Безвуляк Е.И.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава России

Вавилова Т.В.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава России

Ушал И.Э.

ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева»

Родионов Г.Г.

ФГБУ «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины им. А.М. Никифорова» МЧС России

Шантырь И.И.

ФГБУ «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины им. А.М. Никифорова» МЧС России

Оптимизация метода высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-селективным детектированием для количественного определения эверолимуса в крови пациентов после трансплантации сердца

Авторы:

Безвуляк Е.И., Вавилова Т.В., Ушал И.Э., Родионов Г.Г., Шантырь И.И.

Подробнее об авторах

Журнал: Лабораторная служба. 2023;12(3): 29‑36

Просмотров: 926

Загрузок: 5


Как цитировать:

Безвуляк Е.И., Вавилова Т.В., Ушал И.Э., Родионов Г.Г., Шантырь И.И. Оптимизация метода высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-селективным детектированием для количественного определения эверолимуса в крови пациентов после трансплантации сердца. Лабораторная служба. 2023;12(3):29‑36.
Bezvulyak EI, Vavilova TV, Ushal IE, Rodionov GG, Shantir’ II. Optimization of chromatography method with mass-spectrometry detection for quantitative determination of everolimus in whool human blood of patients after heart transplantation. Laboratory Service. 2023;12(3):29‑36. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/labs20231203129

Рекомендуем статьи по данной теме:
Срав­ни­тель­ная оцен­ка мик­ро­би­оце­но­за слю­ны и ро­тог­лот­ки у па­ци­ен­тов с миг­ренью. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(4):55-62
При­ме­не­ние обо­га­щен­ной тром­бо­ци­та­ми аутоп­лаз­мы в те­ра­пии хро­ни­чес­ко­го фа­рин­ги­та. Вес­тник ото­ри­но­ла­рин­го­ло­гии. 2024;(2):52-58
Раз­ра­бот­ка се­лек­тив­ной ме­то­ди­ки оп­ре­де­ле­ния ме­бе­ве­ри­на в во­ло­сах. Су­деб­но-ме­ди­цин­ская эк­спер­ти­за. 2024;(5):29-35
Изу­че­ние осо­бен­нос­тей изо­ли­ро­ва­ния Пер­хло­зо­на из би­оло­ги­чес­ких жид­кос­тей для це­лей хи­ми­ко-ток­си­ко­ло­ги­чес­ко­го ана­ли­за. Су­деб­но-ме­ди­цин­ская эк­спер­ти­за. 2024;(6):38-41
Ко­ро­на­рог­ра­фия ex vivo при ис­поль­зо­ва­нии сер­дец от до­но­ров стар­шей воз­рас­тной груп­пы. Кар­ди­оло­гия и сер­деч­но-со­су­дис­тая хи­рур­гия. 2025;(1):66-72

Введение

Трансплантация сердца (ТС) — радикальный высокотехнологичный метод лечения терминальной стадии сердечной недостаточности, количество выполнения которого растет с каждым годом, как в Российской Федерации, так и в мире в целом [6]. По данным Международного общества по трансплантации сердца и легких (ISHLT), ежегодно в мире выполняется около 6000 ТС [7]. Выживаемость пациентов, с учетом научных достижений в вопросах пересадки сердца, на сегодняшний день составляет 14 лет [8]. Одной из ведущих причин в структуре смертности пациентов, перенесших ТС, является отторжение трансплантированного органа, что обуславливает необходимость грамотной пожизненной поддерживающей иммуносупрессивной терапии [9]. С этой целью используется комбинация глюкокортикостероидов, ингибиторов кальциневрина (циклоспорин или такролимус), и препаратов микофенолата мофетила или микофенолата натрия [10]. Хорошо известно, что ингибиторы кальциневрина, являясь важным звеном схемы иммуносупрессивной терапии, обладают серьезными побочными эффектами, ограничивающими продолжительность жизни пациентов после ТС и снижающими качество жизни, а именно нефротоксическим действием, способствующим развитию хронической почечная недостаточности [11]. Важным фактом также является то, что иммуносупрессивная терапия повышает риски возникновения злокачественных новообразований, выступающими наряду с отторжением трансплантата, одной из ведущих причин смерти в данной группе пациентов [12]. Новым этапом в развитии иммуносупрессивной терапии у пациентов после ТС стало использование ингибиторов пролиферативного сигнала, а именно эверолимуса. Препарат использовался первоначально для лечения злокачественных опухолей, а также как иммуносупрессант у пациентов после пересадки почек и печени. Сравнительно недавно препарат начал использоваться и в трансплантационной кардиологии.

