Введение
Практика тестирования младенцев на заболевания
Скрининг новорожденных (НБС) – это программа общественного здравоохранения, направленная на выявление заболеваний у младенцев вскоре после рождения, которые поддаются лечению, но не проявляются клинически в неонатальном периоде. Цель состоит в том, чтобы как можно раньше выявить младенцев, находящихся в группе риска по развитию этих заболеваний, подтвердить диагноз и начать лечение, которое изменит течение болезни и предотвратит или облегчит клинические проявления. НБС начался с открытия того, что фенилкетонурию (ФКУ) можно лечить с помощью диеты, и что для достижения наилучших результатов необходимо раннее вмешательство. Младенцы с ФКУ выглядят здоровыми при рождении, но не способны метаболизировать незаменимую аминокислоту фенилаланин, что приводит к необратимой умственной отсталости. В 1960-х годах Роберт Гатри разработал простой метод, основанный на анализе с использованием бактериального ингибирования, который позволял выявлять высокий уровень фенилаланина в крови вскоре после рождения ребенка. Гатри также впервые предложил собирать кровь на фильтровальной бумаге, которую можно было легко транспортировать, понимая необходимость простой системы для проведения скрининга в больших масштабах. Во всем мире для скрининга новорожденных по-прежнему используется аналогичная фильтровальная бумага. НБС впервые был внедрен в качестве программы общественного здравоохранения в Соединенных Штатах в начале 1960-х годов и распространился на страны по всему миру. Программы скрининга часто реализуются государственными или национальными органами управления с целью скрининга всех новорожденных в пределах их юрисдикции на определенный набор заболеваний, поддающихся лечению. Количество заболеваний, на которые проводится скрининг, определяется каждой юрисдикцией и может значительно варьироваться. Большинство тестов НБС проводятся путем измерения метаболитов или активности ферментов в образцах цельной крови, собранных на фильтровальной бумаге. В некоторые программы НБС включены экспресс-тесты на нарушение слуха с использованием автоматизированной регистрации слуховых вызванных потенциалов мозга и на врожденные пороки сердца с использованием пульсоксиметрии. Младенцы с положительными результатами скрининга проходят дальнейшее обследование, чтобы определить, действительно ли у них есть заболевание, или результат теста был ложноположительным. Последующее обследование обычно координируется генетиками и педиатром или врачом первичной медико-санитарной помощи младенца.
История
Роберту Гатри приписывают значительную роль в пионерском внедрении раннего скрининга на фенилкетонурию в конце 1960-х годов с использованием бактериального ингибирующего анализа (BIA) для измерения уровня фенилаланина в образцах крови, полученных путем прокола пятки новорожденного на второй день жизни на фильтровальной бумаге. Врожденный гипотиреоз стал вторым заболеванием, широко включенным в скрининг в 1970-х годах. Гатри и его коллеги также разработали бактериальные ингибирующие анализы для выявления болезни кленового сиропа и классической галактоземии. Развитие тандемной масс-спектрометрии (МС/МС) в начале 1990-х годов привело к значительному расширению спектра потенциально выявляемых врожденных метаболических заболеваний, которые можно идентифицировать по характерным паттернам аминокислот и ацилкарнитинов. Во многих регионах BIA Гатри был заменен профилями МС/МС, однако фильтровальная бумага, разработанная им, до сих пор используется во всем мире, позволяя ежегодно проводить скрининг миллионов новорожденных. В Соединенных Штатах Американский колледж медицинской генетики рекомендовал единый перечень заболеваний, на которые должны быть обследованы все новорожденные в каждом штате. Они также разработали процесс экспертной оценки, основанный на доказательствах, для последующего добавления заболеваний в этот перечень. Внедрение этого перечня по всей территории США означало, что все новорожденные будут проверяться на одинаковое количество заболеваний. Эта рекомендация не является обязательной для исполнения отдельными штатами, и некоторые штаты могут проводить скрининг на заболевания, не включенные в рекомендуемый перечень. Ранее новорожденные в разных штатах проходили разные объемы скрининга. 24 апреля 2008 года президент Джордж Буш подписал закон "О скрининге новорожденных, спасающем жизни" от 2007 года. Этот закон был принят для повышения осведомленности родителей, медицинских работников и общественности о важности тестирования новорожденных для выявления определенных заболеваний, а также для улучшения, расширения и совершенствования существующих программ скрининга новорожденных на уровне штатов.
Врожденные нарушения метаболизма аминокислот
Скрининг новорожденных зародился благодаря выявлению аминокислотного расстройства – фенилкетонурии (ФКУ), которое легко поддается лечению путем диетической коррекции, но приводит к тяжелой умственной отсталости, если не диагностировано и не лечится своевременно. Роберт Гатри в начале 1960-х годов внедрил тест для новорожденных на ФКУ. Австрия начала проводить скрининг в том же году, а Англия – в 1968 году. К другим врожденным нарушениям метаболизма аминокислот, выявляемым при скрининге новорожденных, относятся тирозинемия и болезнь кленового сиропа.
Расстройства окисления жирных кислот
С появлением тандемной масс-спектрометрии в качестве скринингового инструмента, несколько нарушений окисления жирных кислот были включены в программы скрининга новорожденных. Дефицит ацил-CoA дегидрогеназы средней цепи (MCADD), который был связан с рядом случаев синдрома внезапной детской смерти, стал одним из первых заболеваний, включенных в программы скрининга. MCADD был первым заболеванием, добавленным, когда Соединенное Королевство расширило свою программу скрининга, ранее охватывавшую только фенилкетонурию (PKU). Введение скрининга на нарушения окисления жирных кислот показало снижение заболеваемости и смертности, связанных с этими состояниями, особенно с MCADD. Австралийское исследование выявило снижение на 74% случаев тяжелой метаболической декомпенсации или смерти среди пациентов, у которых MCADD был диагностирован при скрининге новорожденных, по сравнению с теми, у кого заболевание было выявлено клинически до начала скрининга. Исследования, проведенные в Нидерландах и Соединенном Королевстве, показали улучшение результатов лечения при снижении затрат, когда выявление заболевания происходило до появления клинических проявлений. Анализ на оба заболевания можно проводить, используя образцы крови, взятые на стандартную карту для скрининга новорожденных. Скрининг на врожденный гипотиреоз (CH) проводится путем измерения тироксина (T4), тиреотропного гормона (TSH) или их комбинации. Повышенный уровень 17α-гидроксипрогестерона (17α OHP) является основным маркером, используемым при скрининге на врожденную гиперплазию надпочечников (CAH), чаще всего с использованием иммуноферментного анализа, при этом многие программы используют тандемную масс-спектрометрию второго уровня для уменьшения количества ложноположительных результатов. Врожденный гипотиреоз был добавлен во многие программы скрининга новорожденных в 1970-х годах, часто как второе заболевание после фенилкетонурии. Наиболее частой причиной врожденного гипотиреоза является дисгенезия щитовидной железы. После многих лет скрининга новорожденных, заболеваемость врожденным гипотиреозом во всем мире оценивалась в 1:3600 рождений, без явного увеличения в каких-либо конкретных этнических группах. Недавние данные из некоторых регионов показали увеличение заболеваемости, в частности, в штате Нью-Йорк, где она составляет 1:1700. Причины кажущегося увеличения заболеваемости изучались, но объяснение не найдено. Скрининг новорожденных на большое количество гемоглобинопатий проводится путем выявления аномальных паттернов с использованием изоэлектрического фокусирования, которое может обнаруживать различные типы аномальных гемоглобинов. После идентификации гена CFTR, Австралия внедрила двухступенчатую программу тестирования для снижения количества ложноположительных результатов. Образцы с повышенным уровнем IRT затем анализировались молекулярными методами для выявления наличия мутаций, вызывающих заболевание, прежде чем результаты сообщались родителям и медицинским работникам. Муковисцидоз (CF) включен в основной перечень заболеваний, рекомендуемых для включения во все 50 штатов США, а Техас стал последним штатом, внедрившим программу скрининга на муковисцидоз в 2010 году. Альберта стала первой канадской провинцией, внедрившей скрининг на муковисцидоз в 2007 году. Квебек, Нью-Брансуик, Новая Шотландия, Ньюфаундленд и остров Принца Эдуарда не включают муковисцидоз в свои программы скрининга. В Великобритании, а также во многих странах Европейского Союза также проводится скрининг на муковисцидоз.
Расстройства лизосомного хранения
Лизосомные болезни накопления не включаются в программы скрининга новорожденных на регулярной основе. Эта группа заболеваний крайне разнородна, и скрининг целесообразен лишь для небольшой части из примерно 40 известных заболеваний. Аргументы в пользу включения этих болезней в программы скрининга новорожденных связаны с преимуществами раннего лечения (при его доступности), предотвращением длительного и сложного поиска диагноза для семей и предоставлением информации для планирования семьи парам, у которых уже есть ребенок с этим заболеванием. Против включения этих заболеваний, как в целом группы, так и по отдельности, выступают из-за сложностей с достоверным выявлением лиц, которым грозит развитие тяжелой формы заболевания, недостаточной доказанности эффективности методов лечения, а также высокой стоимости и рисков, связанных с некоторыми вариантами терапии. В 2010 году в Австрии была завершена пилотная программа скрининга на четыре лизосомные болезни накопления (болезнь Гоше, болезнь Помпе, болезнь Фабри и болезнь Нимана-Пика) с использованием анонимизированных образцов крови, взятых на фильтровальной бумаге. Полученные данные показали более высокую частоту встречаемости заболеваний, чем ожидалось в популяции, а также выявили ряд случаев с поздним началом заболевания, которые обычно не являются целью программ скрининга новорожденных.
Потеря слуха
Недиагностированная потеря слуха у ребенка может серьезно повлиять на многие сферы развития, включая речь, социальное взаимодействие, эмоциональное состояние, когнитивные способности, успеваемость и профессиональные навыки, любое сочетание которых может негативно сказаться на качестве жизни. Норвегия стала первой страной в Европе, начавшей общенациональный скрининг на тяжелый комбинированный иммунодефицит (ТКИД) в январе 2018 года. Выявление младенцев с ТКИД осуществляется путем обнаружения кругов эксцизии Т-клеточных рецепторов (TREC) с использованием полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР). У младенцев, страдающих ТКИД, количество TREC снижено. ТКИД пока не включен в масштабный скрининг новорожденных по ряду причин. Для этого требуется технология, которая в настоящее время не используется в большинстве лабораторий, проводящих скрининг новорожденных, поскольку ПЦР не применяется для других анализов, входящих в программы скрининга. Наблюдение и лечение пораженных младенцев также требует квалифицированных иммунологов, которых может не хватать в некоторых регионах. Лечение ТКИД – это трансплантация стволовых клеток, которую невозможно провести во всех медицинских центрах. По мере совершенствования методов лечения скрининг новорожденных становится возможным для заболеваний, которые могут получить пользу от раннего вмешательства, но для которых ранее не было доступных методов лечения. Адренолейкодистрофия (АЛД), пероксисомное заболевание с разнообразными клиническими проявлениями, является одним из заболеваний, для раннего выявления пациентов с которым стремятся проводить скрининг. АЛД может проявляться в различных формах, некоторые из которых возникают только у взрослых, что затрудняет принятие решения о включении этого заболевания в программы скрининга. Наиболее эффективным методом лечения является трансплантация стволовых клеток, процедура, сопряженная со значительным риском.
