Im Folgenden werden Ziele des Neugeborenen-Screenings, sowie die Durchführung der Untersuchung in Klinik und Labor erläutert.

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1 GEBURTSHILFE UND NEONATOLOGIE Screening-Untersuchungen bei Neugeborenen neue Aspekte Rainer Rossi Die Einführung des Neugeborenen-Screenings vor mehr als drei Jahrzehnten kann als Meilenstein auf dem Weg eines erfolgreichen Massenscreenings gewertet werden; durch moderne Analyseverfahren ist der Umfang des Untersuchungsprogramms bis heute stark ausgeweitet worden. Wesentliche Eckpunkte und Neuerungen des aktuellen Neugeborenen-Screenings werden im Folgenden vorgestellt. Die Früherkennung der konnatalen Hypothyreose und der Phenylketonurie hat es ermöglicht, betroffene Patienten nicht nur präsymptomatisch zu identifizieren, sondern sie einer einfachen und für die Vermeidung einer schweren geistigen Behinderung effektiven Therapie zuzuführen. In den folgenden Jahren ist die Suche nach weiteren behandelbaren Erkrankungen hinzugekommen. Zuletzt ist sie methodisch um die Tandem-Massenspektrometrie (TMS) erweitert worden, die nicht nur eine Vereinfachung der Analytik, sondern nochmals eine erhebliche Ausweitung des Screeningumfanges ermöglicht hat. Soll ein solches erweitertes Screening auch künftig allen Anforderungen eines qualitätsgesicherten Un-tersuchungsprogramms unter Einhaltung datenschutzrechtlicher Prinzipien entsprechen, müssen Ziele und Umfang des Screenings, seine Durchführung sowie die Grundlagen der Therapie der identifizierten Erkrankungen feststehen. Zur verbindlichen Formulierung dieser Festlegungen hat die Deutsche Gesellschaft für Kinderheilkunde und Jugendmedizin (DGKJ) eine nationale Screeningkommission gegründet, deren Mitglieder sich aus verschiedenen pädiatrischen Fachgesellschaften rekrutieren. Diese Kommission hat in den letzten Jahren verschiedene Stellungnahmen und zuletzt eine Richtlinie erarbeitet (1 4), die Grundlage dieses Artikels sind. Die Realisierung dieser letzten Richtlinie zum Screeningumfang ist derzeit noch nicht gesichert, da ihre Übernahme in die Kinderrichtlinien und somit ihre Finanzierung durch den Bundesausschuss der Ärzte und Krankenkassen noch nicht erfolgt ist; dies hat die Gesundheitskonferenz der Länder (GMK) auf ihrer Sitzung im Juli 2003 angemahnt. Im Folgenden werden Ziele des Neugeborenen-Screenings, Zielkrankheiten sowie die Durchführung der Untersuchung in Klinik und Labor erläutert. Ziele Das endokrine und metabole Screening im Neugeborenenalter unterliegt den folgenden Grundbedingungen: Ziel des neonatalen Screenings ist eine normale oder zumindest weitgehend unbeeinträchtigte Entwicklung eines von einer gegebenen endokrinen oder metabolen Erkrankung betroffenen Neugeborenen. Ein solches Screening muss für alle Neugeborenen verfügbar sein. Gesucht wird nach Erkrankungen, die durch die klinische Untersuchung eines Kindes nicht erfassbar sind. Für jede der Einzelerkrankungen muss es eine sichere Identifikationsmöglichkeit bei niedriger Rate an falsch positiven Befunden geben. Ein definiertes Instrumentarium für die erforderliche Konfirmationsdiagnostik muss vorhanden sein. Weiterhin muss eine gesicherte therapeutische Perspektive für die gegebene Erkrankung existieren, die das Outcome entscheidend verbessert. Die benutzten Abläufe müssen geeignet sein, die im neonatalen Screening als pathologisch identifizierten Neugeborenen so weiterzuverfolgen, dass sie einer Konfirmationsdiagnostik und einer Therapie zugeführt werden können. Es muss eine sowohl unter epidemiologischen als auch unter individuellen Aspekten geeignete Dokumentation festgeschrieben sein. Hinzuweisen ist darauf, dass das Neugeborenen-Screening keine rein diagnostische Maßnahme darstellt, sondern eine medizinische Vorsorgestrategie, die die gesamte überwiegend gesunde Gruppe der Neugeborenen betrifft. Wie in jedem Screening-Prozess kann eine unsachgemäße Durchführung auch hier hohe Folgelasten verursachen. Nach allen