Эверолимус — препарат с выраженным иммуносупрессивным эффектом, не уступающим по эффективности другим ранее используемым иммуносупрессантам у пациентов после ТС. Кроме сопоставимой эффективности, эверолимус продемонстрировал ряд преимуществ, среди которых отсутствие нефротоксического действия, значительно лучший прогноз по развитию болезни коронарных артерий пересаженного сердца и цитомегаловирусной инфекции, противоопухолевая активность препарата [11].

Понимание физико-химических свойств эверолимуса крайне важно, так как именно эти свойства определяют параметры хроматографического анализа и выбор настроек масс-спектрометра [16].

Эверолимус — макролидный иммуносупрессант с молекулярной массой 957,6 Da (С53H83NO14). Структурная формула представлена на рис. 1.

Рис. 1. Эверолимус (структурная формула).

Вещество растворимо в спирте и органических растворителях, практически нерастворимо в воде. Триеновая группа эверолимуса обусловливает максимальное поглощение ультрафиолета при 276 нм. Препарат чувствителен к свету. Стоковый раствор эверолимуса стабилен 6 мес при температуре –80 °C. В холодильнике (+4 °C) стоковые растворы эверолимуса теряют около 14% своей концентрации в течение 14 дней. В пробах цельной крови эверолимус выдерживает 3 цикла замораживание/размораживание. Пробы крови с препаратом при температуре (–80 °C) стабильны до 8 мес [8].

Эверолимус доступен только в таблетированной форме для перорального приема и характеризуется относительно низкой и вариабельной биодоступностью (16%) и быстрой всасываемостью (через 30 мин после приема). Препарат метаболизируется при помощи P450(CYP)3A4, P450(CYP)3A5, P450(CYP)2С8 в печени и P-гликопротеина в тонком кишечнике. Полный метаболический профиль эверолимуса, описанный в литературе, включает в себя 11 метаболитов, которые определяются в крови через 1,2—2,0 ч после введения и не имеют существенной иммуносупрессивной активности (A.I. Sanchez-Fructuoso и соавт., 2008). Равновесная концентрация препарата в крови достигается через 5—7 дней после изменения дозировки. Экскреция эверолимуса осуществляется с желчью в форме метаболитов (98%) и с мочой (2%), периодом полураспада — 18—35 ч [8, 9].

Препарат характеризуется узким терапевтическим интервалом (3—8 нг/мл для пациентов, перенесших пересадку сердца) и выраженной межиндивидуальной вариабельностью фармакокинетики, что создает предпосылки для побочных эффектов терапии (инфекционные осложнения; метаболические нарушения: гипергликемия, нарушение липидного обмена; гематологические осложнения: анемия, лейкопения, тромбоцитопения; стоматит; осложнения заживления ран) и недостаточной эффективности с повышением рисков отторжения трансплантата. Для проведения успешной терапии эверолимусом рекомендовано проведение терапевтического лекарственного мониторинга в процессе лечения с индивидуальным подбором дозы препарата [10].

На сегодняшний день в клинико-диагностических лабораториях существует два основных подхода к выполнению мониторинга концентраций эверолимуса: иммунохимический метод и высокоэффективная жидкостная хроматография с масс-селективным детектированием [11].

