Expanded Newborn Screening (NBSE) is a preventive medicine program that involves all newborns and searches for presymptomatic Inborn Errors of Metabolism (IEM), to avoid serious consequences, severe harm or death of newborn. Tandem mass spectrometry (MS/MS) has extended the newborn screening to a large number of IEMs, identifying and quantifying amino acids and acylcarnitines simultaneously and thus selecting newborns at risk for a possible development of Aminoacidopathies, Fatty Acid Oxidation Disorders, Organic Acidemias and Urea Cycle Disorders. Recently, interest has emerged in a serious and very rare genetic neurometabolic disease: the aromatic L-amino acid decarboxylase defect, which has a severe, combined deficiency of the neurotransmitters serotonin and dopamine and, consequently, of catecholamines derived from dopamine metabolism, such as adrenaline and noradrenaline. The recent availability of gene therapy for this defect has necessitated the incorporation of the assay of the biochemical marker of this defect, 3-oxy-methyldopa (3-OMD), on Dried Blood Spots (DBS) in MS/MS; this approach is innovative but not very standardized, so there are still no guidelines that precisely define the parameters of the test. Second Tier Tests (2ndTTs) are second level tests that have enabled more accurate identification of various pathologies, mainly Aminoacidopathies and Organic Acidemias: they use the same DBS of the NBSE and search for certain analytes interfaced with liquid chromatography, decreasing the number of false positives associated with altered values of non-specific NBSE metabolites: propionylcarnitine C3, butyrylcarnitine C4, isovalerylcarnitine C5, methionine, valine, leucine and isoleucine. The purpose of this paper is to validate three bioanalytical methods for the 2ndTT of these analytes. The low specificity of the NBSE is mainly given by C3, whose elevated values are characteristic of various pathological conditions, although they often fall outside the reference ranges for no precise reason. C4 may also exhibit nonspecific elevation at NBSE, but less frequently than C3 values. For this reason, 2ndTTs check whether the increase in C3 and C4, as well as the previously indicated amino acids, is indeed indicative of pathology. More specific analytes sought in 2ndTTs include some organic acids (methylmalonic acid, ethylmalonic acid and methylcitric acid), some more specific acylcarnitines (2-methylbutyryl-L-carnitine and isovaleryl-L-carnitine) and amino acids (homocysteine and alloisoleucine). Each of these analytes, or the combined presence of two of them, is indicative of the presence of a specific disease condition. 1633 samples with an altered profile at NBSE and 215 samples from patients with established diagnosis and/or non-newborn patients were analyzed at SS Screening Prenatale e Neonatale, reference center for Piedmont and Aosta Valley: 7 samples were sent to follow-up. The application of 2ndTTs is therefore useful for early neonatal diagnosis, monitoring of disease progression (follow-up) and possible therapeutic treatment to be administered in a timely manner, as these tests have the ability to distinguish diseases that at NBSE have a pretty much identical profile. In addition, using the same card avoids recalling the infant's family creating undue anxiety in them.
Lo screening neonatale esteso (SNE) è un programma di medicina preventiva che coinvolge tutti i neonati e ricerca Malattie Metaboliche Ereditarie (MME) in fase pre-sintomatica, per evitare serie conseguenze, gravi danni o la morte del neonato. La spettrometria di massa tandem (MS/MS) ha esteso lo SNE ad un ampio numero di MME, identificando e quantificando amminoacidi (AA) e acilcarnitine contemporaneamente e selezionando così i neonati a rischio di un possibile sviluppo di aminoacidopatie, difetti della β-ossidazione degli acidi grassi, acidurie organiche (AO) e difetti del ciclo dell’urea. Recentemente è emerso l’interesse per una malattia genetica neurometabolica grave e molto rara, il difetto della decarbossilasi degli L-AA aromatici, che presenta un deficit severo e combinato dei neurotrasmettitori serotonina e dopamina e delle catecolamine derivanti dal metabolismo della dopamina, cioè adrenalina e noradrenalina. La recente disponibilità di una terapia genica ha reso necessario l’inserimento del dosaggio del marker biochimico di questo difetto, la 3-ossi-metildopa (3-OMD), su Dried Blood Spots (DBS) in MS/MS; questo approccio è innovativo ma poco standardizzato, quindi non esistono ancora linee guida che definiscano precisamente i parametri del test. I Second Tier Tests (2ndTT) sono test di secondo livello che hanno permesso l’identificazione più accurata di alcune patologie, principalmente aminoacidopatie e AO: utilizzano lo stesso DBS dello SNE e ricercano determinati analiti in MS/MS interfacciata alla cromatografia liquida, diminuendo il numero di falsi positivi associati a valori alterati di metaboliti aspecifici allo SNE: propionilcarnitina C3, butirrilcarnitina C4, isovalerilcarnitina C5, metionina, valina, leucina e isoleucina. Lo scopo di questo elaborato è validare tre metodi analitici per i 2ndTT di questi analiti. La scarsa specificità dello SNE è data principalmente dalla C3, i cui valori elevati sono caratteristici di diverse condizioni patologiche, ma spesso fuoriescono dai range di riferimento senza alcuna ragione precisa. Anche la C4 può presentare un innalzamento aspecifico allo SNE, ma con minore frequenza rispetto ai valori di C3. Per questo motivo i 2ndTT verificano se l’aumento di C3 e di C4, così come degli AA indicati precedentemente, sia effettivamente indicativo di una patologia. Tra gli analiti più specifici ricercati nei 2ndTT rientrano alcuni acidi organici (acido metilmalonico, acido etilmalonico e acido metilcitrico), alcune acilcarnitine più specifiche (2-metilbutirril-L-carnitina e isovaleril-L-carnitina) e amminoacidi (omocisteina e alloisoleucina). Ognuno di questi analiti è indice della presenza di una specifica condizione patologica. Sono stati analizzati 1633 campioni con un profilo alterato allo SNE e 215 monitoraggi (campioni di pazienti con diagnosi accertata e/o non pediatrici) presso il SS Screening Prenatale e Neonatale, centro di riferimento per Piemonte e Valle d’Aosta: 7 campioni sono stati mandati al follow-up. L’applicazione dei 2ndTT è quindi utile per la diagnosi neonatale precoce, per il controllo dell’andamento della malattia (follow-up) e per l’eventuale trattamento terapeutico da somministrare tempestivamente, poiché questi test hanno la capacità di distinguere patologie che allo screening di primo livello presentano un profilo praticamente identico. Inoltre, l’utilizzo dello stesso cartoncino evita di richiamare la famiglia del neonato e creare in loro ansia immotivata.
