Summary

Die Quantifizierung des Immunsuppressivums Tacrolimus auf Getrocknetes Blut mittels LC-MS / MS

Published: November 08, 2015
doi:

Summary

Here we describe a high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS) assay to quantify the immunosuppressant tacrolimus in dried blood spots using a simple manual protein precipitation step and online column extraction.

Abstract

Die Calcineurin-Inhibitor Tacrolimus ist der Eckpfeiler der meisten immunsuppressiven Behandlungsprotokolle nach Organtransplantation in den Vereinigten Staaten. Tacrolimus ist eine geringe therapeutische Droge und als solche erfordert therapeutischen Drug-Monitoring und Dosisanpassung basierend auf seiner Vollblut-Talspiegel. Nach Hause zu therapeutischen Drug-Monitoring und die Einhaltung zu erleichtern, ist die Sammlung von getrockneten Blutflecken ein attraktives Konzept. Nach einer Finger-Stick, sammelt der Patient einen Bluttropfen auf Filterpapier zu Hause. Nachdem das Blut getrocknet ist, es an die analytischen Labor, in dem Tacrolimus wird mit Hochleistungs-Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie quantifiziert geschickt wird (HPLC-MS / MS) in Kombination mit einem einfachen Handproteinfällung Schritt und Online-Spaltenextraktion.

Für Tacrolimus Analyse wird eine 6-mm-Scheibe aus dem gesättigten Zentrum der Blutfleck ausgestanzt. Der Blutfleck wird mit einer Kugel ein Mixer homogenisiertnd dann Proteine ​​werden mit Methanol / 0,2 M ZnSO 4, die den internen Standard D 2, 13 C-Tacrolimus fällt. Nach dem Vortexen und Zentrifugieren wird 100 ul Überstand in ein Online-Extraktionskolonne injiziert und mit 5 ml / min von 0,1 Ameisensäure / Acetonitril gewaschen (7: 3, v: v) für 1 min. Danach wird das Schaltventil aktiviert, und die Analyten rückgespült auf die analytische Säule (und getrennt unter Verwendung einer 0,1% Ameisensäure / Acetonitril-Gradient). Tacrolimus wird in der positiven Mehrreaktionsmodus (MRM) mit einem Tandem-Massenspektrometer quantifiziert.

Der Test ist linear von 1 bis 50 ng / ml. Inter-Assay-Varianz (3,6% -6,1%) und Genauigkeit (91,7% -101,6%) als in 20 Tagen beurteilt treffen Akzeptanzkriterien. Durchschnittliche Extraktion Erholung ist 95,5%. Es gibt keine relevante Übertrag, Matrix-Interferenzen und Matrixeffekte. Tacrolimus ist in getrockneten Blutflecken bei RT und bei +4 ° C für 1 Woche stabil. Extrahierten Proben in derProbengeber sind bei +4 ° C für mindestens 72 Stunden stabil.

Introduction

Tacrolimus ist ein potenter immonosuppressant 1-7 die Makrolidstruktur 8 (Figur 1) besitzt. Aufgrund cistrans-Isomerie der CN Bindungen sie zwei Rotameren in Lösung 9, die durch Umkehrphasen-Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie getrennt werden können bildet (HPLC) Tacrolimus ist lipophil und löslich in Alkoholen (Methanol: 653 g / l, Ethanol: 355 g / L), halogenierte Kohlenwasserstoffe (Chloroform: 573 g / L) und Äther. Es ist in aliphatischen Kohlenwasserstoffen (Hexan kaum löslich: 0,1 g / l und Wasser (pH 3. 0,0047 g / l) 9 Das Molekül keinerlei Chromophor, und das UV-Absorptionsmaximum nicht enthalten, ist 192 nm Tacrolimus über eine Hemmung der Calcineurin wirkt. . Sein Wirkungsmechanismus ist in den Referenzen 10,11 prüft worden. Es ist derzeit in mehr als 80% der Festorgantransplantationspatienten in den Vereinigten Staaten 12 verwendet.

Der therapeutische Index von Tacrolimus ist stattd schmalen 13 zu sein. Darüber hinaus ist die Korrelation zwischen Tacrolimus-Dosen und Konzentrationen im Blut arm und Pharmakokinetik ist variabel 14,15. Therapeutische Medikamentenüberwachung auf Tacrolimus Dosierung bei Transplantationspatienten zu führen ist daher allgemeine klinische Praxis 16-20. Das Ziel ist, die Tacrolimus-Blutkonzentrationen innerhalb einer vorgegebenen therapeutischen Bereich zu halten. Tacrolimus-Blutspiegel unter dem therapeutischen Bereich kann in einer erhöhten Aktivität der chronischen oder akuten Allo-Immunreaktionen führen, während die oberhalb des therapeutischen Fensters erhöhen das Risiko für Über Immunsuppression, Krebs und Toxizitäten, wie Nierentoxizität, Neurotoxizität, Bluthochdruck und Diabetes. Hohe pharmakokinetischen intraindividuellen Schwankungen von Tacrolimus kann sich nachteilig auf beiden Transplantationsorgan und das Überleben der Patienten 21,22 sein. Während interindividuelle Variabilität der Pharmakokinetik von Tacrolimus wird hauptsächlich durch CYP3A5-Polymorphismen, Gründe für intraindividuelle verursachtVariabilität beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Arzneimitteln, krankheits Drogen-und Lebensmittel Wechselwirkungen 14,15 begrenzt. Auch fehlt der Einhaltung der immunsuppressiven Therapie Drogen-Regime ist ein Faktor und ein Hauptgrund für Transplantatverlust 23,24.

