvi
Derivatizace a fragmentace aminokyselin Fenylalanin R H2N
CH
C6H5 COOH
Butylace
H2N
COOH
Butylace R
H3N+
CH
fragmentace
H2N+
CH
C6H5 COOC4H9
- HCOOC4H9 (102 Da) CH
R
H3N+
CH
fragmentace
H2N+
COOC4H9
- HCOOC4H9 (102 Da) CH
C6H5
Profil aminokyselin pacienta s fenylketonurií
Pro
Phe
Intensity, cps
222.2 3.6e4 172.2 3.4e4 3.2e4 3.0e4 2.8e4 2.6e4 2.4e4 2.2e4 186.2 2.0e4 146.2 1.8e4 1.6e4 1.4e4 230.2 1.2e4 188.2 1.0e4 8000.0 242.3 191.2 6000.0 149.2 4000.0 174.2 238.2 260.3 182.2 204.2 207.2 2000.0 162.2 263.3 220.2 132.1 246.3 251.3 234.2 0.0130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 m/z, amu
Ala
Xle
Val
Intensity, cps
3.2e4 3.0e4 2.8e4 2.6e4 2.4e4 2.2e4 2.0e4 1.8e4 1.6e4 1.4e4 1.2e4 1.0e4 8000.0 6000.0 4000.0 2000.0 0.0130
172.2
Ala
188.2
Val
143.2 140 150
191.2
186.2 182.2 162.2 176.2178.2 160 170 180 190
280
fyziologický profil
Xle
146.2
149.2
Pro
Tyr
230.2
Tyr Phe 242.3
222.2 238.2 263.3 204.2 207.2 212.2 246.3 260.3 200 210 220 230 240 250 260 270 m/z, amu
280
Derivatizace a fragmentace acylkarnitinů H
RCOO (CH3)3N+
CH2
CH
COOH
CH
Butylace H
RCOO (CH3)3N+
CH2
CH
fragmentace
[ CH2
CH
COOC4H9
CH - RCOOH -(CH3)3N -C4H8
CH
(m/z 85)
COOH
]+
Profil acylkarnitinů u pacienta s deficitem MCAD 5500 5000
344.4
C0 221.2
4500 4000
oktanoylkarnitin C16
Intensity, cps
C2
3500
C14 C10
263.3
3000 218.2
431.5
2500
C10:1
2000 260.3
1500 1000 500 0 200
204.2 220
291.3 288.3 277.3
C6
230.2 240
347.4
370.4
375.4 260
280
300
320
340
C18
372.4 426.4 403.4
360 380 400 m/z, amu
420
456.5 440
460
482.5 484.5 480
526.6 510.5 500
520
540
Intensity, cps
263.3 5500 221.2 459.5 5000 4500 4000 218.2 3500 3000 431.5 2500 347.4 2000 456.5 291.3 1500 277.3 305.3 260.3 1000 288.3 316.3 526.6 482.5 500 207.2 403.4 230.2 246.3274.3 338.4 375.4 428.4 344.4 470.5 454.5 332.3 480.5 510.5 m/z, amu 0200 220 240 260 280 302.3 300 320 340 360 m/z, 380 amu 400 420 440 460 480 500 520 540
fyziologický profil
Základní kriteria pro výběr onemocnění vhodných pro novorozenecký screening:
a) relativně vysoká incidence b) účinná léčba c) relativně levný screeningový test d) vysoká sensitivita a vysoká specificita testu
Novorozenecký screening v USA Počet screenovaných onemocnění v roce 2009 29
31 31
45 34
31
49
45
50
46
50
4 51 7
49
31
52
30 3 7
29
52 5 0
29
45
33 31 32
41
31
53 48
24
41
51 48
45
49 13
32
44
32 33
54
44
35
50
51
46
35
35
40
41
31 36
52 DC 48
New York State Newborn Screening Program Endocrine Disorders Congenital adrenal hyperplasia Congenital hypothyroidism
Infectious Disease HIV
Hemoglobinopathies Sickle cell disease Sickle cell trait (sickle cell carrier) Other Genetic Conditions Biotinidase deficiency Cystic fibrosis Galactosemia Krabbe Disease Inborn Errors of Metabolism - Amino Acid Disorders Homocystinuria Hypermethioninemia Branched-chain ketonuria Phenylketonuria Tyrosinemia Inborn Errors of Metabolism - Urea Cycle Disorders Argininemia Argininosuccinic acidemia Citrullinemia Hyperammonemia/hyperornithinemia/homocitrullinemia
