Verificatie van twee calprotectine-thuistesten voor follow-up van IBD-patiënten

Inleiding

Calprotectine is een eiwit dat in hoge concentratie aanwezig is in het cytoplasma van neutrofiele granulocyten en betrokken is bij ontstekingsregulatie. Bij patiënten met een actieve darmontsteking, bijvoorbeeld door een inflammatoire darmziekte (IBD, zoals de ziekte van Crohn en colitis ulcerosa) worden verhoogde calprotectine-concentraties gevonden in feces. Dit komt enerzijds door verhoogde permeabiliteit van het darmslijmvlies en anderzijds door migratie van granulocyten naar de locatie van ontsteking. Doordat calprotectine niet enzymatisch wordt afgebroken in de darm, is het een goede en stabiele marker voor lokale ontstekingsactiviteit (1). Fecaal calprotectine correleert goed met endoscopische en histologische ziekte-activiteit en wordt steeds meer gebruikt naast en/of ter vervanging van de invasieve en belastende endoscopie (2). Hoewel de concentratie van calprotectine in feces afhangt van vele factoren, zoals de locatie en uitgebreidheid van de ontsteking, maar ook de consistentie en verblijfsduur van de feces in het darmlumen, is een daling in calprotectine geassocieerd met vermindering van de darminflammatie; een stijging is voorspellend voor opvlamming van de ziekte-activiteit. Daarnaast kan dankzij de hoge negatief voorspellende waarde IBD worden uitgesloten bij patiënten met buikklachten en diarree wanneer een lage concentratie fecaal calprotectine wordt gemeten (1). 

Recent zijn er naast laboratorium-immunoassays voor de kwantitatieve bepaling van calprotectine ook thuistesten op de markt gekomen, waarmee patiënten zelf thuis de calprotectine-concentratie in feces kunnen meten met behulp van een testkit en een smartphone-app (3-5). Met een thuistest kunnen patiënten zelf calprotectine in feces meten in een vertrouwde omgeving en wanneer het hen uitkomt. Dit betekent dat de calprotectine-uitslag snel beschikbaar is bij het optreden van klachten, zonder de feces bij een laboratorium te moeten brengen. Verder zijn er initiatieven in het land waarbij de fysieke contactmomenten met MDL-artsen sterk gereduceerd worden (bijvoorbeeld met de BeterDichtbij-app of mijnIBDcoach) en de regie over de ziekte meer bij de patiënt komt te liggen. Het gebruik van thuistesten kan hieraan bijdragen. Inmiddels zijn er ook internationale aanbevelingen om de toepassing van thuistesten te overwegen in de follow-up van IBD-patiënten, waarbij gesteld wordt dat er geen relevante analytische nadelen zijn, terwijl patiënten wel verschillende voordelen ervaren (2,6).

Uit onderzoek is gebleken dat de concordantie van de thuistesten ten opzichte van laboratoriumtesten tussen de 71-82 procent ligt (3,4). Deze concordanties zijn echter bepaald ten opzichte van de corresponderende ELISA-gebaseerde testen van dezelfde fabrikant. De achterliggende reden is dat de verschillende ELISA-testen niet volledig geharmoniseerd zijn, wat o.a. zichtbaar is in de grote intermethodevariatie in de SKML-rondzending. De meest gebruikte calprotectine ELISA-kits in Nederland zijn van Diasorin en Thermo Fisher, waarvan voor zover bekend geen corresponderende thuistesten beschikbaar zijn. In deze studie hebben we daarom onderzocht wat de analytische prestaties zijn van twee verschillende typen thuistesten en hun concordantie ten opzichte van deze twee meest gebruikte ELISA-testen in Nederland. Naast de analytische prestaties zijn ook gebruikersaspecten meegenomen in de evaluatie, omdat patiënten uiteindelijk zelf, zonder begeleiding, de thuistesten moeten kunnen uitvoeren. De twee thuistesten voor dit onderzoek zijn geselecteerd op basis van eerder verschenen onderzoeken (3,4,7) en rondvraag onder collega-klinisch chemici: de IBDoc van Bühlmann en de Preventis SmarTest Calprotectin Home (hierna SmarTest genoemd).

