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.
钙调神经磷酸酶抑制剂他克莫司是在美国实体器官移植后的免疫抑制大多数治疗方案的基石。他克莫司是一个窄的治疗指数的药物,因此需要治疗药物的监测,并根据它的全血谷浓度调整剂量。为方便家庭治疗药物,并坚持监测,干血斑的集合是一个有吸引力的概念。手指棒后,病人收集在滤纸上血滴在家里。血后进行干燥,则邮寄到分析实验室,其中他克莫司是用高效液相色谱法 – 串联质谱法量化(HPLC-MS / MS)在一个简单的手动蛋白质沉淀步骤和在线柱萃取组合。
他克莫司分析,一个6毫米光盘从血液点的饱和点刻。血斑用一颗子弹搅拌机均质第二然后蛋白沉淀,用甲醇/ 0.2M的硫酸锌含有内标D 2,13 C-他克莫司。涡旋和离心后,将100μl上清液注入到一个在线萃取柱中,用5毫升/分钟0.1甲酸/乙腈(7:3,体积比),持续1分钟。此后,切换阀被激活,分析物被反冲洗到分析柱(并用0.1%甲酸/乙腈梯度分离)。他克莫司被量化中使用的串联质谱仪的阳性反应的多模式(MRM)。
该测定是从1至50ng / ml的线性。批间变异性(3.6%-6.1%)和准确度(91.7%-101.6%)的评估20天以上达到验收标准。平均提取回收率为95.5%。有没有相关的结转,基质干扰和基体效应。他克莫司是稳定的干血斑在RT和在4℃下1周。在提取样本自动进样器是稳定的,在4℃下至少72小时。
他克莫司是一种强效immonosuppressant 1-7具有一个大环内酯结构8( 图1)。由于顺 -该CN键的反异构它形成在溶液9两种旋转异构体,可通过反相高效液相色谱法进行分离(HPLC),他克莫司是亲脂性和可溶于醇(甲醇653克/升,乙醇:355克/升),卤代烃(氯仿:573克/升)和乙醚。它是难溶于脂族烃(己烷:0.1克/升和水(pH 3:0.0047克/升)9所述的分子不包含任何发色团并且其紫外吸收最大值是通过抑制神经钙的192纳米的他克莫司的行为。其作用的机制已经在参考文献10,11综述。它是目前使用在80%以上的固体器官移植患者的在美国12。
他克莫司的治疗指数是considered可窄13。此外,他克莫司的剂量和血液浓度之间的相关性差和药代动力学是可变14,15。治疗药物监测指导剂量的他克莫司在移植患者因此一般的临床实践16-20。的目标是保持他克莫司血液中的浓度的预定义治疗范围内。下面的治疗范围他克莫司血液中的浓度可导致慢性或急性同种异体免疫反应的活性增加,而浓度大于治疗窗口增加用于过免疫抑制,癌症和毒性,如肾毒性,神经毒性,高血压和糖尿病的风险。他克莫司的药代动力学高个体内的变化可能是有害的既移植器官和患者存活21,22。而他克莫司的药代动力学的个体间变异主要是由CYP3A5基因多态性,原因个体内变异包括但不限于,药物与药物,疾病-药物和食品药物相互作用14,15。也缺乏坚持免疫抑制治疗药物治疗是一个促进因素,一个重要原因移植损失23,24。
这些考虑表明,频繁家治疗药物和他克莫司的全血浓度的粘附监测可能是有益的,以确保患者在任何时候所需治疗窗口内的他克莫司的曝光。但是,物流和更频繁的治疗药物监测的成本,因为它是目前的临床实践15是令人望而却步。其中一个原因是,该患者具有看到一个抽血有绘制所需的静脉血样。干血斑最近成为一个有吸引力的概念25-28。经过简单的手指贴在病人聚集在一个特殊的过滤纸卡,后血斑有d血滴里德,它可以邮寄到中心实验室用于他克莫司的分析和任何其他的免疫抑制剂,该患者可能目前服用。这已经成为可能的,因为高度敏感和特异的LC-MS / MS测定法他克莫司和其他免疫抑制剂的定量在非常小的血液量的发展,如干燥血点(通常是20微升血液)25,29-43。另一个优点是,微创,低体积的样品收集策略诸如干血斑大大方便治疗药物的监测和药代动力学研究中的儿童小28。
他克莫司通常以静脉EDTA全血15。原因是他克莫司广泛分布成血细胞和临床研究报道他克莫司谷浓度在血液之间有更好的相关性比血浆的临床事件15,18。相比较而言,Ta的分析crolimus在干燥血点是基于毛细血与该滤纸基质混合。此呈现在他克莫司和潜在的干扰与LC-MS / MS分析的溶解方面的挑战。这里,我们提出基于使用结合的子弹搅拌器具有高流动性的在线列取样清理过程和LC-MS / MS分析的干燥血点的均质建立和验证实验。到今天为止,此法已成功地用于五千余他克莫司干血斑样本的定量分析在临床试验中坚持监测。
虽然,如上所述,基于干血斑的治疗药物和他克莫司的粘附监测的概念是有吸引力的,也有超出那些通常与他克莫司的静脉EDTA全血样品中的LC-MS / MS分析相关联的分析挑战。这些包括,但不限于一个事实,即基质是毛细管全血浸透到这里使用的过滤卡材料和低血容量(20微升)的棉短绒材料。尽管如此,在中心实验室高通量分析需要快速和可靠的提取方法,其导致缺乏基质干扰和基质效应结合一个…
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |