لوحة LC-MS/MS المعتمدة لقياس 11 دواءً مقاومًا للأدوية في عينات الشعر الصغيرة
Summary
يمكن أن تكون الطرق الحالية لتحليل التزام المرضى بأنظمة السل المقاوم للأدوية المعقدة غير دقيقة وكثيفة الموارد. تقوم طريقتنا بتحليل الشعر، وهو مصفوفة يتم جمعها وتخزينها بسهولة، لتركيزات 11 دواءً من أدوية السل المقاوم للأدوية. باستخدام LC-MS/MS، يمكننا تحديد مستويات المخدرات دون نانوغرام التي يمكن استخدامها لفهم أفضل للتقيد المخدرات.
Abstract
يشكل السل المقاوم للأدوية تهديداً متزايداً للصحة العامة، وقد يكون لتقييم مستويات الأدوية العلاجية فوائد سريرية هامة. مستويات البلازما المخدرات هي التقييم القياسي الذهب الحالي، ولكن تتطلب فليبوتوبضع وسلسلة التبريد، والتقاط الالتزام فقط الأخيرة جدا. تستخدم طريقتنا الشعر، وهو مصفوفة يتم جمعها بسهولة وتعكس الالتزام على المدى الطويل، لاختبار 11 دواءً مضادًا للسل. ويبين العمل السابق الذي قامت به مجموعتنا أن مستويات العقاقير المضادة للفيروسات العكوسة في الشعر ترتبط بنتائج فيروس نقص المناعة البشرية. لدينا طريقة لأدوية السل المقاوم للأدوية يستخدم 2 ملغ من الشعر (3 سم قريبة من الجذر)، والتي يتم سحقها واستخراجها في الميثانول. يتم تحليل العينات باستخدام طريقة LC-MS/MS واحدة ، مما يحدد 11 دواءً في تشغيل 16 دقيقة. وتتراوح الحدود الدنيا للقياس الكمي للأدوية الإحدى عشرة من 0.01 نانوغرام/ملغم إلى 1 نانوغرام/ملغم، ويؤكد وجود المخدرات بمقارنة نسب انتقالين من انتقالي قياس الطيف الكتلي. يتم قياس العينات باستخدام نسبة مساحة الدواء إلى المتجانس ، 15N – أو 13isotopologue المخدرات المسمى C. استخدمنا منحنى معايرة يتراوح بين 0.001-100 نانوغرام/ملغ. تطبيق الأسلوب على عينة الراحة من عينات الشعر التي تم جمعها من مرضى السل المقاوم للأدوية على العلاج الخاضع للملاحظة المباشرة (DOT) أشار إلى مستويات الدواء في الشعر ضمن النطاق الديناميكي الخطي لتسعة من الأدوية الأحد عشر (isoniazid، pyrazinamide، ethambutol، linezolid، ليفوفلوكساسين، اللوكسلوكساسين، الكلوف ايزماتين، بيداكلين، pretomanid). لم يكن أي مريض على البروتيوناميد ، وكانت المستويات المقاسة للإيثيوناميد قريبة من LLOQ (مع مزيد من العمل بدلاً من ذلك دراسة مدى ملاءمة المستقلب ethionamide لرصد التعرض). وباختصار، فإننا نصف تطوير لوحة متعددة الأنالية لأدوية السل المقاوم للأدوية في الشعر كتقنية لرصد الأدوية العلاجية أثناء علاج السل المقاوم للأدوية.
Introduction
في القرن الحادي والعشرين، يشكل السل المقاوم للأدوية كارثة متطورة بالنسبة للبرامج الوطنية الضعيفة بالفعل لمكافحة السل، حيث تضاعفت الحالات المؤكدة في السنوات الخمس الماضية وحدها، وهو ما يمثل ما يقرب من ثلث جميع الوفيات المرتبطة بمقاومة مضادات الميكروبات على الصعيد العالمي1،,2. وقد تطلب العلاج الناجح للسل المقاوم للأدوية تقليدياً أنظمة الخط الثاني الأطول سمية من علاج السل الحساس للأدوية. وعلاوة على ذلك، غالباً ما يواجه المرضى المصابون بالسل المقاوم للأدوية تحديات كبيرة قائمة من قبل للتمسك، مما ساهم في ظهور المقاومة في البداية3.