Иммунохимический метод количественного определения веществ, основанный на образовании и регистрации комплекса антител с определяемым антигеном (аналитом), нашел широкое применение в лабораторной практике трансплантологических центров. Метод характеризуется возможностью быстрого выполнения исследования и удовлетворительной точностью. Метод реализуется на рутинном иммунохимическом оборудовании, широко используемом в лабораториях для различных исследований, не требует особой подготовки специалистов и доступен для выполнения среднему медицинскому персоналу. На ряду с вышеперечисленными достоинствами иммунохимический метод обладает значительным недостатком — перекрестной реактивностью метаболитов, которая приводит к смещению результатов и демонстрации более высоких концентраций, что в свою очередь влияет на принятие клинического решения в отношении корректировки дозы [9, 13, 14].

Высокоэффективная жидкостная хроматография в сочетании с тандемной масс-спектрометрией (ВЭЖХ-МС/МС) является аналитическим методом, основанном на разделении анализируемой смеси на хроматографической колонке и детекции конкретной уникальной пары матричного и дочернего ионов аналита (эверолимуса). Принцип метода обусловливает высокую точность, чувствительность, специфичность, воспроизводимость, а также исключает главный недостаток иммунохимического метода — перекрестную реактивность метаболитов. В научных исследованиях неоднократно упоминается несопоставимость результатов ВЭЖХ-МС/МС и иммунохимического метода со смещением результатов в большую сторону для последнего, что влияет на принятие клинического решения по корректировке дозы препарата [13, 14].

Однако, несмотря на аналитическую привлекательность, внедрение метода терапевтического лекарственного мониторинга с помощью ВЭЖХ-МС/МС сопряжено с определенными трудностями: необходимость разработки протокола исследования и его валидации в конкретной лаборатории на определенном виде оборудования в соответствии с требованиями к валидации биоаналитических методик, регламентированными как в общемировой практике, так и в ЕАЭС в частности, так как полный перенос протоколов исследования между клинико-диагностическими базами не возможен [15, 16], дополнительное обучение персонала, высокая стоимость оборудования.

Таким образом, проблема выбора метода терапевтического лекарственного мониторинга эверолимуса окончательно не решена, а с клинической точки зрения являются критичной.

Цель исследования — оптимизировать аналитическую методику количественного определения эверолимуса в цельной крови пациентов после трансплантации сердца методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-селективным детектированием, удовлетворяющую требованиям, предъявляемым к методикам для проведения терапевтического лекарственного мониторинга.

Материал и методы

Для подбора оптимальных аналитических условий и приготовления градуировочных растворов использовали аналитический стандарт эверолимуса чистотой более 98,5% эверолимуса (Fluka, 07741).

В качестве внутреннего стандарта выбран изотопно-меченный аналог эверолимуса — эверолимус-d4 (Santa Cruz Biotechnology, sc-21845). Дейтерированный внутренний стандарт вносится в пробу в заданном количестве на самом первом этапе пробоподготовки непосредственно в аликвоту цельной крови, что позволяет исключить влияние пробоподготовки. Тщательно перемешивается и выдерживается 10 мин. В ходе предварительных экспериментов установлено, что увеличение времени экспозиции образцов с внутренним стандартом не приводило к изменению результатов.

Методика количественного определения эверолимуса в цельной крови человека методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-селективным детектированием была разработана для лабораторно-инструментального комплекса, включающего высокоэффективный жидкостный хроматограф «LC 1260 Infinity» (Agilent, США) с масс-спектрометрическим детектором «TripleQuard 6460» с системой ионизации «Agilen Jet Stream-электроспрей» (AJS ESI). Данная модель позволяет работать при давлении в хроматографической системе до 600 бар, имеет автоматический пробоотборник на 100 образцов с термостатом, позволяющим обеспечить необходимую стабильность проб.

В качестве базисной методики была взята методика, разработанная в ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС России на аналогичном оборудований, созданная согласно техническому заданию, составленному совместно с ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава России для лабораторного комплекса «высокоэффективный жидкостный хроматограф «LC 1200 Infinity» (Agilent, США) с масс-спектрометрическим детектором «TripleQuard 6440» с системой ионизации «ESI», отличающегося источником ионизации масс-спектрометра. Источник ионизации «Agilent Jet Stream — электроспрей» обладает технологией термической фокусировки, что позволяет пятикратно увеличить чувствительность.

