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Publicação
Epidemiology of rare diseases detected by newborn screening
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Resumo(s)
O Programa Nacional de Rastreio Neonatal (PNRN) identifica recém-nascidos (RNs) com doenças raras
através de rastreio nacional. Iniciou-se em 14 de maio de 1979, no Porto, no Instituto de Genética
Médica. À data, o Programa era designado de Diagnóstico Precoce e rastreava fenilcetonúria (PKU),
tendo ficado conhecido como o “teste do pezinho”. Ao longo dos anos, o painel de condições rastreadas
foi expandido para as atuais 28 doenças e permitiu o diagnóstico de mais de 2400 recém-nascidos
afetados.
É na Unidade de Rastreio Neonatal, Metabolismo e Genética (URN) do Instituto Nacional de Saúde
Doutor Ricardo Jorge (INSA), hoje o laboratório nacional de referência para o diagnóstico de doenças
raras, que se processam cerca de 350 amostras diárias provenientes de todo o território nacional. O
rastreio neonatal pretende identificar precocemente doenças raras tratáveis, de origem genética e cujo
tratamento atempado previne sequelas permanentes e devolve qualidade e esperança de vida ao bebé. O
PNRN, apesar de se tratar de um programa de caráter voluntário apresenta uma taxa de cobertura de
aproximadamente 100% dos RNs, o que reflete anos de sensibilização de profissionais de saúde e
famílias. Atualmente, são rastreadas: 24 Doenças Hereditárias do Metabolismo (DHM), Hipotiroidismo
Congénito, Fibrose Quística, Anemia das Células Facilformes e Atrofia Muscular Espinhal (estudo
piloto em curso).
Relativamente às DHM, o foco deste trabalho, são classificadas em quatro grupos: Aminoacidopatias,
Doenças do Ciclo da Ureia (DCU), Acidúrias Orgânicas (AO) e Doenças da b-oxidação Mitocondrial
de Ácidos Gordos (DbMAG). Embora individualmente raras, estas doenças são coletivamente comuns,
na sua maioria de herança autossómica recessiva e beneficiam da identificação e tratamento precoces de
forma a evitar o início dos sintomas, prevenindo complicações associadas à história natural das
patologias e melhorando o prognóstico geral.
Em termos práticos, o rastreio neonatal consiste no estudo uma amostra de sangue seco ou dried blood
spots (DBS) num papel de filtro, também conhecido como “cartão de Guthrie”. A colheita da amostra
é feita através de uma “picada” no calcanhar do RN (“teste do pezinho”) e transferência do sangue para
o papel de filtro de modo a preencher a totalidade de pelo menos dois círculos do “cartão de Guthrie”
de ambos os lados. Os cartões estão distribuídos em unidades de saúde por todo o país e são enviados
por Correios (CTT) para o laboratório nacional. A recolha é feita entre o 3º e 6º dia de vida do bebé,
com pelo menos 48h de alimentação, idealmente, por se tratar do período em que os biomarcadores
estudados apresentam maior valor diagnóstico. Contudo, é recomendado que todos os recém-nascidos
realizem a colheita mesmo que estas condições não se verifiquem. As amostras colhidas em território
nacional são posteriormente enviadas para a URN onde são analisadas.
Em 2004, a Unidade de Rastreio Neonatal alargou o rastreio, também conhecido como o rastreio
alargado, utilizando tecnologia de espectrometria de massa em tandem (MS/MS) para testar
aminoácidos e acilcarnitinas. Esta introdução, implementada após estudo piloto (2004-2006),
revolucionou o PNRN e permitiu o rastreio de um maior número de DHM e maior capacidade de
processamento de amostras. Ao longo dos anos, foram adicionados second tier tests (2TT) ou testes de
segunda linha para Tirosinemia tipo I, Acidúria Metilmalónica e Propiónica, Homocistinúria Clássica e
Acidúria Isovalérica, aumentando a sensibilidade e especificidade destes rastreios. Ajustes dos cut-offs
e/ou biomarcadores foram realizados mediante estudo dos indicadores de monitorização do programa.