Сбор проб
Скрининг новорожденных чаще всего проводится по образцам цельной крови, собранным на специально разработанной фильтровальной бумаге, первоначально разработанной Робертом Гатри. Фильтровальная бумага обычно прикрепляется к форме, содержащей необходимую информацию о ребенке и родителях. Это включает дату и время рождения, дату и время сбора образца, вес ребенка и гестационный возраст. В форме также указывается информация о том, проводилось ли ребенку переливание крови и какое дополнительное питание он мог получить (полное парентеральное питание). Большинство карт для скрининга новорожденных также содержат контактную информацию врача ребенка на случай, если потребуется повторный скрининг или лечение. В канадской провинции Квебек скрининг новорожденных проводится по образцам цельной крови, как и в большинстве других юрисдикций, а также реализуется добровольная программа скрининга мочи, в рамках которой родители собирают образец на 21-й день жизни и отправляют его в провинциальную лабораторию для анализа на дополнительный набор заболеваний. Образцы для скрининга новорожденных берутся у ребенка между 24 часами и 7 днями после рождения, и рекомендуется, чтобы ребенок хотя бы один раз был накормлен. В отдельных юрисдикциях часто существуют более конкретные требования: некоторые штаты принимают образцы, собранные через 12 часов, а другие рекомендуют подождать до 48 часов жизни или позже. Каждая лаборатория имеет собственные критерии приемлемости образца или необходимости сбора нового. Образцы могут быть взяты в больнице или акушерками. Образцы ежедневно доставляются в лабораторию, ответственную за проведение анализов. В Соединенных Штатах и Канаде скрининг новорожденных является обязательным, при этом родители имеют право в письменной форме отказаться от скрининга, если они этого желают. Во многих регионах скрининг новорожденных является обязательным, с возможностью для родителей отказаться от него в письменном виде, если они не хотят, чтобы их ребенок был обследован. В большинстве стран Европы скрининг новорожденных проводится с согласия родителей. Сторонники обязательного скрининга утверждают, что тест проводится в интересах ребенка и что родители не должны иметь права отказаться от него за своего ребенка. В регионах, где практикуется информированное согласие на проведение процедуры, не отмечается увеличения затрат, снижения числа обследованных детей и случаев заболеваний, включенных в список, у детей, не прошедших скрининг.
Лабораторные испытания
Поскольку программы скрининга новорожденных охватывают ряд состояний, используются различные лабораторные методики, а также прикроватное тестирование на потерю слуха с помощью вызванных слуховых потенциалов и врожденные пороки сердца с помощью пульсоксиметрии. В начале 1960-х годов скрининг новорожденных начался с простых бактериальных ингибирующих тестов для выявления одного заболевания – фенилкетонурии. При использовании этой методики скрининг новорожденных требовал одного теста для обнаружения одного состояния. С расширением доступности масс-спектрометрии технология позволила быстро определять множество ацилкарнитинов и аминокислот из одной пробы крови на фильтровальной бумаге. Это увеличило число состояний, выявляемых при скрининге новорожденных. Ферментные анализы используются для скрининга на галактоземию и дефицит биотинидазы. Иммуноанализы измеряют уровни гормонов щитовидной железы для диагностики врожденного гипотиреоза и 17α-гидроксипрогестерона для диагностики врожденной гиперплазии надпочечников. Молекулярные методы применяются для диагностики муковисцидоза и тяжелого комбинированного иммунодефицита. По состоянию на 2023 год во всем мире было объявлено о многочисленных инициативах с использованием секвенирования нового поколения (NGS), включая геномный универсальный скрининг против редких заболеваний у всех новорожденных (исследование GUARDIAN), BeginNGS и Early Check в США, BabyScreen+ в Австралии, Generation Study от Genomics England, Screen4Care, Baby Detect в Бельгии и PERIGENOMED во Франции. В исследовании 2023 года, охватившем 14 европейских программ скрининга новорожденных, было проведено одно общеевропейское исследование с двумя запланированными пилотными испытаниями в Германии (NEW LIVES) и Италии, а также три инициативы в Италии, три в Нидерландах, две в Испании, одна в Бельгии, одна в Англии, одна в Германии, одна в Греции и одна во Франции. Из 14 инициатив 11 выбрали единый подход NGS для своих исследований: 6 инициатив планируют использовать только секвенирование всего генома (WGS) в качестве первого уровня тестирования для НСН, включая одну, которая также тестирует родителей с помощью секвенирования всего экзома (WES) для облегчения фильтрации вариантов, 3 инициативы используют классические NGS-панели генов, 2 инициативы будут использовать WES и 2 инициативы будут использовать смешанный подход: одна сравнивает WES и секвенирование всего генома (WGS), а другая – WES, WGS и классические NGS-панели генов. и Американского колледжа медицинской генетики.