Для хроматографического разделения была выбрана обращено-фазовая хроматографическая колонка Poroshell 120 EC-C18 50´3,0 мм, 2,7 мкм. Для сокращения времени анализа был выбран изократический режим элюирования со скоростью потока 0,4 мл/мин и составом подвижной фазы: A — 100 мМ раствор формиата аммония в воде, содержащей 0,1% муравьиной кислоты (5%); B — 100 мМ раствор формиата аммония в метаноле, содержащем 0,1% муравьиной кислоты (95%). Оптимальный объем ввода пробы составил 5 мкл, температура аналитической колонки колонки — 60 °C. Время удерживания эверолимуса при заданных параметрах составило 0,848 (+/–0,001) мин, а время анализа — 1,5 мин.

Качественные масс-хроматограммы были получены при работе ионного источника в режиме регистрации положительных ионов, при температуре газа — 325 °C, скорости потока газа — 9 л/мин, давлении на небулайзере — 20 psi. Был выбран режим сканирования масс-детектора — мониторинг реакций заданных ионов, при этом для эверолимуса прекурсор-ионом выступил 975,6 ион, для внутреннего стандарта — 979,6. В качестве иона фрагмента для эверолимуса регистрировался 908,5 ион, для внутреннего стандарта — 912,5. Регистрация ионов осуществлялась при напряжении на фрагменторе и энергии в ячейке соударения для эверолимуса и внутреннего стандарта — 185/170 и 15/12 соответственно.

Пробоподготовка цельной крови включала следующие этапы: к 100 мкл крови добавляли 200 мкл осаждающего раствора (1% сульфат цинка в 80% метаноле), перемешивали 10 мин с помощью шейкера со скоростью 2400 об/мин, центрифугировали 10 мин со скоростью 6000 об/мин при 4 °C, отбирали 100 мкл супернатанта, к которому добавляли 100 мкл метанола, перемешивали 0,5 мин на шейкере со скоростью 2400 об/мин, после чего центрифугировали 10 мин со скоростью 6000 об/мин при 4 °C и отбирали 120 мкл супернатанта в хроматографическую виалу для анализа. По сравнению с базисной методикой, образцы не требовали дополнительного концентрирования, что позволило опустить этап жидкостно-жидкостной экстракции и значительно сократить время анализа [7]. Важно отметить, что так как эверолимус на 74% связывается с белками плазмы крови, а также неравномерно распределяется между эритроцитами и плазмой, процесс пробоподготовки включил в себя и гемолиз, и денатурация белков. Учитывая, что варибаельность гематокрита значительная у разных пациентов, что может повлиять на результат исследования, то осадительный агент был взят с избытком, чтобы гемолиз эритроцитов и денатурация белков прошли полностью.

Калибровочные и контрольные образцы в диапазоне концентраций от 1 до 20 нг/мл были приготовлены на основе цельной крови здоровых доноров путем добавления эверолимуса в заданных концентрациях. Во все калибровочные растворы вносился рабочий раствор внутреннего стандарта в заданной концентрации. Растворы готовили непосредственно перед проведением измерений. Далее все калибровочные и контрольные образцы подвергались предварительной подготовке проб, описанной выше.

Обработка данных проводилась с использованием программ качественного и количественного анализа Mass Hunter B 07.00 (Agilent Technologies, США).

Тестирование аналитической методики на пригодность к использованию в клинической практике проводили согласно международным требованиям к валидации биоаналитических методик [15—17].

Для апробации методики использовали образцы цельной крови 16 пациентов после трансплантации сердца (средний срок после трансплантации — 4,5 года) в возрасте от 25 до 67 лет (средний возраст больных — 55,5 года), принимающих эверолимус ежедневно 2 раза в сутки в дозе от 1,25 мг/сут до 5,4 мг/сут (средняя суточная доза эверолимуса — 2,5 мг/сут). Забор крови осуществлялся перед приемом следующей дозы в вакуумные пробирки с ЭДТА для предотвращения свертывания крови, так как препарат в крови распределяется преимущественно в форменных элементах, а не в плазме. Исследование проводилось сразу после забора образцов крови.