على عكس عدوى فيروس نقص المناعة البشرية حيث يمكن استخدام الأحمال الفيروسية لمراقبة العلاج، يتم تأخير نقاط النهاية البديلة للاستجابة العلاجية في السل ولا يمكن الاعتماد عليها على المستوى الفردي4. كما أن مراقبة التزام المرضى، وهو مؤشر هام على تركيز الأدوية المضادة للسل دون العلاجية وفشل العلاج، أمر صعب أيضاً. الالتزام الذاتي المبلغ عنها يعاني من التحيز استدعاء والرغبة في إرضاء مقدمي5,6. يمكن أن يكون عدد حبوب منع الحمل وأنظمة مراقبة الأحداث الدوائية (MEMS) أكثر موضوعية7 ولكن لا تقيس الاستهلاك الفعلي للأدوية8،9،10. يمكن أن توفر مستويات الدواء في المصفوفات الحيوية كل من الالتزام والبيانات الدوائية. لذلك ، تستخدم مستويات أدوية البلازما عادة في مراقبة الأدوية العلاجية11،12. غير أنه في سياق رصد التقيد بالمخدرات، تمثل مستويات البلازما التعرض القصير الأجل وتحد منها تفاوتات كبيرة داخل المريض وفيما بين المرضى عند تحديد النطاق المرجعي المناسب للتقيد. آثار “معطف أبيض”، حيث يتحسن الالتزام قبل العيادة أو زيارات الدراسة، يزيد من تعقيد قدرة مستويات البلازما لتوفير أنماط دقيقة الالتزام المخدرات13.
الشعر هو مصفوفة بيولوجية بديلة يمكن قياس التعرض للأدوية على المدى الطويل14،15. العديد من الأدوية والأيض الذاتي دمج في مصفوفة بروتين الشعر من الدورة الدموية الجهازية كما ينمو الشعر. كما تستمر هذه العملية الديناميكية خلال نمو الشعر، كمية الدواء المودعة في مصفوفة الشعر يعتمد على وجود مستمر للدواء في الدورة الدموية، مما يجعل الشعر قراءة زمنية ممتازة من تناول المخدرات. الشعر كمصفوفة حيوية لديه ميزة إضافية من يجري جمعها بسهولة دون الحاجة إلى سلسلة التبريد للتخزين والشحن مقارنة بالدم. وعلاوة على ذلك، الشعر غير خطرة بيولوجيا، والتي توفر مزايا جدوى إضافية في هذا المجال.
وقد استخدمت مستويات المخدرات الشعر منذ فترة طويلة في تطبيقات الطب الشرعي16. وعلى مدى العقد الماضي، أثبتت مستويات مضادات الفيروسات العكوسة للشعر فائدة في تقييم مدى التزام هاوية المخدرات في علاج فيروس نقص المناعة البشرية والوقاية منه، وهو ما أسهمت فيه مجموعتنا. وقد ثبت أن مستويات ARV في الشعر لتكون أقوى المؤشرات المستقلة لنتائج العلاج في عدوى فيروس نقص المناعة البشرية17,18,1919,20,21. لتحديد ما إذا كانت مستويات الشعر من مرضى السل المقاوم للأدوية سيكون لها نفس الأداة المساعدة في التنبؤ بنتائج العلاج، استخدمنا LC-MS/MS لتطوير والتحقق من صحة طريقة لتحليل 11 دواء ً من أدوية السل المقاوم للأدوية في عينات الشعر الصغيرة. كتقييم أولي لأداء القياس ، قمنا بقياس مستويات أدوية السل المقاوم للأدوية في عينة مريحة من المرضى الذين يعانون من السل المقاوم للأدوية الذين يتلقون العلاج الملاحظة مباشرة (DOT) في كيب الغربية ، جنوب أفريقيا22.