internationalen Richtlinien und Konventionen soll deshalb die Durchführungssteuerung und Finanzierung des Screenings nur nach definierten und verbindlichen Richtlinien erfolgen. Neugeborenen-Screening ist eine medizinische Komplexleistung, die nur in integrierten Versorgungsstrukturen zum gewünschten Gesamterfolg führen kann. In den Screeningprozess sind daher von vornherein neben den medizinischen Maßnahmen auch Instrumente der Qualitätssicherung einzuplanen. Dazu gehört die systematische Dokumentation von Erfassungsraten, Ergebnissen der Konfirmationsdiagnostik sowie die Dokumentation von Therapie und Therapieerfolg für jedes betroffene Kind. 114

2 Wie in jedem medizinischen Präventionsprogramm ist die Teilnahme freiwillig. Es bedarf jedoch einer intensiven Aufklärung und Begründung an die einzelnen Eltern, warum die Screeninguntersuchungen sinnvoll sind und die Teilnahme eines jeden Neugeborenen unbedingt anzustreben ist. Neben dem informed consent zur Durchführung des Screenings, den die Eltern eines jeden Neugeborenen zum Ausdruck bringen müssen, ist auch im Weiteren Datentransparenz von großer Bedeutung. So sollten die einzelnen Labore ihre Recalldaten, die Rate pathologischer Befunde und die Anzahl letztlich konfirmierter Erkrankungen dokumentieren und vorlegen können. Da das Ziel aber die Betreuung eines Kindes mit einer endokrinen oder metabolischen Erkrankung ist, muss darüber hinaus individuell und unter epidemiologischen Gesichtspunkten dokumentiert werden, dass betroffene Kinder tatsächlich unverzüglich einer Therapie zugeführt worden sind und zu welchem Behandlungsergebnis dies geführt hat. Allein derartige Daten sind in der Lage, langfristig die Sinnhaftigkeit eines jeden Screening-Prozesses zu dokumentieren. Zielkrankheiten Ursprüngliche Zielkrankheiten des neonatalen Screenings waren zum einen die Hypothyreose, zum anderen die Phenylketonurie. Erste Erweiterungen dieses ursprünglichen Screeningumfanges haben dann die Früherkennung der Galaktosämie, der Biotinidase-Defizienz und des adrenogenitalen Syndroms ermöglicht (s. Tab. 1). Durch die methodische Neuentwicklung der Tandem-Massenspektrometrie und ihre Anwendung auf das Neugeborenen-Screening ist es möglich geworden, Fettsäureoxidationsstörungen, Organoazidurien und Carnitin-Transportdefekte ebenfalls im neonatalen Screening zu erfassen. Im Folgenden wird kurz auf einzelnen Erkrankungen eingegangen. Hypothyreose Die Hypothyreose ist mit einer Häufigkeit von 1: :4.000 die häufigste der im Neugeborenen-Screening gesuchten Erkrankungen. Unbehandelte Neugeborene mit dieser Erkrankung entwickeln eine schwere geistige Behinderung. In der Neonatalperiode haben sie einen verlängerten und verstärkten Neugeborenenikterus sowie eine Trinkschwäche. Entscheidend ist, dass die Prognose der kongenitalen Hypothyreose direkt mit dem Alter bei Therapiebeginn korreliert ist: Erfolgt der Therapiebeginn innerhalb von 14 Tagen nach der Geburt, ist nicht mit einer Einschränkung des späteren Intelligenzquotienten zu rechnen. Eine Verzögerung über einen Zeitraum von sechs Wochen hinaus bedeutet bereits eine deutliche Einschränkung der mentalen Entwicklung. Die Therapie besteht in einer lebenslangen Substitution von Schilddrüsenhormon in physiologischen Dosen. Frühzeitig behandelt haben betroffene Kinder eine exzellente Prognose (5). Der entscheidende Messparameter ist das Schilddrüsen-stimulierende Hormon (TSH). Eine Erhöhung auf über 15 me/ml gilt in der Regel als kontrollbedürftig, eine solche von über 50 me/ml als diagnostisch beweisend für eine kongenitale Hypothyreose. Die Grenzwerte sind jedoch abhängig von der angewandten Screeningmethode. Die Untersuchung des Blutes eines Kindes kann vom Lebensalter unabhängig erfolgen, sie ist also bei Frühentlassungen vor dem optimalen Screeningzeitpunkt möglich und wegen des dann rasch möglichen Therapiebeginns bei einer eventuellen Hypothyreose auch sinnvoll. Adrenogenitales Syndrom Zielerkrankung des Screenings auf Adrenogenitales