Inborn Errors of Metabolism - Organic Acid Disorders Cobalamin A,B cofactor deficiency Cobalamin C,D cofactor deficiency Glutaric acidemia type I 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA lyase deficiency Isobutyryl-CoA dehydrogenase deficiency Isovaleric acidemia Malonic acidemia 2-Methylbutyryl-CoA dehydrogenase deficiency 3-Methylcrotonyl-CoA carboxylase deficiency 3-Methylglutaconic acidemia 2-Methyl-3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase deficiency Methylmalonyl-CoA mutase deficiency Mitochondrial acetoacetyl-CoA thiolase deficiency Multiple carboxylase deficiency Propionic acidemia Inborn Errors of Metabolism - Fatty Acid Oxidation Disorders Carnitine-acylcarnitine translocase deficiency Carnitine palmitoyltransferase I deficiency Carnitine palmitoyltransferase II deficiency Carnitine uptake defect 2,4-Dienoyl-CoA reductase deficiency Long-chain hydroxyacyl-CoA dehydrogenase deficiency Medium-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency Medium-chain ketoacyl-CoA thiolase deficiency Medium/short-chain hydroxyacyl-CoA dehydrogenase deficiency Mitochondrial trifunctional protein deficiency Multiple acyl-CoA dehydrogenase deficiency Short-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency Very long-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency
Novorozenecký screening v Evropě Počet screenovaných onemocnění v roce 2009
Vyšetřované DMP v pilotní studii ÚDMP Fenylketonurie Hyperfenylalaninémie Tyrosinémie Leucinóza
AA
Deficit SCAD Deficit MCAD Deficit VLCAD Deficit LCHAD Glutarová acidurie II. typu Deficit CPT I Deficit CPT II Deficit karnitin/acylkarnitin translokasy
Glutarová acidurie I. typu Methylmalonová acidémie Propionová acidémie Isovalerová acidémie Deficit β-ketothiolasy Deficit 3-methylkrotonyl-CoA-karboxylasy 3-hydroxy-3-methylglutarová acidurie
OA
BOX
Výsledky pilotní studie za roky 2000 – 2009 Počet novorozenců 108 892
Pacienti s Falešně pozitivní Pozitivní prediktivní DMP testy hodnota 26
DMP Fenylketonurie/hyperfenylalaninemie Deficit LCHAD Deficit MCAD Methylmalonová acidemie Propionová acidemie Deficit 3-methylkrotonyl-CoA-karboxylázy
0,21 %
10,3% Počet pacientů 18 3 2 1 1 1
incidence sledovaných DMP 1:4 260 incidence PKU 1:6 050, LCHADD 1:36 300
Pacienti s DMP
Falešně pozitivní testy
Pozitivní prediktivní hodnota
FPR
Fenylketonurie / hyperfenylalaninemie
18
25
41,9%
0,02%
Tyrosinemie typ I
0
99
< 1.0 %
0,09%
Leucinóza
0
15
< 6.3 %
0,01%
Glutarová acidurie typ I
0
6
< 14.3 %
0,01%
Methylmalonová acidemie
1
39
2,5%
0,04%
Propionová acidemie
1
39
2,5%
0,04%
Isovalerová acidemie
0
6
< 14.3 %
0,01%
Deficit CPT I
0
1
< 50.0 %
0,00%
0
10
< 9.1 %
0,01%
Deficit SCAD
0
0
0,0%
0,00%
Deficit MCAD
2
10
16,7%
0,01%
Deficit VLCAD
0
5
< 16.7 %
0,00%
Deficit LCHAD
3
0
100,0%
0,00%
Glutarová acidurie II. Typu
0
20
< 4.6 %
0,01%
Deficit mitochondriální acetoacetyl-CoA thiolázy
0
10
< 9.1 %
0,01%
3-hydroxy-3-methylglutarová acidurie
0
10
< 9.1 %
0,01%
Deficit 3-methylkrotonyl-CoA karboxylázy
1
10
9,1%
0,01%
Onemocnění
Deficit CACT Deficit CPT II
Novorozenecký screening v ČR od 1. října 2009 Kumulativně 1:1 200 ~1:2 900
~1:4 000
~1:4 000
Výsledky ČR od 1. října 2009 do 30. září 2010 Počet novorozenců 117 705
Pacienti s Falešně pozitivní Pozitivní prediktivní DMP testy hodnota 31
DMP Fenylketonurie/hyperfenylalaninemie Deficit MCAD Glutarová acidurie I. typu Leucinóza
0,08 %
24% Počet pacientů 18 10 2 1
incidence sledovaných DMP 1:3 797 incidence PKU 1:6 539, MCADD 1:11 771
Perspektivy novorozeneckého screeningu Rozšíření počtu screenovaných onemocnění Kongenitální adrenální hyperplázie imunometody x MS/MS Lysosomální poruchy enzym MS/MS ...
Tak, seminář je u konce. Dotazy ???