Результаты и обсуждение

Контроль пригодности условий хроматографического разделения проводился путем расчета числа теоретических тарелок (ЧТТ) и оценки асимметрии пика. ЧТТ составило (4100+/–500), коэффициент асимметрии пика — (1.66+/–0,14), что соответствует предъявляемым требованиям к биоаналитическим методикам (более 2000 и не больше 2,0 соответственно).

Аналитическая чувствительность методики составила 1 нг/мл, что удовлетворяет клиническим требованиям. Эверолимус в данной концентрации регистрируется в виде симметричного пика с отношением сигнал/шум — 10/1. Данный показатель отвечает требованиям, предъявляемым к качеству хроматограммы на уровне нижнего предела количественного обнаружения.

Селективность методики оценивали путем сопоставления данных масс-хроматограммы эверолимуса на нижней границе количественного определения с масс-хроматограммой интактной донорской крови, не содержащей эверолимус (рис. 2). Селективность методики признана приемлемой, так как на хроматограмме интактной крови отсутствовали пики при заданных параметрах сканирования ионов с отношением сигнал: шум, превышающим 3:1. Было подтверждено отсутствие потенциально мешающих веществ в матрице, поскольку площади пиков данных веществ не превышали 20% от значения площади пика стандартного образца, соответствующего нижнему пределу количественного обнаружения.

Рис. 2. Масс-хроматограммы при контроле селективности методики.

Линия 1 — интактная кровь, линия 2 — интактная кровь с добавлением стандартного образца эверолимуса в концентрации, соответствующей нижнему пределу количественного обнаружения (аналитическая чувствительность).

Калибровочная кривая была построена на 9 калибровочных стандартных образцах (рис. 3), при минимально необходимых 6. Коэффициент детерминации составил (R2) — 0,999. Результаты измерения калибровочных образцов отображены в табл. 1.

Рис. 3. Калибровочная зависимость для эверолимуса в диапазоне концентраций от 1 до 20 нг/мл.

Таблица 1. Результаты измерения калибровочных образцов

П/П образец

Целевая концентрация, нг/мл

Время удерживания, мин

Площадь пика, ус. ед.

Результат, нг/мл

Отклонение, %

1

1 нг/мл

0,845

32

1,03 нг/мл

3,6

2

2 нг/мл

0,845

51

0,91 нг/мл

9

3

3,25 нг/мл

0,848

89

1,04 нг/мл

4,6

4

7,5 нг/мл

0,849

163

0,99 нг/мл

0,8

5

10 нг/мл

0,846

229

1,01 нг/мл

1

6

12,5 нг/мл

0,847

316

1,03 нг/мл

3,5

7

15 нг/мл

0,848

324

0,96 нг/мл

4

8

17,5 нг/мл

0,845

483

1,03 нг/мл

3,4

9

20 нг/мл

0,848

518

0,97 нг/мл

2,4

Данные тестирования методики продемонстрировали линейность калибровочной зависимости в диапазоне концентраций от 1 до 20 нг/мл. Полученная линейность удовлетворяет клиническим требованиям, так как терапевтическая широта составляет от 3 до 8 нг/мл.

Контроль воспроизводимости методики проводили путем анализа цельной донорской крови, содержащей разные массовые концентрации эверолимуса. Результаты контроля воспроизводимости признаны приемлемыми, так как полученные значения концентраций контрольных образцов не превышают 15% от теоретической величины концентрации, а значения контрольных образцов, соответствующих нижнему пределу количественного обнаружения, не превышают 20% (табл. 2).

