Development of Newborn Screening Tests for 6 Lysosomal Storage Disorders in a Korean Population Using Tandem Mass Spectrometry

Abstract

BACKGROUND: We evaluated the performance of multiplex tandem mass spectrometry (MS/MS) in newborn screening for detection of 6 lysosomal storage disorders (LSDs), namely, Niemann-Pick A/B, Krabbe, Gaucher, Fabry, and Pompe diseases and Hurler syndrome. METHODS: We revised the conditions and procedures of multiplex enzyme assay for the MS/MS analysis and determined the precision of our enzyme assay and the effects of sample amounts and incubation time on the results. We also measured the degree of correlation between the enzyme activities in the dried blood spots (DBSs) and those in the leukocytes. DBSs of 211 normal newborns and 19 newborns with various LSDs were analyzed using our revised methods. RESULTS: The intra- and inter-assay precisions were 2.9-18.7% and 8.1-18.1%, respectively. The amount of product obtained was proportional to the DBS eluate volume, but a slight flattening was observed in the product vs. sample volume curve at higher sample volumes. For each enzyme assay, the amount of product obtained increased linearly with the incubation period (range, 0-24 hr). Passing and Bablok regression analysis revealed that the enzyme activities in the DBSs and those in the leukocytes were favorably correlated. The enzyme activities measured in the DBSs were consistently lower in patients with LSDs than in normal newborns. CONCLUSIONS: The performance of our revised techniques for MS/MS detection and enzyme assays was of the generally acceptable standard. To our knowledge, this is the first report on the use of MS/MS for newborn screening of LSDs in an Asian population.

배경: 니만-피크A/B병, 크라베병, 고셔병, 파브리병, 폼페병, 그리고 헐러 증후군 등 6가지 리소솜 축적 질환의 진단에 대한 신생아 선별검사에서, 다중 탠덤 질량분석기의 수행능을 평가하였다. 방법: 탠덤 질량분석기 분석에서 다중 효소 검사의 조건과 과정을 개량하여, 효소 검사의 정밀도 및 결과에 대한 검체양과 반응시간의 영향을 알아보았다. 또한 dried blood spot (DBS) 과 백혈구에서의 효소 활성 간의 상관 관계를 알아보았다. 211명의 정상 신생아와 19명의 리소솜 축적 질환을 가진 신생아의 DBS를 분석하였다. 결과: 검사내, 검사간 정밀도는 각각 2.9-18.7%, 8.1-18.1% 를 나타내었다. 생성물의 양은 DBS 용출액의 부피에 비례하였으나, 많은 검체양에서는 생성물과 검체양 곡선이 약간 편평해지는 것이 관찰되었다. 각 효소검사에서 생성물의 양은 반응시간(0-24 시간)에 직선적으로 비례하여 증가하였다. Passing-Bablok 회귀분석에서 DBS와 백혈구에서의 효소활성은 어느 정도 상관성을 보여주었다. 리소솜 축적 질환을 가진 환자의 DBS에서 측정한 효소 활성은, 정상신생아의 것보다 일관되게 낮은 결과를 보여주었다. 결론: 개량된 방법의 탠덤 질량분석기에 의한 효소 검사는 수용할 만한 수행능을 나타내었다. 본 논문은 아시아 인종에서 리소솜 축적 질환의 신생아 선별검사에 대해, 탠덤 질량분석기를 사용한 최초의 보고이다.