Тест Гатри

Тест Гатри — это скрининговое лабораторное исследование, направленное на выявление наследственных нарушений обмена веществ у новорождённых, в первую очередь фенилкетонурии. Метод основан на определении уровня фенилаланина в капле крови, высушенной на фильтровальной бумаге. Разработан американским микробиологом Робертом Гатри (Robert Guthrie) в начале 1960-х годов и стал первым массовым скрининговым тестом для новорождённых в мире.

История

Предпосылки создания

До середины XX века фенилкетонурия (ФКУ) оставалась тяжёлым наследственным заболеванием, приводящим к необратимой умственной отсталости. В 1953 году немецкий врач Хорст Биккель (Horst Bickel) впервые показал, что соблюдение строгой диеты с низким содержанием фенилаланина может предотвратить развитие симптомов у детей с ФКУ. Однако для успешного лечения требовалось диагностировать заболевание в первые недели жизни, до появления клинических проявлений. Существовавшие на тот момент методы определения фенилаланина (например, хроматография) были трудоёмкими, дорогими и непригодными для массового обследования.

Разработка метода

Роберт Гатри, чей сын и племянница страдали умственной отсталостью, заинтересовался возможностью ранней диагностики метаболических нарушений. В 1961 году он опубликовал описание простого и дешёвого теста, основанного на ингибировании роста бактерий Bacillus subtilis фенилаланином. В ходе теста капля крови из пятки новорождённого наносилась на фильтровальную бумагу, высушивалась и затем помещалась на агаровую среду, содержащую β-2-тиенилаланин — ингибитор роста бактерий. Если в образце крови присутствовал повышенный уровень фенилаланина, он нейтрализовал ингибитор, и вокруг бумажного диска наблюдался рост бактерий. Размер зоны роста коррелировал с концентрацией аминокислоты.

Внедрение в практику

В 1963 году в США началось массовое скрининговое тестирование новорождённых с использованием теста Гатри. К концу 1960-х годов метод был внедрён в большинстве штатов, а также в ряде стран Европы, включая Великобританию, Германию и Францию. В СССР тест Гатри начал применяться с 1970-х годов, однако массовый неонатальный скрининг на фенилкетонурию был введён только в 1993 году. К началу XXI века тест Гатри был вытеснен более точными методами, такими как тандемная масс-спектрометрия (ТМС), однако принцип сбора крови на фильтровальную бумагу остаётся стандартом для неонатального скрининга во многих странах.

Принцип метода

Биологическая основа

Тест Гатри относится к категории бактериальных ингибиторных тестов. В основе лежит способность фенилаланина, содержащегося в крови новорождённого, подавлять действие β-2-тиенилаланина — аналога фенилаланина, который блокирует рост бактерий Bacillus subtilis. В норме концентрация фенилаланина в крови низкая, и бактерии не растут. При фенилкетонурии уровень фенилаланина значительно повышен, что позволяет бактериям размножаться.

Процедура проведения

1. Забор крови: через 3–5 дней после рождения (у недоношенных — на 7–10-й день) из пятки новорождённого берётся несколько капель крови.
2. Нанесение на бланк: кровь наносится на специальный фильтровальный бланк (чаще всего марки Schleicher & Schuell 903), который затем высушивается в течение 2–4 часов при комнатной температуре.
3. Подготовка образца: из высушенного пятна вырубается диск диаметром 3–6 мм.
4. Инкубация: диск помещается на агаровую среду, содержащую Bacillus subtilis и β-2-тиенилаланин. Чашки Петри инкубируются при 37 °C в течение 16–24 часов.
5. Оценка результата: измеряется диаметр зоны роста бактерий вокруг диска. Результат сравнивается с контрольными образцами с известной концентрацией фенилаланина.

Интерпретация

• Отрицательный результат: отсутствие или минимальный рост бактерий (концентрация фенилаланина < 2 мг/дл) — норма.
• Положительный результат: зона роста диаметром более 2–3 мм (концентрация фенилаланина > 4 мг/дл) — подозрение на фенилкетонурию. Требуется подтверждающее тестирование (например, количественное определение аминокислот методом хроматографии или масс-спектрометрии).

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Простота и дешевизна: не требует сложного оборудования, может проводиться в лабораториях с минимальным оснащением.
• Масштабируемость: позволяет одновременно тестировать сотни образцов.
• Малый объём крови: достаточно нескольких капель, что минимизирует травматизацию новорождённого.
• Долговременное хранение: высушенные образцы крови могут храниться при комнатной температуре до нескольких недель без потери активности.