Лабораторные показатели
Программы скрининга новорожденных участвуют в программах контроля качества, как и любая другая лаборатория, но с некоторыми важными отличиями. Значительная часть успеха программ скрининга новорожденных зависит от фильтровальной бумаги, используемой для сбора образцов. Первоначальные исследования с использованием теста Роберта Гатри на фенилкетонурию (ФКУ) показали высокие показатели ложноположительных результатов, которые связывали с неудачно выбранным типом фильтровальной бумаги. Этот источник вариаций был устранен в большинстве программ скрининга новорожденных благодаря стандартизации утвержденных источников фильтровальной бумаги для использования в скрининге новорожденных. В большинстве регионов карточку для скрининга новорожденных (которая содержит демографические данные и прикрепленную фильтровальную бумагу для сбора крови) предоставляет организация, проводящая тестирование, чтобы исключить вариации, связанные с этим источником. Краткосрочный пилотный проект по тестированию в Калифорнии в 2003 и 2004 годах продемонстрировал стоимость отказа от тестирования новорожденных на редкие заболевания. В ходе пилотной программы Закари Уайвилл и Закари Блэк родились с одним и тем же заболеванием, однако в больнице, где родился Уайвилл, проводили тестирование только на четыре заболевания, установленные законом штата, а Блэк родился в больнице, участвующей в пилотной программе. Заболевание Уайвилла не было обнаружено более шести месяцев, в течение которых произошло необратимое повреждение, в то время как заболевание Блэка лечили диетой и витаминными добавками. Обе семьи стали сторонниками расширения неонатального скрининга и выступили в поддержку расширения тандемной масс-спектрометрии (МС/МС) для тестирования новорожденных на редкие заболевания. К августу 2004 года был принят закон о бюджете штата Калифорния, требующий использования тандемной масс-спектрометрии для тестирования на более чем 30 генетических заболеваний и предусматривающий финансирование. В настоящее время в Калифорнии скрининг новорожденных является обязательным для всех младенцев и включает тестирование на 80 врожденных и генетических заболеваний.
Ограничения государственного бюджета
Введение тандемной масс-спектрометрии (МС/МС) в качестве скрининга часто требует значительных первоначальных затрат. Когда штаты решают внедрять собственные программы, начальные расходы на оборудование, обучение и новый персонал могут быть существенными. Более того, МС/МС предоставляет только результат скрининга, а не подтверждающий. Для подтверждения необходимо дальнейшее исследование с использованием более сложных технологий или процедур, таких как ГХ/МС, ферментные анализы или ДНК-тесты. Это, в свою очередь, увеличивает финансовую нагрузку и отнимает у врачей драгоценное время. Чтобы избежать хотя бы части первоначальных затрат, некоторые штаты, например, Миссисипи, предпочли заключить контракты с частными лабораториями для расширенного скрининга. Другие выбрали создание региональных партнерств, разделяя затраты и ресурсы. Однако для многих штатов скрининг стал неотъемлемой частью системы здравоохранения, которую нельзя или нежелательно легко заменить. Таким образом, первоначальные затраты могут быть трудно оправдать штатам с ограниченным бюджетом. Стоимость скрининга также возросла в последние годы по мере роста расходов на здравоохранение и добавления МС/МС в программы скрининга все большим количеством штатов. (См. Отчет о сумме сборов за скрининг новорожденных, 2001–2005 гг.) Средства, затрачиваемые на эти программы, могут сократить ресурсы, доступные для других потенциально спасающих жизни программ. В 2006 году было рекомендовано исключить одно заболевание – дефицит короткоцепочечной ацил-КоА дегидрогеназы (SCAD) – из программ скрининга из-за "ложной связи между SCAD и симптомами". Однако другие исследования показали, что расширенный скрининг может быть экономически эффективным (см. отчет ACMG, страницы 94–95, и статьи, опубликованные в журнале Pediatrics). Сторонники часто ссылаются на подобные исследования, пытаясь убедить законодательные органы штатов в необходимости расширения скрининга.
Сокращение обязательных тестов
Расширение новорожденного скрининга также вызывает возражения у некоторых медицинских работников, которые обеспокоены тем, что может быть недоступен эффективный последующий мониторинг и лечение, что ложноположительные результаты скрининга могут причинить вред, а также вопросами информированного согласия. Недавнее исследование, проведенное Genetic Alliance и партнерами, показывает, что общение между медицинскими работниками и родителями может играть ключевую роль в минимизации потенциального вреда при получении ложноположительного результата. Результаты этого исследования также показали, что родители считают новорожденный скрининг полезным и необходимым инструментом для профилактики заболеваний, поддающихся лечению. Для решения проблемы ложноположительных результатов исследователи из Университета Мэриленда в Балтиморе и Genetic Alliance разработали памятку, помогающую медицинским работникам общаться с родителями о положительном результате скрининга.
Секретные генетические исследования
В некоторых странах также возникли споры по поводу сбора и хранения образцов крови или ДНК государственными учреждениями в ходе стандартного неонатального скрининга. В Соединенных Штатах стало известно, что в Техасе без ведома и согласия родителей были собраны и сохранены образцы крови и ДНК миллионов новорожденных. Эти образцы впоследствии использовались штатом для генетических экспериментов и создания базы данных для каталогизации всех образцов/новорожденных. По состоянию на 2009 год образцы, полученные без согласия родителей в период с 2002 по 2009 год, подлежали уничтожению после урегулирования “судебного иска, поданного родителями против Департамента здравоохранения Техаса и Техасского университета A&M за тайное хранение и проведение исследований с образцами крови новорожденных”. Подобный судебный иск был подан против штата Миннесота. Более 1 миллиона образцов крови новорожденных были уничтожены в 2011 году, “когда Верховный суд штата установил, что хранение и использование кровяных пятен сверх объема неонатального скрининга нарушает законы штата о генетической конфиденциальности”. Штат был обязан выплатить почти 1 миллион долларов в качестве гонораров адвокатов 21 семье, инициировавшей иск. Организация, выступающая против исследований данных неонатального скрининга без согласия родителей, – это Совет граждан за свободу здравоохранения, которая считает, что неонатальный скрининг на “определенный набор генетических заболеваний новорожденных” – это принципиально иное дело, чем хранение данных или образцов ДНК на неопределенный срок для “их использования в генетических исследованиях без ведома или согласия родителей”.
Биоэтика
По мере обсуждения дополнительных тестов для включения в панели возникают проблемы. Многие задаются вопросом, соответствует ли расширенное тестирование требованиям, необходимым для оправдания этих дополнительных анализов. Многие из новых заболеваний, которые проверяются, редки и не имеют известного лечения, а некоторые болезни не требуют лечения до более позднего возраста. Исследования показывают, что чем реже заболевание и чем больше заболеваний тестируется, тем выше вероятность ложноположительных результатов. Это вызывает опасения, поскольку период новорожденности – критически важное время для установления связи между родителями и ребенком, и было отмечено, что десять процентов родителей, чьим детям был поставлен ложноположительный диагноз, продолжали беспокоиться о хрупкости и/или болезненности ребенка, даже если это не соответствовало действительности, что потенциально могло помешать формированию родительской привязанности. В результате некоторые родители могут начать отказываться от скрининга новорожденных. Многие родители также обеспокоены тем, что происходит с образцами крови их детей после скрининга. Изначально образцы брались для выявления предотвратимых заболеваний, но с развитием технологий геномного секвенирования многие образцы сохраняются для идентификации ДНК и проведения исследований, что увеличивает вероятность отказа родителей от скрининга новорожденных, считающих хранение образцов формой исследования, проводимого над их ребенком.