Diese Überlegungen zeigen, dass häufige Hause therapeutischen Drug-Monitoring und die Einhaltung von Tacrolimus-Vollblutkonzentration kann vorteilhaft sein, um sicherzustellen, dass Patienten Tacrolimus Exposition innerhalb des gewünschten therapeutischen Fenster zu allen Zeiten. Allerdings, die Logistik und die Kosten der häufigeren therapeutischen Drug-Monitoring, wie es der gängigen klinischen Praxis 15 ist unerschwinglich. Einer der Gründe ist, dass der Patient zu sehen, ein phlebotomist, um die erforderliche venöse Blutprobe gezogen haben. Getrocknetes Blut wurden vor kurzem als attraktives Konzept 25-28 entstanden. Nach einer einfachen Finger-Stick, den Patienten sammelt einen Blutstropfen auf einem speziellen Filterpapierkarte und nach der Blutfleck ist dRied, kann es zu einem zentralen Labor zur Analyse von Tacrolimus und einer anderen Immunsuppressivum, dass der Patient möglicherweise gerade unter zugesandt. Dies hat sich auf die Entwicklung von hochempfindlichen und spezifischen LC-MS / MS-Assays zur Quantifizierung von Tacrolimus und anderen Immunsuppressiva in sehr kleinen Blutvolumina, wie beispielsweise Trockenblut (typischerweise 20 & mgr; l Blut) 25,29-43 möglich. Ein weiterer Vorteil ist, dass minimal-invasive, geringes Volumen Probennahme-Strategien wie Trockenblut therapeutischen Drug-Monitoring und pharmakokinetischen Untersuchungen bei Kleinkindern 28 erheblich erleichtern.

Tacrolimus wird in der Regel in venösen EDTA-Vollblut 15 gemessen. Gründe sind, dass Tacrolimus weitgehend verteilt in Blutzellen und klinische Studien haben eine bessere Korrelation zwischen Tacrolimus Talspiegel im Blut als im Plasma mit klinischen Ereignissen 15,18 ausgewiesen. Zum Vergleich: Die Analyse tacrolimus in getrockneten Blutflecken auf Kapillarblut, die mit der Filterpapiermatrix eingemischt basiert. Dies stellt Herausforderungen in Bezug auf die Solubilisierung von Tacrolimus und mögliche Interferenzen mit der LC-MS / MS-Analyse. Hier präsentieren wir einen etablierten und validierten Assay basierend auf Homogenisierung der getrocknete Blut vor Ort mittels einer Kugel Mixer in Kombination mit einem High-Flow-Online Spalte Probenvorbereitungsverfahren und LC-MS / MS-Analyse. Bis heute hat dieser Test erfolgreich zur Quantifizierung von mehr als fünftausend Tacrolimus Trockenblut-Proben für die Einhaltung Überwachung in klinischen Studien eingesetzt.

Protocol

De-identifizierte Blutproben von gesunden Personen waren von der University of Colorado Hospital (Aurora, Colorado). Die Verwendung von de-identifizierten Blutbank-Proben für die Validierungsstudien sowie für die Herstellung von Kalibratoren und Qualitätskontrollproben wurde als von der Colorado Mehr Institutional Review Board (COMIRB, Aurora, Colorado) "befreit". 1. Herstellung von Referenzen und Lösungen Kauf Tacrolimus und der interne Standard D 2,…

Representative Results

Vertreter Ionenchromatogramme einer Blindprobe, versetzt eine Probe, an der unteren Grenze der Quantifizierung und eine Patientenprobe werden in Abbildung 3 dargestellt. Kalibrierungskurven Die untere Detektionsgrenze lag bei 0,5 ng / ml, und die Untergrenze der Quantifizierung, betrug 1,0 ng / ml. Fünfzig ng / ml wurde als die höchste Kalibrator gewählt, da höhere Konzentrationen sind unwahrscheinlich, dass in der Klinik unter normalen Umst?…

Discussion

Obwohl, wie oben erwähnt, ist das Konzept der therapeutischen Arzneimittel und Einhaltung Überwachung der Tacrolimus auf Basis von Trockenblut attraktiv, es gibt analytische Herausforderungen, die über die in der Regel mit der LC-MS / MS-Analyse von Tacrolimus im venösen EDTA-Vollblut-Proben verbunden zu gehen. Diese schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf die Tatsache, dass die Matrix Kappilarblut in die Baumwolllinters Material des hier verwendeten Filterkarte Materials und der geringen Blutvolumen (20 ul)…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by the United States Federal Drug Administration (FDA) contract HHSF223201310224C and the United States National Institutes of Health/FDA grant 1U01FD004573-01.