Methode

Meetmethode thuistest

Beide calprotectine-thuistesten zijn gebaseerd op immunochromatografie (laterale flowtest), waarbij het resultaat kwantitatief wordt afgelezen met een smartphone-app. De achtereenvolgende stappen zijn weergegeven in Figuur 1. De test start met het nemen van een fecesmonster door het samplestokje met groeven op verschillende plekken in de feces te steken. Het samplestokje wordt vervolgens in de buis met reagens geplaatst, waarbij overtollig feces achterblijft in de dop. Na schudden tot het fecesmonster in het reagens is gesuspendeerd – en bij de IBDoc 2-24 uur incuberen – worden enkele druppels reagens aangebracht op de testcassette. De calprotectine uit het monster reageert met goud-geconjugeerde anti-calprotectine-antilichamen. De calprotectine-antilichaamcomplexen migreren door het dragermateriaal en kleuren de testlijn rood. Niet-gebonden antilichamen geven een rode controlelijn. Na incubatie van 12-15 minuten wordt het testresultaat kwantitatief afgelezen m.b.v. de bijbehorende smartphone-app en camera. Hiertoe wordt in de app “gekalibreerd” door een foto te maken van een cameratestkaart met daarop bekende uitslagen geprint. De intensiteit van de testlijn(en) wordt zo vertaald naar een kwantitatieve uitslag. Het resultaat wordt direct getoond aan de gebruiker en voorzien van interpretatie.

Precisie

De analytische precisie van de thuistesten is bepaald door drie verschillende fecespools meerdere keren te meten (between-run precisie; uitvoer van zes thuistesten per level op 3-6 verschillende dagen). De fecespools zijn samengesteld uit restmateriaal van fecesporties met bekende calprotectine-concentraties, waarbij drie verschillende, klinisch relevante levels werden nagestreefd. De zes metingen per level resulteerden in een gemiddelde, standaarddeviatie (SD) en variatiecoëfficiënt (VC), welke vergeleken zijn met de prestatiekenmerken uit de bijsluiters opgegeven door de fabrikant. Voor beide thuistesten is een eigen set fecespools samengesteld (Figuur 2A).

Methodevergelijking

De thuistesten zijn vergeleken met de laboratoriumtesten Diasorin LIAISON Calprotectin test (hierna genoemd Liaison) en de Thermo Fisher Phadia EliA Calprotectin test 1^e generatie (hierna genoemd Phadia). Hiervoor zijn reguliere fecesmonsters gebruikt waarvoor calprotectine was aangevraagd. Om de pre-analytische condities van thuisgebruik te benaderen, is als eerste de monstername voor de twee thuistesten uitgevoerd op onbewerkte fecesmonsters en werden beide testprocedures doorlopen. Daarna zijn de fecesmonsters gehomogeniseerd volgens de in de laboratoria gebruikelijke protocollen. Vervolgens vond ofwel direct de monstername en opwerking voor de laboratoriumtesten plaats, ofwel is de feces ingevroren voor latere opwerking. In totaal zijn er 152 fecesmonsters gebruikt (Figuur 2B). De geselecteerde monsters waren enkel van patiënten die geen bezwaar maakten tegen extra (kwaliteits)onderzoek en de data zijn anoniem verwerkt.

De data zijn geanalyseerd in Microsoft Excel en met behulp van Analyse-it 5.68. Voor het bepalen van de concordantie zijn de methodespecifieke beslisgrenzen uit de bijsluiters gebruikt. Dat zijn als lage grens (voor uitsluiten IBD) voor alle testen 50 µg/g feces en als test-specifieke hoge grens (opvlamming is waarschijnlijk) 200 µg/g feces (Phadia), 120 µg/g feces (Liaison), 250 µg/g feces (SmarTest) en 300 µg/g feces (IBDoc). De proportionele bias tussen de methodes is bepaald door middel van Bland-Altman-analyse van alle uitslagen binnen het meetbereik. Het meetbereik van de IBDoc is 30-1000 µg/g feces; van de SmarTest 31-4000 µg/g feces; van de Liaison 5-8000 µg/g feces; van de Phadia 15-3000 µg/g feces.

Juistheid

Naar ons beste weten is er geen externe kwaliteitsrondzending waaraan calprotectine-thuistesten deelnemen. Daarom zijn voor een indicatie van de juistheid SKML-monsters gebruikt van de rondzending feces-chemie. De calprotectine is gemeten met de SmarTest in gehomogeniseerde SKML-monsters (Figuur 2C).

Gebruikersaspecten

Naast de analytische prestaties is ook gekeken naar verschillende gebruikersaspecten van de thuistesten. Hierbij zijn de ervaringen verzameld van de analisten die met de thuistesten hebben gewerkt. De gebruiksvriendelijkheid van de test en handleiding zijn geëvalueerd evenals het functioneren van de bijbehorende apps. Gebruikersaspecten van de eindgebruiker, de patiënt, worden meegenomen in vervolgonderzoek. 

Resultaten

Met behulp van drie fecespools, die elk zesmaal zijn gemeten, is de analytische precisie van de thuistesten bepaald. Beide thuistesten voldoen aan de door de fabrikant opgegeven VC en laten een vergelijkbare analytische variatie zien (Tabel 1).