Syndrom (AGS) ist der 21-Hydroxylasemangel, der in Mitteleuropa mit einer Häufigkeit von etwa 1: : auftritt. Messparameter ist das 17-Hydroxyprogesteron im Serum. Entscheidende Begründung für das AGS-Screening ist das Auftreten einer potenziell lebensbedrohlichen Salzverlustkrise, die betroffene Patienten bereits in den ersten Lebenstagen oder -wochen entwickeln können. Mädchen kommen unterschiedlich ausgeprägt mit einem vermännlichten Genitale zur Welt, so dass eine falsche Geschlechtszuweisung erfolgen kann (Prader V, s. Abb. 1a und b). Bei der klinischen Untersuchung ist entscheidend, dass tastbare Hoden in den als Skrotum imponierenden gro- Erkrankungen des klassischen Neugeborenen-Screenings Erkrankung Häufigkeit Behandelbarkeit Hypothyreose 1: Adrenogenitales Syndrom 1: Phenylketonurie 1: Galaktosämie 1: ? 3 Biotinidase-Defizienz 1: Operationsnotwendigkeit bei Mädchen wegen der Virilisierung des äußeren Genitales. 2 Präkonzeptionelle Diät bei geplanter Schwangerschaft wegen der PKU-Embryopathie ( Zweitgenerationserkrankung ) erforderlich. 3 Fortlaufender IQ-Verlust aufgrund endogener, durch Diät nicht beeinflussbarer Galaktoseproduktion (8). Tab. 1: Ursprüngliche Kernerkrankungen des Neugeborenen-Screenings. 116

3 ßen Labien fehlen. Daraus ergibt sich zwingend, dass bei einem äußerlich männlich erscheinenden Neugeborenen, bei dem kein Hoden tastbar ist (ein Maldescensus testis kann selbstverständlich bei einem gesunden neugeborenen Jungen vorkommen!), zunächst keine Geschlechtsfestlegung erfolgt, sondern die Ergebnisse der Diagnostik abgewartet werden. Jungen haben häufiger eine dunkle Pigmentierung von Skrotum und Penis, dies fällt jedoch klinisch nicht auf. In der Folge ist die Diagnose AGS bei Jungen, die nicht bereits betroffene Geschwister mit dieser Erkrankung hatten, nie klinisch gestellt worden. Dennoch ist, entgegen früheren Annahmen, als die Häufigkeitsbeobachtungen im Wesentlichen von klinischen Beobachtungen abhingen und bei Mädchen eine wesentlich höhere Häufigkeit für das AGS angenommen wurde, die Geschlechtsverteilung bei dieser Erkrankung gleich (6). Die Therapie der Erkrankung erfolgt mit einer lebenslangen Substitution von Hydrokortison, bei Patienten mit Salzverlust wird zusätzlich ein Mineralokortikoid gegeben. Die Prognose ist bezüglich der Störungen des Mineralhaushaltes gut, allerdings sind z.b. bei Infekten, Operationen oder anderen Stresssituationen kurzfristige Dosiserhöhungen erforderlich. Bei Mädchen muss eine operative Korrektur der Fehlentwicklung des äußeren Genitales durchgeführt werden, dies kann im Einzelfall für die Lebensqualität entscheidend sein. Phenylketonurie Die Phenylketonurie ist medizinhistorisch die erste metabolische Störung, die im neonatalen Screening ursprünglich durch den Guthrie-Test erfassbar geworden ist und die einer diätetischen Therapie zugänglich ist. Es handelt sich um einen autosomal rezessiv vererbten Defekt im Aminosäurestoffwechsel, der zu einer schweren geistigen und motorischen Abb. 1a und b: Neugeborene Mädchen mit vollständiger Virilisierung (Stadieneinteilung nach Prader, hier Stadium V) des äußeren Genitales. Behinderung führt und in Westeuropa mit einer Häufigkeit von etwa 1: auftritt. Messparameter ist das Phenylalanin im Serum; weitere Parameter wie der Phenylalanin-Tyrosin-Quotient können in der Laboranalytik zusätzlich hilfreich benutzt werden und sind geeignet, die Recallrate weiter zu senken. Die Prognose der betroffenen Patienten ist bei konsequenter Diät gut, diese wird lebenslang empfohlen (7). Von größter Bedeutung ist, dass von einer Phenylketonurie betroffene Mädchen zwar selbstverständlich schwanger werden können, sie aber die Diät auf jeden Fall bereits präkonzeptionell wegen einer sehr frühen embryonalen Schädigung sehr strikt einhalten müssen. Nur dann ist auch die Prognose des Kindes einer PKU-erkrankten Mutter gut, andernfalls droht eine PKU-induzierte Embryopathie, die ebenfalls zu schwerer geistiger Behinderung