Protocol
Representative Results
Discussion
نحن نبلغ هنا عن بروتوكول الطريقة التي طورناها والتحقق من صحتها لتحديد 11 دواءً مضادًا للسل تستخدم في علاج السل المقاوم للأدوية في عينات الشعر الصغيرة باستخدام LC-MS/MS. لم يتم تطوير أي طريقة أخرى لقياس هذه الأدوية الـ 11 في الشعر من قبل والتحقق من صحتها ونشرها. يمكن لطريقتنا قياس مستويات الأدوي?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويود المؤلفان أن يشكرا البروفيسور ة كيرتان ديدا، والدكتور علي إسماعيل، وماريتجي بريتوريوس في معهد الرئة بجامعة كيب تاون، الذين سهلوا جمع عينات الشعر من أجل الدراسة. كما أن المؤلفين يكرّدون بامتنان مساهمات المشاركين في هذه الدراسة.
Materials
| 2 mL injection vials | Agilent Technologies | 5182-0716 | |
| 250 uL injection vial inserts | Agilent Technologies | 5181-8872 | |
| Bead ruptor 24 | OMNI International | 19001 | |
| Bead ruptor tubes (2 mL bead kit, 2.8mm ceramic, 2 mL microtubes) | OMNI International | 19628 | |
| Bedaquiline | Toronto Research Chemicals | B119550 | |
| Bedaquiline-d6 | Toronto Research Chemicals | B119552 | |
| Clofazimine | Toronto Research Chemicals | C324300 | |
| Clofazimine-d7 | Toronto Research Chemicals | C324302 | |
| Disposable lime glass culture tubes | VWR | 60825-425 | |
| Ethambutol | Toronto Research Chemicals | E889800 | |
| Ethambutol-d4 | Toronto Research Chemicals | E889802 | |
| Ethionamide | Toronto Research Chemicals | E890420 | |
| Ethionamide-d5 | ClearSynth | CS-O-06597 | |
| Formic acid | Sigma-Aldrich | F0507-100mL | |
| Glass bottles | Corning | 1395-1L | |
| Hot Shaker | Bellco Glass Inc | 7746-32110 | |
| HPLC | Agilent Technologies | Infinity 1260 | |
| HPLC grade acetonitrile | Honeywell | 015-4 | |
| HPLC grade methanol | Honeywell | 230-1L | |
| HPLC grade water | Aqua Solutions Inc | W1089-4L | |
| Isoniazid | Toronto Research Chemicals | I821450 | |
| Isoniazid-d4 | Toronto Research Chemicals | I821452 | |
| LC column, Synergi 2.5 um Polar RP 100 A 100 x 2 mm | Phenomenex | 00D-4371-B0 | |
| LC guard cartridge | Phenomenex | AJ0-8788 | |
| LC guard cartridge holder | Phenomenex | AJ0-9000 | |
| LC-MS/MS quantitation software | Sciex | Multiquant 2.1 | |
| Levofloxacin | Sigma-Aldrich | 1362103-200MG | |
| Levofloxacin-d8 | Toronto Research Chemicals | L360002 | |
| Linezolid | Toronto Research Chemicals | L466500 | |
| Linezolid-d3 | Toronto Research Chemicals | L466502 | |
| Micro centrifuge tubes | E&K Scientific | 695554 | |
| Moxifloxacin | Toronto Research Chemicals | M745000 | |
| Moxifloxacin-13C, d3 | Toronto Research Chemicals | M745003 | |
| MS/MS | Sciex | Triple Quad 5500 | |
| OPC 14714 | Toronto Research Chemicals | O667600 | |
| Pretomanid (PA-824) | Toronto Research Chemicals | P122500 | |
| Prothionamide | Toronto Research Chemicals | P839100 | |
| Prothionamide-d5 | Toronto Research Chemicals | P839102 | |
| Pyrazinamide | Toronto Research Chemicals | P840600 | |
| Pyrazinamide-15N, d3 | Toronto Research Chemicals | P840602 | |
| Septum caps for injection vials | Agilent Technologies | 5185-5862 | |
| Turbovap LV evaporator | Biotage | 103198/11 |
References
- Kurbatova, E. V., et al. Predictors of poor outcomes among patients treated for multidrug-resistant tuberculosis at DOTS-plus projects. Tuberculosis (Edinb). 92, 397-403 (2012).
- Dheda, K., et al. The epidemiology, pathogenesis, transmission, diagnosis, and management of multidrug-resistant, extensively drug-resistant, and incurable tuberculosis. Lancet Respiratory Medicine. , (2017).