Ottimizzazione e validazione dei Second Tier Tests in Spettrometria di Massa Tandem per alcune delle Malattie Metaboliche Ereditarie più frequenti
TAGGIASCO, LAURA
2020/2021
Abstract
Lo screening neonatale esteso (SNE) è un programma di medicina preventiva che coinvolge tutti i neonati e ricerca Malattie Metaboliche Ereditarie (MME) in fase pre-sintomatica, per evitare serie conseguenze, gravi danni o la morte del neonato. La spettrometria di massa tandem (MS/MS) ha esteso lo SNE ad un ampio numero di MME, identificando e quantificando amminoacidi (AA) e acilcarnitine contemporaneamente e selezionando così i neonati a rischio di un possibile sviluppo di aminoacidopatie, difetti della β-ossidazione degli acidi grassi, acidurie organiche (AO) e difetti del ciclo dell’urea. Recentemente è emerso l’interesse per una malattia genetica neurometabolica grave e molto rara, il difetto della decarbossilasi degli L-AA aromatici, che presenta un deficit severo e combinato dei neurotrasmettitori serotonina e dopamina e delle catecolamine derivanti dal metabolismo della dopamina, cioè adrenalina e noradrenalina. La recente disponibilità di una terapia genica ha reso necessario l’inserimento del dosaggio del marker biochimico di questo difetto, la 3-ossi-metildopa (3-OMD), su Dried Blood Spots (DBS) in MS/MS; questo approccio è innovativo ma poco standardizzato, quindi non esistono ancora linee guida che definiscano precisamente i parametri del test. I Second Tier Tests (2ndTT) sono test di secondo livello che hanno permesso l’identificazione più accurata di alcune patologie, principalmente aminoacidopatie e AO: utilizzano lo stesso DBS dello SNE e ricercano determinati analiti in MS/MS interfacciata alla cromatografia liquida, diminuendo il numero di falsi positivi associati a valori alterati di metaboliti aspecifici allo SNE: propionilcarnitina C3, butirrilcarnitina C4, isovalerilcarnitina C5, metionina, valina, leucina e isoleucina. Lo scopo di questo elaborato è validare tre metodi analitici per i 2ndTT di questi analiti. La scarsa specificità dello SNE è data principalmente dalla C3, i cui valori elevati sono caratteristici di diverse condizioni patologiche, ma spesso fuoriescono dai range di riferimento senza alcuna ragione precisa. Anche la C4 può presentare un innalzamento aspecifico allo SNE, ma con minore frequenza rispetto ai valori di C3. Per questo motivo i 2ndTT verificano se l’aumento di C3 e di C4, così come degli AA indicati precedentemente, sia effettivamente indicativo di una patologia. Tra gli analiti più specifici ricercati nei 2ndTT rientrano alcuni acidi organici (acido metilmalonico, acido etilmalonico e acido metilcitrico), alcune acilcarnitine più specifiche (2-metilbutirril-L-carnitina e isovaleril-L-carnitina) e amminoacidi (omocisteina e alloisoleucina). Ognuno di questi analiti è indice della presenza di una specifica condizione patologica. Sono stati analizzati 1633 campioni con un profilo alterato allo SNE e 215 monitoraggi (campioni di pazienti con diagnosi accertata e/o non pediatrici) presso il SS Screening Prenatale e Neonatale, centro di riferimento per Piemonte e Valle d’Aosta: 7 campioni sono stati mandati al follow-up. L’applicazione dei 2ndTT è quindi utile per la diagnosi neonatale precoce, per il controllo dell’andamento della malattia (follow-up) e per l’eventuale trattamento terapeutico da somministrare tempestivamente, poiché questi test hanno la capacità di distinguere patologie che allo screening di primo livello presentano un profilo praticamente identico. Inoltre, l’utilizzo dello stesso cartoncino evita di richiamare la famiglia del neonato e creare in loro ansia immotivata. | File | Dimensione | Formato | |
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