und Mikrozephalie führt. Biotinidase-Defizienz Der Biotinidasemangel ist mit ca. 1: eine vergleichsweise seltene Erkrankung. Es handelt sich um einen angeborenen Defekt der Aktivierung von Biotin. Betroffene Patienten können in einer metabolischen Krise sterben, sie entwickeln eine geistige Behinderung sowie Hautund Haarveränderungen. Messparameter ist die Biotinidase im Serum, die Patienten bedürfen einer lebenslangen Substitution von Biotin. Darunter ist die Prognose exzellent. Galaktosämie Die Galaktosämie tritt in Mitteleuropa mit einer Häufigkeit von etwa 1: auf. Es handelt sich um einen angeborenen Defekt im Abbau von Galaktose. Betroffene Patienten haben typischerweise einen extrem verstärkten Neugeborenenikterus mit Erhöhung des direkten Bilirubins, sie entwickeln in der Folge rasch ein Leberversagen. Langfristig resultiert eine erhebliche geistige Behinderung. Messparameter für das Neugeborenen-Screening kann entweder die Galaktose im Serum sein (erst nach Gabe einer milchzuckerhaltigen Nahrung!) oder heute zumeist üblich die ernährungsunabhängige Bestimmung der Galaktose-1-Phosphat-Uridyl-Transferase in Erythrozyten. Die Therapie dieser Patienten besteht in einer lebenslangen galaktosefreien Diät; die Patienten können nicht oder in nur unerheblichem Maße gestillt DIAGNOSTIK + THERAPIE 117

4 werden. Die Prognose ist auch bei konsequenter Diät leider nur mäßig: langfristige Nachuntersuchungen haben gezeigt, dass diese Kinder fortlaufend IQ-Punkte verlieren (8). Grund hierfür ist die körpereigene Galaktoseproduktion, die diätetisch nicht beeinflusst werden kann und die für die toxische Wirkung ausreichend ist. Fettsäureoxidations-Defekte Von den Fettsäureoxidations-Defekten ist die Abbaustörung mittelkettiger Triglyzeride, der MCAD- Defekt, der in der Häufigkeit von etwa 1: auftritt, die häufigste Erkrankung. Es handelt sich um eine Abbaustörung von Fettsäuren (s. Abb. 2), die in Stress- und Fastenperioden die Utilisation eben dieser Fettsäuren zur Energiegewinnung verhindert. Klinisch resultiert eine hypoglykämische, enzephalopatische Krise, die lebensbedrohlich sein oder aber in ca. 35 % der Erstmanifestationsereignisse zu einer neurologischen Defektheilung führen kann Stoffwechselblock bei MCAD-Defekt Glukose FFS Laktat 2 ATP PC Pyruvat β-oxidation Acetyl-CoA (9). Der MCAD-Defekt ist zumindest für einige Fälle des plötzlichen Kindstodes ursächlich (10, 11). Messparameter für die Diagnosestellung sind Acyl-Carnitin-Derivate, besonders die der mittleren Länge (C8, Octanoyl-Carnitin); diese sind bei Patienten mit einem MCAD-Defekt sowohl in der metabolischen Krise als auch im metabolischen Steady State charakteristisch erhöht. Die Therapie dieser Patienten nach Identifikation der Erkrankung ist vergleichsweise einfach und besteht entscheidend in der Vermeidung von Fastenperioden; eventuell muss Carnitin substituiert werden. Unter diesen Maßnahmen scheint die Prognose exzellent zu sein (11, 12). PDH Zitratzyklus OXPHOS 36 ATP OAA ATP Auch andere Fettsäureoxidations-Defekte wie jener der sehr langkettigen Triglyzeride (VLCAD) sowie der L- CHAD-Defekt kommen in milderen klinischen Ausprägungen vor, die einer Therapie gut zugänglich sind. Ob die Abbaustörung der kurzkettigen Triglyzeride (SCAD) einen Krankheitswert besitzt, ist noch nicht klar. Das Screening auf einen SCAD-Mangel wird daher derzeit nicht empfohlen. Carnitinzyklus-Defekte Mit Hilfe der Tandem-Massenspektrometrie sind weiterhin eine Reihe von Carnitinzyklus-Defekten, so die Carnitin-Palmitoyl-Transferasedefekte (CPT) I und II und weitere Störungen diagnostizierbar. Auch hier kann es bei Stresssituationen zu metabolischen Krisen kommen, die zu Enzephalopathien, Hepatopathien und geistiger Behinderung führen können. Der CPTI-Mangel ist durch die Gabe mittelkettiger Triglyzeride (MCT) gut therapierbar. Bei den anderen Erkrankungen dieser Gruppe ist derzeit nicht abschließend klar, ob sie einer Therapie langfristig zugänglich sind. Organoazidurie