- Berg, K. M., Arnsten, J. H. Practical and conceptual challenges in measuring antiretroviral adherence. Journal of Acquired Immunodeficiency Syndromes (JAIDS). 43, 79-87 (2006).
- Kagee, A., Nel, A. Assessing the association between self-report items for HIV pill adherence and biological measures. AIDS Care. 24 (11), 1448-1452 (2012).
- Haberer, J. E., et al. Adherence to antiretroviral prophylaxis for HIV prevention: a substudy cohort within a clinical trial of serodiscordant couples in East Africa. PLoS Medicine. 10 (9), 1001511 (2013).
- Pullar, T., Kumar, S., Tindall, H., Feely, M. Time to stop counting the tablets. Clinical Pharmacology & Therapeutics. 46 (2), 163-168 (1989).
- Liu, H., et al. A comparison study of multiple measures of adherence to HIV protease inhibitors. Annals of Internal Medicine. 134 (10), 968-977 (2001).
- Wendel, C., et al. Barriers to use of electronic adherence monitoring in an HIV clinic. Annals of Pharmacotherapy. 35, 1010-1101 (2001).
- Ruiz, J., et al. Impact of voriconazole plasma concentrations on treatment response in critically ill patients. Clinical Pharmacology & Therapeutic. , (2019).
- Saktiawati, A. M., et al. Optimal sampling strategies for therapeutic drug monitoring of first-line tuberculosis drugs in patients with tuberculosis. Clinical Phamacokinetics. , (2019).
- Podsadecki, T. J., Vrijens, B. C., Tousset, E. P., Rode, R. A., Hanna, G. J. “White coat compliance” limits the reliability of therapeutic drug monitoring in HIV-1-infected patients. HIV Clinical Trials. 9 (4), 238-246 (2008).
- Cuypers, E., Flanagan, R. J. The interpretation of hair analysis for drugs and drug metabolites. Clinical Toxicology. 56 (2), 90-100 (2018).
- Knitz, P., Villain, M., Crimele, V. Hair analysis for drug detection. Therapeutic Drug Monitoring. 28 (3), 442-446 (2006).
- Barroso, M., Gallardo, E., Vleira, D. N., Lopez-Rivadulla, M., Queiroz, J. A. Hair: a complementary source of bioanalytical information in forensic toxicology. Bioanalysis. 3 (1), 67-79 (2011).
- Gandhi, M., et al. Atazanavir concentration in hair is the strongest predictor of outcomes on antiretroviral therapy. Clinical Infectious Diseases. 52 (10), 1267-1275 (2011).
- Koss, C. A., et al. Hair concentrations of antiretrovirals predict viral suppression in HIV-infected pregnant and breastfeeding Ugandan women. AIDS. 29 (7), 825-830 (2015).
- Pintye, J., et al. Brief Report: Lopinavir Hair Concentrations Are the Strongest Predictor of Viremia in HIV-Infected Asian Children and Adolescents on Second-Line Antiretroviral Therapy. Journal of Acquired Immune Deficiency Syndromes (JAIDS). 76 (4), 367-371 (2017).
- Baxi, S. M., et al. Nevirapine Concentration in Hair Samples Is a Strong Predictor of Virologic Suppression in a Prospective Cohort of HIV-Infected Patients. PLoS One. 10 (6), 0129100 (2015).
- Gandhi, M., et al. Antiretroviral concentrations in hair strongly predict virologic response in a large HIV treatment-naive clinical trial. Clinical Infectious Diseases. 5, 1044-1047 (2019).
- Gerona, R., et al. Simultaneous analysis of 11 medications for drug resistant TB in small hair samples to quantify adherence and exposure using a validate LC-MS/MS panel. Journal of Chromatography B. 1125, 121729 (2019).
- Metcalfe, J., et al. Association of anti-tuberculosis drug concentration in hair and treatment outcomes in MDR- and XDR-TB. European Respriatory Journal Open Research. 5 (2), (2019).
- Metcalfe, J. Z., O’Donnell, M. R., Bangsberg, D. R. Moving Beyond Directly Observed Therapy for Tuberculosis. PLoS Medicine. 12 (9), 1001877 (2015).