O objetivo deste trabalho é estabelecer a epidemiologia das doenças metabólicas rastreadas na era do
rastreio alargado (2004-2022) e avaliar o impacto do 2TT no PNRN. Adicionalmente, são apresentados
casos maternos, perfis moleculares de indivíduos com DHM e são abordados os padrões moleculares de
algumas patologias na população portuguesa. De 2004 a 2022, 1764830 recém-nascidos foram estudados com MS/MS, através da medição de
aminoácidos e acilcarnitinas como butiril ésteres. Os 2TT foram realizados quando aplicável. Os RNs
com perfis indicativos de uma DHM foram reportados a um Centro de Tratamento de Referência (CTR).
Posteriormente, os doentes foram submetidos a testes de confirmação bioquímica numa amostra
diferente. O estudo molecular para confirmação diagnóstica foi realizado mediante prescrição médica,
recorrendo a sequenciação Sanger ou sequenciação de nova geração para estabelecimento de relações
genótipo-fenótipo. De modo a completar informação, no âmbito deste trabalho procedeu-se ao
levantamento de registos físicos e informáticos da população em estudo, posteriormente compilados
num único documento, assim como estudo molecular de casos pendentes com consentimento informado
positivo.
Na população estudada foram detetados 677 casos de DHM, resultando numa prevalência ao nascimento
estimada global de 1:2607 recém-nascidos. 45% das doenças identificadas são DbMAG, 34% são
Aminoacidopatias, 17% AO e 4% DCU. A doença com maior número de casos é o défice das
desidrogenases de cadeia média, com 240 casos, seguida de 154 casos de fenilcetonúria. Realizou-se
uma análise comparativa entre prevalências ao nascimento obtidas a nível nacional com revisões da
literatura. Adicionalmente, foram também identificadas doenças não pertencentes ao painel de doenças
estudadas, nomeadamente défice de holocarboxilase sintetase, défice da β-cetotiolase, Síndorme de
Brown–Vialetto Van Laere, défice mitocondrial da proteína trifuncional, défice de carnitinaacilcarnitina translocase, identificadas como diagnósticos diferenciais de outras patologias rastreadas.
São explorados também diagnósticos de galactosemia clássica, défice de ornitina transcarbamilase e
défice mitocondrial do transportador de folatos, descobertas acessórias ao rastreio. Na totalidade
identificaram-se 2636 falsos positivos e 8 falsos negativos, cujas causas foram identificadas e estudadas.
A introdução do 2TT permitiu um decréscimo no número de falsos positivos para múltiplas doenças.
Foram também estabelecidos padrões moleculares para 9 doenças do painel nacional e identificadas 49
variantes candidatas a nova mutação, por se tratar de alterações genéticas não reportadas previamente.
Complementarmente, foram detetados 59 casos maternos, diagnosticados devido a alterações no rastreio
dos seus bebés, que embora não sejam um principal objetivo do PNRN permitem a adoção de medidas
que visam a melhoria da qualidade de vida materna e planeamento familiar.
É evidente que o PNRN sofreu avanços significativos desde o estudo piloto para o rastreio neonatal
alargado (2004-2006), contribuindo para diagnósticos precoces e com efeitos transformadores na saúde
dos RNs e, potencialmente as suas famílias. A média de resposta de 10,2 dias espelha uma resposta
eficiente e precoce que permite encaminhar brevemente doentes para CTR, onde é feito um
acompanhamento abrangente e adequado a cada patologia.
Este estudo reforça o impacto da MS/MS no rastreio neonatal como ferramenta de saúde pública, assim
como o impacto positivo dos 2TT, com um aumento na sensibilidade e especificidade, e melhoria do
valor preditivo positivo (VPP).
Foi possível avançar a possibilidade de integração de novas doenças no programa de rastreio,
especificamente DHM passíveis de serem identificadas com a atual técnica e existentes na população
portuguesa. Realizou-se também a identificação de associações étnicas para algumas doenças do
rastreio, o que permitirá a adoção de medidas direcionadas de planeamento familiar e aconselhamento
genético. Adicionalmente, é de realçar que Portugal apresenta um rastreio com elevado número de
patologias, e que serve uma percentagem extremamente significativa e representativa da população de
doentes com DHM. Estes dados mostram a eficiência e robustez do rastreio neonatal para DHM em
Portugal e aumentam o conhecimento existente nesta área de científica tão vasta, mas ainda pouco
estudada.
É expectável que fatores modificadores da população (como migrações, crises de refugiados), avanços
tecnológicos e científicos sejam elementos motivadores de mudança na área do rastreio neonatal. É
também previsível que no futuro, a metodologia de rastreio envolva sequenciação de nova geração e/ou rastreio genético. Espera-se, também, que estudos como este promovam a investigação em doenças raras
e sensibilizem a comunidade científica, médica e população para a importância de iniciativas nacionais
de rastreio precoce, visto que têm o potencial de devolver esperança aos doentes e às suas famílias.