Таблица 2. Оценка воспроизводимости измерения концентрации эверолимуса в контрольных образцах

Контрольный образец, п/п

Целевая концентрация, нг/мл

Результат, нг/мл

Точность, %

№1 — 1-е измерение

1 нг/мл

1,1 нг/мл

110

№1 — 2-е измерение

1 нг/мл

0,95 нг/мл

95

№1 — 3-е измерение

1 нг/мл

0,86 нг/мл

86

№1 — 4-е измерение

1 нг/мл

1,08 нг/мл

108

№1 — 5-е измерение

1 нг/мл

0,98 нг/мл

98

№2 — 1-е измерение

3 нг/мл

3,05 нг/мл

102

№2 — 2-е измерение

3 нг/мл

3,2 нг/мл

106

№2 — 3-е измерение

3 нг/мл

2,97 нг/мл

99

№2 — 4-е измерение

3 нг/мл

2,89 нг/мл

96

№2 — 5-е измерение

3 нг/мл

3,15 нг/мл

105

№3 — 1-е измерение

10 нг/мл

10,3 нг/мл

103

№3 — 2-е измерение

10 нг/мл

9,8 нг/мл

98

№3 — 3-е измерение

10 нг/мл

9,2 нг/мл

92

№3 — 4-е измерение

10 нг/мл

10,1 нг/мл

101

№3 — 5-е измерение

10 нг/мл

10,9 нг/мл

109

№4 — 1-е измерение

20 нг/мл

19,2 нг/мл

96

№4 — 2-е измерение

20 нг/мл

19,9 нг/мл

99,5

№4 — 3-е измерение

20 нг/мл

20,3 нг/мл

101,5

№4 — 4-е измерение

20 нг/мл

20,1 нг/мл

100,5

№4 — 5-е измерение

20 нг/мл

20,7 нг/мл

103,5

Путем расчета коэффициента вариации результатов пятикратного измерения контрольных образцов на пяти уровнях концентраций (1 нг/мл, 2 нг/мл, 5 нг/мл, 7,5 нг/мл, 20 нг/мл) оценивали прецизионность методики (табл. 3). Контроль прецизионности методики признан удовлетворительным, так как коэффициент вариации каждого образца контроля качества не превышал 15%, что соответствует нормативам (коэффициент вариации концентраций каждого образца контроля качества не должен превышать 15% за исключением значений нижнего предела количественного определения, где он не должен превышать 20%).

Таблица 3. Прецизионность измерения эверолимуса в контрольных образцах в течение дня

Концентрация эверолимуса в контрольном образце, нг/мл

В течение 1 дня (5 измерений для каждого контрольного образца)

Mean (нг/мл)

SD (нг/мл)

SD (%)

1,0

0,8

0,05

11,51

2,0

2,02

0,05

6,01

5,0

4,87

0,16

7,53

7,5

7,4

0,09

2,78

20,0

20,26

0,3

3,39

Следующий этап оценки пригодности методики заключался в межлабораторном сличении проб пациентов, принимающих эверолимус с использованием оптимизированной и валидированной методики количественного обнаружения эверолимуса методом ВЭЖХ-МС/МС в лаборатории токсикологии и лекар ственного мониторинга ФГБУ «ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова» МЧС России, которое было выполнено на 20 образцах крови пациентов обследованной группы. Расхождение результатов исследований, полученных двумя лабораториями, не превышало 14% на всех уровнях концентраций, что отвечает требования межлабораторного контроля качества для данного метода.

Методика успешно внедрена в клиническую и лабораторную практику ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России и применена на 348 образцах цельной крови пациентов, принимающих эверолимус в составе комбинированной иммуносупрессивной терапии после трансплантации сердца, с удовлетворительным клиническим эффектом. Методика продемонстрировала хорошие результаты внешней оценки качества на основании межлабораторных сличений.

Выводы

Оптимизированная и внедренная в клиническую практику методика количественного определения эверолимуса в цельной крови пациентов после трансплантации сердца методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-селективным детектированием отвечает международным требованиям к валидации биоаналитических методик, демонстрируя высокую чувствительность, специфичность, воспроизводимость и точность.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.