Історична роль мас-спектрометрії в скринінгу новонароджених

Стаття написана Donald Mason від 24 вересня 2018р.

Від тесту Гутрі до унікальної спільної технології

Скринінг новонароджених для виявлення спадкових метаболічних відхилень датується початком 1960-х років, коли доктор Роберт Гутрі (Буффало, Нью-Йорк), винайшов перший тест-скринінг для виявлення фенілкетонурії (PKU), метаболічної хвороби, при якій організм пацієнтів не може метаболізувати амінокислотний фенілаланін. Так званий «тест Гутрі» був простим, недорогим, і здатним виявляти цілі популяції збудників у новонароджених до настання летальних випадків.

Ці характерні ознаки тесту Гутрі стали відмінними рисами для тестів, що застосовуються у  скринінгу новонароджених (NBS). Частково через ці обов’язкові вимоги тандемна мас-спектрометрія успішно застосовується у сфері скринінгу новонароджених з середини 1990-х років.

Компанія Waters зіграла роль в історії мас-спектрометрії для основ скринінгу новонароджених. В кінці 1994-го року доктор Майк Морріс розпочав роботу з доктором Девідом Міллінгтоном і доктором Дональдом Чейсом в університеті Дюка, де останній вже проводив експерименти по вимірюванню амінокислот та ацилкарнітинів методом мас-спектрометрії з швидким атомним бомбардуванням (FAB).

Доктор Міллінгтон був вражений клінічними звітами (доктора Чарльза «Чарлі» Рое) про порятунок дітей від смерті завдяки революційному терапевтичному втручанню. Це було його застосування мас-спектрометрїї в аналізі ацилкарнітину, що пізніше привело до першого діагностичного тесту в даній сфері, проведеного з допомогою даного методу. Таким тестом був аналіз сухих плям крові для скринінгу новонароджених на спадкові порушення синтезу жирних кислот і розширеної гілки катаболізму амінокислот. Крім того, доктор Міллінгтон починав свою кар’єру у британській компанії «Мікромас» Лтд,, що займалася мас-спектрометрами, і яку потім викупила корпорація Waters у 1997 році.

У 2002 році доктор Чейс був нагороджений премією Американської асоціації клінічної хімії (AACC) Sigi Ziering за визначний внесок у вимірювання ацилкарнітину у немовлят з невідомою причиною смерті. Його роботу опублікували в журналі Clinical Chemistry. Доктор Міллінгтон отримав численну кількість премій за дослідження, включно з премією Роберта Гутрі від Міжнародної спільноти скринінгу новонароджених у 2006 році, а також премію за внесок  в клінічну мас-спектрометрію (MSACL) у 2015 році.

Прорив у скринінгу новонароджених, включаючи єдину групу з 34 спадкових відхилень, став настільки успішним у США, що Центр контролю і профілактики захворювань назвав це одним з 10 найбільших досягнень в області здоров’я суспільства у першому десятилітті XXI ст. Таких досягнень у скринінгу новонароджених можна було б досягти лише за допомогою мас-спектрометрії, тому що ця методика забезпечує порівняно простий, швидкий та недорогий спосіб виявлення великої кількості вроджених метаболічних розладів за допомогою одного аналізу.

Аналітичні аспекти скринінгу новонароджених щодо вроджених метаболічних відхилень потребують спеціального програмного забезпечення для зменшення об’єму даних. Ця вимога, вперше запропонована доктором Моррісом, підштовхнула VG Biotech до створення програмного забезпечення NeoLynx Application Manager. Даний модуль програмного забезпечення був розроблений у тісній співпраці з лідерами у цій галузі на той час: Університет Дюка (Дурхам, Північна Кароліна), Неоген (Пітсбург, Пенсільванія), Інститут здоров’я дитини (Лондон, Великобританія), та Спеціалізований госпіталь короля Файзала (Ріяд, Саудівська Аравія). У 2001 році програмне забезпечення NeoLynx вийшло на ринок завдяки Управлінню по контролю за продуктами і лікарськими засобами США – ще одна структура у довгому списку, що вперше спробувала клінічну діагностику методом мас-спектрометрії від Waters.

Застосування мас-спектрометрії для скринінгу новонароджених швидко поширювалося. Перша програма скринінгу, що включала вище названу техніку, прийшла до Вестміду (Сідней, Австралія) у 1997 році. Після цього, у 1998 році скринінг новонароджених за допомогою мас-спектрометрії швидко поширився в США, Новій Англії (Бостон) та Північній Кароліні (Ралей). Усі ці лабораторії використовували тандемну квадрупольну технологію мас-спектрометрії від Waters.

Сьогодні, мас-спектрометричні тести базуються на скринінгу новонароджених. У більшості розвинених країн вже виявляють більше, ніж 30 вроджених метаболічних відхилень і наш досвід швидко поширюється у країни Азії.

Цей метод швидко став стандартом вимірювань для підтримання важливої функції – збереження здоров’я громадськості.

У 2004 році штат Каліфорнія готувався до розширення кола методів скринінгу новонароджених – приєднання мас-спектрометрії. Враховуючи географічні розміри штату та приріст кількості новонароджених було прийняте рішення по оснащенню лабораторій по всьому штату. З метою збереження послідовності результатів скринінгу різними шляхами, штат вирішив запровадити підхід, що базується на стартових наборах, і вирішив працювати з PerkinElmer – єдиною компанією, яка, на той час, мала на ринку США набори для скринінгу новонароджених.

Це було тільки поштовхом. Громадська лабораторія з охорони здоров’я – що є лідером у Каліфорнії – віддала перевагу мас-спектрометрам від компанії Waters. Вони закликали дві компанії до співпраці, щоб дане рішення вийшло на ринок. Таким чином, після 12+ років між компаніями Waters та PerkinElmer почалася глобальна співпраця.

Знадобилося більше 12 років, щоб сотні мас-спектрометричних систем від Waters були встановлені в лабораторіях для неонатального скринінгу по всьому світу. Скринінг новонароджених змінив життя сотень малюків на краще. Корпорація Waters навіть применшує ту роль, яку зіграла в ініціативі для багатьох юних життів!