Die Tandem-Massenspektrometrie erlaubt neben der längenspezifischen Erfassung von Fettsäureabbauprodukten auch die Erfassung von Organoazidurien durch die Messung von entsprechenden Carnitin-Derivaten. Das klinische Spektrum reicht von tödlich verlaufenden Krankheitsformen bis hin zu den erst über das Screening neuerdings erkannten asymptomatischen Varianten, die möglicherweise eine metabolische Variation ohne pathologischen Wert darstellen. Ob die frühzeitige Entdeckung von Störungen wie der Glutarazidurie, der Propionazidämie oder der Methylmalonazidurie die Vermeidung der jeweils deletären metabolischen Krisen ermöglicht und somit die Prognose auch dieser Patienten langfristig zu bessern vermag, ist ebenfalls Gegenstand laufender Studien. Durchführung Aufklärung Abb. 2: Stoffwechselblock bei Abbaustörung mittelkettiger Triglyzeride (MCAD-Defekt). Abkürzungen: PC = Pyruvatkinase; OAA = Oxalacetat; PDH = Pyruvatdehydrogenase; FFS = freie Fettsäuren; OXPHOS = oxidative Phosphorylierung; ATP = Adenosintriphosphat. Die Durchführung des Neugeborenen- Screenings in der jetzt erweiterten Form erfordert eine umfassende Auf- 118

5 Abb. 3: Optimale Entnahmestellen bei kapillärer Blutentnahme an der Ferse. klärung der Eltern sowie die Dokumentation ihrer Einwilligung. Grund hierfür ist, dass die Tandem-Massenspektrometrie es ermöglicht, mit einem einzigen Analyseverfahren sehr viele Erkrankungen unterschiedlicher Therapierbarkeit zu erfassen. Die Information der Eltern muss also die avisierten Screeningziele klar benennen. Eine Erweiterung des Screening- Angebotes auf nicht genannte Untersuchungen ist nicht statthaft (13). Erweiterungen des Untersuchungsumfanges sollen nur vorgenommen werden, wenn sie durch wissenschaftliche Programme evaluiert werden; dies erfordert die Information und schriftliche Einwilligung der Eltern (4). Hinzuweisen ist darauf, dass mit den Screeningkarten ein Probenmaterial zur Verfügung steht, aus dem eine DNA-Extraktion möglich ist. Damit wäre bei missbräuchlicher Nutzung sogar eine genetische Querschnittsuntersuchung der Gesamtbevölkerung denkbar. Daher müssen Aufbewahrung und Sicherung der Proben nach festgelegten Kriterien erfolgen und datenschutzrechtlichen Bestimmungen entsprechen. Blutentnahme Die Blutentnahme kann prinzipiell venös oder kapillär erfolgen, wobei die venöse Blutentnahme weniger schmerzhaft, schneller und häufiger beim ersten Versuch erfolgreich ist (14). Die kapilläre Blutentnahme muss Verletzungen der Knochen vermeiden und darf am Fuß z.b. nur in den in Abbildung 3 markierten Stellen erfolgen. EDTA-Blut ist für die Untersuchung nicht geeignet. Zeitpunkt Der optimale Zeitpunkt für die Blutentnahme ist der dritte Lebenstag. Eine Blutentnahme ist frühestens nach der 36. Stunde möglich, sie sollte spätestens bis zur 72. Lebensstunde erfolgen. Bei ambulanter Entbindung oder vor Entlassung aus der Entbindungseinrichtung vor Ablauf von 36 Stunden ist ein so genanntes Früh-Screening abzunehmen, aus dem bereits die sichere Diagnostik von Hypothyreose, PKU, Biotinidase- Defizienz sowie sämtlichen Fettsäureoxidations- und -transportstörungen sowie der Organoazidurien möglich ist. Verweigern die Eltern dieses Frühscreening, ist dieses in der Akte zu vermerken! Grund hierfür ist, dass wenn z.b. die Mutter einen späteren Untersuchungstermin vergisst und somit bei einem Kind das Screening nicht oder erheblich zu spät abgenommen wird im Falle einer zu spät diagnostizierten kindlichen Erkrankung die fehlende Aufklärung über die Notwendigkeit des Frühscree- DIAGNOSTIK + THERAPIE 119

6 nings und die daraus folgende kindliche Schädigung der geburtshilflichen Einrichtung angelastet werden kann. Eine Blutentnahme vor Ablauf von 36 Stunden ist für das AGS-Screening nicht geeignet. Die Notwendigkeit eines Zweitscreenings wird im Vorsorgeheft dokumentiert, ebenso seine Durchführung. Wiederholungsuntersuchungen sind darüber hinaus bei Frühgeborenen ebenfalls zum sicheren Ausschluss eines adrenogenitalen Syndroms und einer Hypothyreose ab der korrigierten 32. Woche erforderlich. Bei einer Steroidtherapie eines Neugeborenen kann die Diagnose eines AGS nicht gestellt werden, daher muss diese Untersuchung nach deren Beendigung wiederholt werden. Gleiches gilt für die Bestimmung der Galaktose-1-Phosphat-Uridyl-Transferase nach erfolgter Transfusion. Versand Der Versand der Proben soll täglich erfolgen, um eine rasche Diagnostik zu ermöglichen. Dies erfordert, dass die entsprechenden Screeninglabore wochentäglich sowie an Samstagen arbeiten. Verantwortlichkeit Der Einsender ist verantwortlich für die vollständige Erfassung aller Neugeborenen und die Kontrolle des Befundeinganges, das Labor für die Ermittlung eines pathologischen Ergebnisses. Dies bedeutet, dass der Einsender die vollständige Erfassung in geeigneter Weise dokumentieren muss, ebenso den Befundrücklauf. Das Screeninglabor muss wiederum sicherstellen, dass pathologische Untersuchungsergebnisse den Einsender definitiv erreichen und dass Proben, bei denen eine Wiederholungsuntersuchung erforderlich ist, angefordert werden. Im weiteren Ablauf ist sicherzustellen, dass erforderliche Recalluntersuchungen nicht nur angefordert, sondern auch tatsächlich durchgeführt werden. Nur derartige zweiseitige Sicherungssysteme erlauben die sichere Diagnostik beziehungsweise den sicheren Ausschluss einer der angeborenen endokrinen oder metabolen Zielkrankheiten, gerade wenn wiederholte Untersuchungen notwendig sind. Finanzierung Die Finanzierung des Neugeborenen- Screenings ist derzeit dual, d.h. das TSH-Screening wird durch die Krankenkassen finanziert, während die übrigen Screening-Untersuchungen in der Regel öffentlich finanziert werden. Dies hat teilweise zu Probensplitting geführt und so die Probensicherheit gefährdet. Eine solche Mischfinanzierung erschwert darüber hinaus die Transparenz der Kosten und führt zu fehlender Kontrolle des beabsichtigten Screeningeffektes. Daher ist anzustreben, dass das Neugeborenen-Screening als Vorsorgemaßnahme im Sinne des Sozialgesetzbuches eine einheitliche und gemeinsame Finanzierung erhält. Derzeitige Aktivitäten zielen auf die Realisierung dieser einheitlichen Finanzierung. Methodik Aminosäuren freies Carnitin Acylcarnitine Butanol Butylester Ionenquelle MS 1 Kollisionszelle MS 2 Die wesentlichen Messparameter für die jeweiligen Erkrankungen sind bei den einzelnen Erkrankungen genannt. Methodisch neu ist die Verwendung der Tandem-Massenspektrometrie für das Neugeborenen- Screening. Mit ihrer Hilfe werden die einzelnen Aminosäuren, freies Carnitin sowie die verschiedenen Acylcarnitin-Derivate simultan quantifiziert. Dadurch ermöglicht die TMS, zahlreiche Defekte in einem Analysengang zu erfassen. Dies erlaubt die Identifikation von Aminoazidopathien und die Diagnostik von Defekten der Fettsäureoxidation, der Carnitinutilisation sowie der Organoazidurien. Methodisch beruht die TMS auf der Masse/Ladungs-(m/z)-abhängigen Ablenkung geladener Teilchen im Hochvakuumfeld (s. Abb. 4). In einer ersten massenspektrometrischen Einheit wird nach vordefinierter Masse selektiert, dann folgt die Zertrümmerung der verbleibenden Ionen in einem Inertgas. Die spezifischen Fragmente werden sodann in einer zweiten Zelle getrennt und detektiert. Ihre Konzentrationen werden an internen Standards und an Relationen der einzelnen Metabolite zueinander errechnet. Die Methodik ist für einen hohen Probendurchsatz geeignet und schnell: das Aminosäuren- und Acylcarnitin-Profil wird in weniger als einer Minute erstellt. Wichtig für das Verständnis des Screenings ist der Begriff der Recall- Detektor Abb. 4: Methodik der Tandem-Massenspektrometrie (Abb. aus Lit. 15, mit freundlicher Genehmigung des Springer-Verlages). Erläuterung siehe Text. m/z Aminosäure-Butylester Neutralteilchenverlust (102 DA) Carnitin-Butylester gemeinsames Fragment-Ion (m/z 85) 120