The Portuguese Neonatal Screening Programme (PNSP) identifies patients with rare diseases through nationwide screening. Currently covering approximately 100% of neonates, 28 disorders are screened, amongst which are 24 Inborn Errors of Metabolism (IEM). In 2004, the Newborn Screening Unit expanded neonatal screening, using tandem mass spectrometry (MS/MS) technology to test for amino acids and acylcarnitines. This revolutionized the PNSP and allowed screening an increased number of IEM. Throughout the years, second tier testing (2TT) for Tyrosinaemia type I, Methylmalonic and Propionic Acidaemias, Classic Homocystinuria and Isovaleric Acidaemia were added, increasing sensitivity and specificity. The aim of this work is to establish the epidemiology of metabolic diseases screened and evaluate the impact of 2TT in PNSP. From 2004 to 2022, 1,764,830 neonates were screened with MS/MS. Neonatal screening is performed in dried blood spot samples, through the measurement of amino acids and acylcarnitines as butyl esters. 2TT was performed when applicable. Newborns with profiles indicating an IEM were reported to a Reference Treatment Center (RTC). Subsequently, patients were subjected to biochemical confirmation tests in a different sample. Molecular study for diagnostic confirmation was performed and 677 cases of IEM were identified, yielding an overall estimated birth prevalence of 1:2607 newborns. The introduction of 2TT allowed the decrease in the number of false positives for multiple disorders. Additionally, 59 maternal cases were detected. This study reinforces the transforming role of MS/MS in NBS. The positive impact of 2TT is clear, with an increase in the sensitivity and specificity, and improved the positive predictive value (PPV). This data shows the efficiency and robustness of neonatal screening for IEM in Portugal and furthers the available information on rare metabolic disorders. It is evident the PNSP experienced significant advances since the pilot study for expanded newborn screening (2004-2006), contributing to early, efficient and life-changing diagnoses.
The Portuguese Neonatal Screening Programme (PNSP) identifies patients with rare diseases through nationwide screening. Currently covering approximately 100% of neonates, 28 disorders are screened, amongst which are 24 Inborn Errors of Metabolism (IEM). In 2004, the Newborn Screening Unit expanded neonatal screening, using tandem mass spectrometry (MS/MS) technology to test for amino acids and acylcarnitines. This revolutionized the PNSP and allowed screening an increased number of IEM. Throughout the years, second tier testing (2TT) for Tyrosinaemia type I, Methylmalonic and Propionic Acidaemias, Classic Homocystinuria and Isovaleric Acidaemia were added, increasing sensitivity and specificity. The aim of this work is to establish the epidemiology of metabolic diseases screened and evaluate the impact of 2TT in PNSP. From 2004 to 2022, 1,764,830 neonates were screened with MS/MS. Neonatal screening is performed in dried blood spot samples, through the measurement of amino acids and acylcarnitines as butyl esters. 2TT was performed when applicable. Newborns with profiles indicating an IEM were reported to a Reference Treatment Center (RTC). Subsequently, patients were subjected to biochemical confirmation tests in a different sample. Molecular study for diagnostic confirmation was performed and 677 cases of IEM were identified, yielding an overall estimated birth prevalence of 1:2607 newborns. The introduction of 2TT allowed the decrease in the number of false positives for multiple disorders. Additionally, 59 maternal cases were detected. This study reinforces the transforming role of MS/MS in NBS. The positive impact of 2TT is clear, with an increase in the sensitivity and specificity, and improved the positive predictive value (PPV). This data shows the efficiency and robustness of neonatal screening for IEM in Portugal and furthers the available information on rare metabolic disorders. It is evident the PNSP experienced significant advances since the pilot study for expanded newborn screening (2004-2006), contributing to early, efficient and life-changing diagnoses.
Descrição
Tese de Mestrado, Biologia Humana e Ambiente, 2024, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
Palavras-chave
Programa Nacional de Rastreio Neonatal (PNRN) Rastreio neonatal Doenças Hereditárias do Metabolismo (DHM) Espetrometria de massa em tandem (MS/MS) Testes de segunda linha (2TT) Teses de mestrado - 2024