Недостатки

• Низкая специфичность: возможны ложноположительные результаты (например, при транзиторной гиперфенилаланинемии у недоношенных детей).
• Ограниченный охват: тест Гатри выявляет только фенилкетонурию и некоторые другие нарушения обмена аминокислот (например, тирозинемию, болезнь кленового сиропа), но не пригоден для скрининга большинства других наследственных заболеваний.
• Субъективность оценки: размер зоны роста может варьировать в зависимости от качества агара, времени инкубации и квалификации лаборанта.
• Зависимость от времени забора: тест наиболее информативен при заборе крови на 3–5-й день жизни; ранний забор (до 24 часов) может дать ложноотрицательный результат из-за низкого уровня фенилаланина.

Применение

Неонатальный скрининг

Тест Гатри стал основой для массового скрининга новорождённых на фенилкетонурию в 1960–1990-х годах. В СССР и России его применяли до внедрения тандемной масс-спектрометрии в 2006–2010 годах. В настоящее время в России неонатальный скрининг проводится методом ТМС, который позволяет выявлять до 36 наследственных заболеваний (включая фенилкетонурию, муковисцидоз, галактоземию, гипотиреоз и другие). Однако в некоторых странах с низким уровнем дохода тест Гатри до сих пор используется как основной скрининговый метод.

Эпидемиологические исследования

Тест Гатри применялся для оценки распространённости фенилкетонурии в разных популяциях. По данным Всемирной организации здравоохранения, частота заболевания составляет в среднем 1 случай на 10 000–15 000 новорождённых, с вариациями: в Ирландии — 1 на 4 500, в Финляндии — 1 на 200 000.

Хранение биологических образцов

Высушенные образцы крови, полученные в ходе теста Гатри, часто хранятся в биобанках. Они используются для ретроспективных исследований, например, для выявления генетических мутаций или инфекционных заболеваний (в том числе ВИЧ, гепатита) у новорождённых. В некоторых странах (например, в США) такие образцы могут храниться десятилетиями, что вызывает этические дискуссии о конфиденциальности и информированном согласии.

Эволюция метода

Вытеснение тандемной масс-спектрометрией

С конца 1990-х годов тест Гатри постепенно уступает место тандемной масс-спектрометрии (ТМС), которая позволяет одновременно определять десятки метаболитов (аминокислот, ацилкарнитинов) в одном образце крови. ТМС обладает значительно более высокой чувствительностью и специфичностью, а также позволяет выявлять широкий спектр наследственных заболеваний (более 50). В России с 2006 года ТМС является основным методом неонатального скрининга.

Современные модификации

Несмотря на вытеснение, принцип высушенной капли крови (Dried Blood Spot, DBS), разработанный Гатри, остаётся стандартом для сбора и транспортировки образцов в неонатальном скрининге. Современные методы (например, флуоресцентные тесты, иммуноферментный анализ) также используют DBS, но не требуют бактериальных культур.

Значение

Тест Гатри стал прорывом в профилактике наследственных заболеваний. Благодаря его внедрению в 1960–1970-х годах тысячи детей с фенилкетонурией получили возможность своевременного лечения и избежали тяжёлой умственной отсталости. Метод продемонстрировал эффективность массового скрининга новорождённых и заложил основы для современных программ неонатального скрининга, которые сегодня охватывают миллионы детей по всему миру. В 2012 году Роберт Гатри был посмертно удостоен премии Ласкера за вклад в общественное здравоохранение.

Источники

• Guthrie R., Susi A. A simple phenylalanine method for detecting phenylketonuria in large populations of newborn infants // Pediatrics. — 1963. — Vol. 32. — P. 338–343.
• Bickel H., Gerrard J., Hickmans E. M. Influence of phenylalanine intake on phenylketonuria // The Lancet. — 1953. — Vol. 262, № 6790. — P. 812–813.
• Национальный проект «Здоровье»: неонатальный скрининг в Российской Федерации. — М.: Министерство здравоохранения РФ, 2006.
• World Health Organization. Screening for phenylketonuria: report of a WHO meeting. — Geneva: WHO, 1997.
• Levy H. L. Newborn screening for phenylketonuria: a historical perspective // Journal of Inherited Metabolic Disease. — 2010. — Vol. 33, № 1. — P. 1–5.