7 häufigkeit. Hiermit wird die Häufigkeit bezeichnet, mit der bei einer Untersuchung kein sicherer Ausschluss einer Erkrankung erreicht und somit eine Wiederholungsuntersuchung erforderlich wird (s. Tab. 2). Die Grenzwerte, ab denen erneut untersucht wird, müssen einerseits so gewählt werden, dass eine Erkrankung sicher nicht übersehen wird; auf der anderen Seite führen zu hohe, scheinbar sicherere Grenzwerte zu einer hohen Recallfrequenz. Hieraus resultiert eine erhebliche Verunsicherung der Eltern und letztlich eine Diskreditierung der Screeningidee. Niedrigere Recallzahlen sind zum einen bei hohen Untersuchungszahlen und daraus resultierender Interpretationserfahrung sowie zum anderen bei der Verwendung gestations- und lebensaltersabhängiger Referenzwerte zu erzielen. Screeninglaboratorien können überregional tätig sein, da aus Gründen der Qualitätssicherung von einer Recall- und Erkrankungsraten Häufigkeit der Erkrankung: 1: Recallrate der Untersuchungsmethode: 1 % Bei 1 von 100 Probanden ist eine Wiederholungsuntersuchung erforderlich. Nur bei 1 von 100 Recalls liegt die Erkrankung tatsächlich vor. 99 Kinder müssen umsonst wiederholt untersucht werden! Verhältnis Erkrankte : Kontrollen 1:100 (1 %) Tab. 2: Beispielrechnung für Recall- und Erkrankungsraten. Mindestprobenzahl von je Labor jährlich auszugehen ist. Darüber hinaus sollten zur Verringerung der Recallzahlen die notwendigen Kontrolluntersuchungen nicht separat vergütet werden, sondern in der Gesamtvergütung enthalten sein. Methodische Grenzen findet das Neugeborenen-Screening vor allem in Schwach- und Sonderformen und sich spät manifestierenden Varianten der gesuchten Erkrankungen. Somit schließt eine Screening-Untersuchung im Neugeborenenalter derartige Erkrankungsvarianten nicht sicher aus. Beispiele hierfür sind nicht Salz verlierende Formen des AGS, die Tyrosinämie Typ I und vitaminsensitive Formen der Methylmalonazidurie und Homozystinurie. Daher muss auch bei korrekt durchgeführtem Neugeborenen-Screening im Falle verdächtiger Symptomatik eine entsprechende endokrinologische beziehungsweise metabolische Diagnostik erfolgen! Die Tabellen 3 und 4 auf S. 122 zeigen die wesentlichen Ergebnisse des bayerischen Modellversuchs (15) zur DIAGNOSTIK + THERAPIE 121

8 Klassisches Neugeborenen-Screening: Erkrankungshäufigkeiten und Recallraten Erkrankung Häufigkeit Recallrate (%) Hypothyreose 1: ,08 Adrenogenitales Syndrom 1: ,45 Phenylketonurie 1: ,04 Galaktosämie 1: ,03 Biotinidase-Defizienz 1: ,02 Tab. 3: Erkrankungshäufigkeit und Recallraten der klassischen Erkrankungen des Neugeborenen-Screenings (Gesamtpopulation Patienten, bayerischer Modellversuch [15]). Durch TMS erfasste Störungen Erkrankung(sgruppe) n Häufigkeit Recallrate (%) Aminoazidopathie 34 1: ,20 davon PKU 27 0,04 FAO-/Carnitinzyklusdefekte 39 1: ,07 davon MCAD 32 0,03 Organoazidurien 11 1: ,30 kumulativ TMS 79 1: ,57 Tab. 4: Durch Tandem-Massenspektrometrie (TMS) erfasste Defekte (Gesamtpopulation Patienten, bayerischer Modellversuch [15]). Abkürzungen: PKU = Phenylketonurie; FAO = Fettsäureoxidations-Defekte; MCAD = Abbaustörung mittelkettiger Trigylzeride. Einführung der TMS in das Neugeborenen-Screening zusammen mit den Recallzahlen für die einzelnen Untersuchungen. Ausblick Neugeborenen-Screening mit der jetzt erfolgten Erweiterung ermöglicht methodisch sehr einfach eine umfassende Diagnostik einer Vielzahl von endokrinologischen und metabolen Erkrankungen, die einer Therapie überwiegend gut zugänglich sind. Entscheidend ist daher vor allem seine qualitätsgesicherte Durchführung. Das Ziel ist letztlich die frühzeitige Behandlung der von einer dieser Erkrankungen betroffenen Kinder. Daher müssen Instrumentarien bereitstehen, die die Konfirmationsdiagnostik, die Therapie und die langfristige Betreuung eben dieser Patienten ermöglicht. Nur dann kommt das Neugeborenen-Screening zu seinem sinnvollen Ziel. Mögliche künftige Entwicklungen könnten ein Mukoviszidose-Screening beinhalten. Ob dies unter den gegenwärtigen Bedingungen sinnvoll ist, ist nicht abschließend geklärt und bedarf weiterer