Materials

Reference Materials
Tacrolimus U.S. Pharmacopeial Convention 1642802
D2,13C-Tacrolimus Toronto Research Chemicals Inc. F370002
Test Materials
Red blood cells University of Colorado Hospital W20091305500 V
Plasma University of Colorado Hospital W2017130556300Q
Solvents
Acetone CHROMASOLV, HPLC, ≥ 99,9 % Sigma-Aldrich 439126-4 L
Acetonitrile Optima LC/ MS, UHPLC- UV Thermo Fisher Scientific A955-4
Isopropanol 99.9 %, HPLC Fisher Scientific BP2632-4
Methanol Optima LC/ MS Thermo Fisher Scientific A452-4
Water Optima LC/ MS, UHPLC- UV Thermo Fisher Scientific W6-4
Other Chemicals
Formic acid Thermo Fisher Scientific A118P-500
Phosphate-buffered saline (PBS) Sigma-Aldrich D8537
Zinc sulfate Thermo Fisher Scientific Z68-500
Laboratory Instruments and Consumables
0.5 – 10 µl pipet, VoluMate LIQUISYSTEMS Mettler Toledo 17008649
1,5 mL- Eppendorf tube Thermo Fisher Scientific 02-682-550
10 – 100 µL pipet, VoluMate LIQUISYSTEMS Mettler Toledo 17008651
10 μL- pipet tips with filter, sterile Neptune BT 10XLS3
100 – 1000 µl pipet, VoluMate LIQUISYSTEMS Mettler Toledo 17008653
100 μL- pipet tips with filter, sterile Neptune BT 100
1000 μL- pipet tips with filter, sterile Multimax 2940
2 – 20 µL pipet, VoluMate LIQUISYSTEMS Mettler Toledo 17008650
2 mL- Eppendorf tube Thermo Fisher Scientific 02-681-258
20 – 200 µL pipet, VoluMate LIQUISYSTEMS Mettler Toledo 17008652
20 μL- pipet tips with filter, sterile GeneMate P-1237-20
200 μL- pipet tips with filter Multimax 2938T
200 μL- pipet tips with filter, sterile Multimax 2936J
50 mL- Falcon tube BD Falcon 352070
300 μL inserts for  HPLC vials Phenomenex ARO-9973-13
Balance PR2002 Mettler Toledo 1117050723
Balances AX205 Delta Range Mettler Toledo 1119343379
Bullet Blender Homogenizer Next Advance BBX24
Centrifuge Biofuge Fresco Heraeus 290395
Disposable Wipes PDI Q55172
Glass v ials, 4 mL Thermo Fisher Scientific 14-955-334
Glass vials, 20 mL Thermo Fisher Scientific B7800-20
Gloves, nitrile Titan Brand Gloves 44-100S
HPLC vials, 9 mm, 2 mL, clear Phenomenex ARO- 9921-13
Lids for HPLC vials Phenomenex ARO- 8952-13-B
Needle, 18G 1.5 Precision Glide 305196
Rack for Eppendorf tubes Thermo Fisher Scientific 03-448-11
Rack for HPLC Vials Thermo Fisher Scientific 05-541-29
Steel beads 0.9 – 2 mm Next Advance SSB14B
Storage boxes for freezers / refrigerators Thermo Fisher Scientific 03-395-464
Standard multi-tube vortexer VWR Scientific Products 658816-115
Whatman Paper, 903 Protein Saver US 100/PK GE Whatman  2016-05
HPLC Equipment and Columns
Autosampler CTC PAL  PAL.HTCABIx1
Binary pump, Agilent 1260 Infinity Agilent Technologies 1260 G1312B
Binary pump, Agilent 1290 Infinity Agilent Technologies 1290 G4220A
Micro vacuum degasser, Agilent 1260 Agilent Technologies 1260 G13798
Column oven,  Agilent 1290 with 2 position  Agilent Technologies 1290 G1216C
Thermostated column compartment with integrated 6 port switching valve Agilent Technologies 1290 G1316C
HPLC pre-column cartridge, Zorbax XDB C8 (5 µm particle size), 4.6 · 12.5 mm Phenomenex 820950-926
HPLC analytical column, Zorbax Eclipse-XDB-C8 (5 µm particle size), 4.6 · 150 mm Phenomenex 993967-906
Tandem Mass Spectrometer
API5000 MS/MS with TurboIonspray source AB Sciex 4364257
Mass spectrometry software AB Sciex Analyst 1.5.1

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Shokati, T., Bodenberger, N., Gadpaille, H., Schniedewind, B., Vinks, A. A., Jiang, W., Alloway, R. R., Christians, U. Quantification of the Immunosuppressant Tacrolimus on Dried Blood Spots Using LC-MS/MS. J. Vis. Exp. (105), e52424, doi:10.3791/52424 (2015).

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