wissenschaftlicher Studien (16). Ein Screening auf das Vorliegen einer Sichelzellanämie, eines Alpha-1-Antitrypsin-Mangels oder einer Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Defizienz erscheint in Deutschland momentan nicht sinnvoll. In Studien wird derzeit die Wertigkeit einer molekularbiologischen Suche nach angeborenen prokoagulatorischen Defekten der Gerinnung wie der APC-Resistenz oder bestimmter Fibrinogenmutationen untersucht. Die Möglichkeit, das Screening bereits primär über DNA- Untersuchungen mit Hilfe der Chip- Technologie durchzuführen, ist derzeit nicht absehbar, da sofern die molekularen Grundlagen der einzelnen Erkrankungen überhaupt geklärt sind für diese zumeist eine Vielzahl von private mutations existieren. Bei all den möglichen Weiterentwicklungen des Neugeborenen-Screenings ist streng darauf zu achten, dass die Prinzipien des informed consent eingehalten und die Eltern bezüglich des Sinns und der Risiken einer neuen Untersuchung angemessen informiert werden. Letztlich darf der große Gewinn, den das Neugeborenen- Screening individuell und bevölkerungsmedizinisch erreicht hat, nicht gefährdet und die Screeningidee in Misskredit gebracht werden. Literatur 1. Richtlinien zur Organisation und Durchführung des Neugeborenenscreenings auf angeborene Stoffwechselstörungen und Endokrinopathien in Deutschland. Monatsschr Kinderheilkd 145 (1997) Ständige nationale Kommission für das Neugeborenenscreening: Stellungnahme zur Verwendung der Tandemmassenspektrometrie für das Neugeborenenscreening. Monatsschr Kinderheilkd 147 (1999) Stellungnahme der ständigen Screeningkommission zum Untersuchungsauftrag des Neugeborenenscreenings. Monatsschr Kinderheilkd 148 (2000) Ständige nationale Kommission für das Neugeborenenscreening: Neue Screeningrichtlinien. Monatsschr Kinderheilkd 150 (2002) Grüters A: Screening for congenital hypothyroidism: effectiveness and clinical outcome. Baillières Clin Paediatr 4 (1996) Schnabel D, L Allemand D, Krude H et al.: Ergebnisse des Neugeborenenscreenings zur Früherkennung des AGS. Monatsschr Kinderheilkd 148 (2000) Empfehlungen der Arbeitsgemeinschaft für Pädiatrische Stoffwechselstörungen: Therapie von Patienten mit Phenylketonurie. (Stand: Dezember 2003). 8. Schweitzer S, Shin Y, Jakob C et al.: Longterm outcome in 134 patients with galactosaemia. Eur J Pediatr 152 (1993) Iafolla AK, Thomson RJ, Roe CR: Mediumchain-acyl-coenzyme A dehydrogenase deficiency: clinical course in 120 affected patients. J Pediatr 124 (1994) Boles RG, Buck EA, Blitzer MG et al.: Retrospective biochemical screening of fatty acid oxidation disorders in postmortem livers of 418 cases of sudden death in the first year of life. J Pediatr 132 (1998)

9 11. Wilson CJ, Champion MP, Collins JE et al.: Outcome of medium chain acyl-coa dehydrogenase deficiency after diagnosis. Arch Dis Child 80 (1999) Clayton PT, Doig M, Ghafari S et al.: Screening for medium chain acyl-coa dehydrogenase deficiency using electrospray ionisation tandem mass spectrometry. Arch Dis Child 79 (1998) Liebl B, von Kries R, Nennstiel-Ratzel U et al.: Ethisch rechtliche Aspekte des Neugeborenenscreenings. Monatsschr Kinderheilkd 149 (2001) Larsson BA, Tannfeldt G, Lagercrantz H et al.: Venipuncture is more effective and less painful than heel lancing for blood tests in neonates. Pediatr 101 (1998) Roscher AA, Fingerhut R, Liebl B et al.: Erweiterung des Neugeborenenscreenings durch Tandemmassenspektrometrie. Monatsschr Kinderheilkd 149 (2001) Stellungnahme der Screeningkommision der Deutschen Gesellschaft für Kinderheilkunde und Jugendmedizin zum Neugeborenenscreening auf Cystische Fibrose (CF). Monatsschr Kinderheilkd 150 (2002) DIAGNOSTIK + THERAPIE Autor Prof. Dr. Rainer Rossi Klinik für Kinder- und Jugendmedizin Klinikum Neukölln Mariendorfer Weg 28 D Berlin Tel. +49 (0)30/ Fax +49 (0)30/ rainer.rossi@vivantes.de Mitglied der ständigen Screeningkommission der Deutschen Gesellschaft für Kinderheilkunde und Jugendmedizin 123