Methodevergelijking

Door middel van gepaarde metingen van de thuistesten en laboratoriumtesten in 59-66 fecesmonsters werd de onderlinge concordantie en bias bepaald. De thuistesten geven veelal een hogere calprotectine-uitslag dan de laboratoriumtesten. Op basis van de methodespecifieke beslisgrenzen laten de thuistesten een concordantie zien van 73-78 procent met de laboratoriumtesten (Figuur 3). De meeste discordante uitslagen resulteren in een hogere inschatting van de ziekte-activiteit door de thuistest. De aanwezigheid van een methodebias en de spreiding van de resultaten is verder onderzocht met behulp van Bland-Altman-analyse, waarbij alleen de uitslagen binnen het meetbereik zijn gebruikt (Figuur 4). De SmarTest laat een betere concordantie en kleinere bias zien dan de IBDoc.

Juistheid

Voor een indicatie van de juistheid van de thuistesten zijn gehomogeniseerde SKML-monsters van de rondzending feces-chemie gemeten. Dit onderzoek naar de juistheid is alleen uitgevoerd voor de SmarTest op basis van de resultaten van de methodevergelijking. De SmarTest uitslagen van zes fecesmonsters uit de SKML-rondzending feceschemie zijn vergeleken met de gemiddelden van de Liaison en Phadia-methodegroepen. In tegenstelling tot de verwachting op basis van de methodevergelijking, is van de zes uitslagen er één concordant met de Liaison en drie met de Phadia (1^e generatie-) gemiddelden.

Gebruikersaspecten

Om de gebruikersaspecten te evalueren, zijn de ervaringen van de uitvoerende analisten verzameld op het gebied van gebruiksvriendelijkheid van de test, handleiding en bijbehorende app. In Tabel 3 zijn gebruikersaspecten opgenomen die verschillen tussen de twee thuistesten. In het algemeen werd de SmarTest als gebruiksvriendelijker ervaren in dit onderzoek.

Discussie

Analytische aspecten 

Precisie

In dit onderzoek zijn twee calprotectine-thuistesten, i.e. de SmarTest en de IBDoc, geëvalueerd en vergeleken met twee laboratoriumbepalingen gemeten op de Phadia en de Liaison platforms. Uit de precisiemetingen blijkt de VC van de SmarTest tussen de 17-23 procent te liggen en van de IBDoc tussen de 11-20 procent. Deze VC’s vallen binnen de door de fabrikant opgegeven specificaties. Gezien de intra-individuele calprotectine VC van 35-50 procent die is beschreven bij IBD-patiënten (9-11), kunnen de gevonden VC’s ook worden geaccepteerd voor de beoogde toepassing in de tweedelijnszorg voor bekende IBD-patiënten.

Methodevergelijking

Uit eerder onderzoek kwam de aanbeveling om naast de thuistest de bijbehorende ELISA-test van dezelfde firma te gebruiken vanwege betere vergelijkbaarheid (4). Methodeverschillen zijn een bekend fenomeen bij calprotectine-testen (2,12), wat ook in dit onderzoek duidelijk naar voren komt. Beide thuistesten geven overwegend hogere calprotectine-concentraties vergeleken met beide laboratoriumtesten, met een bias variërend van +33 procent tot +76 procent. Het gebruiken van thuistest en laboratoriumtest van dezelfde firma is echter niet altijd mogelijk of gewenst, daarom is in dit onderzoek met andere platforms vergeleken. Ondanks methodeverschillen zijn de concordanties acceptabel, wanneer gebruik wordt gemaakt van de methode-specifieke beslisgrenzen: voor de SmarTest 77 procent (vs. Phadia) en 78 procent (vs. Liaison) en voor de IBDoc 73 procent (vs. Phadia) en 77 procent (vs. Liaison). De concordanties zijn daarmee vergelijkbaar met eerdere publicaties (3,4).

Ondanks deze goede concordanties, kunnen de hogere thuistest-uitslagen verwarring geven. Ook wanneer de thuistest-uitslagen geïnterpreteerd worden met hun eigen beslisgrenzen, veroorzaken ze mogelijk onterecht onrust over toegenomen ziekte-activiteit (in Figuur 3 is 15-20 procent discordant hoger t.o.v. Phadia; 18-19 procent t.o.v. Liaison). Daar staat een kleine kans tegenover op het missen van een toename in ziekte-activiteit (8 procent discordant lager t.o.v. Phadia; 3-5 procent t.o.v. Liaison). Zowel de behandelaar als de patiënt zijn gewend aan de laboratoriumtest met bijbehorende beslisgrenzen. Daarnaast kijkt de behandelaar naar voorgaande uitslagen om nieuwe uitslagen te duiden, met als risico dat thuistest-uitslagen met laboratoriumtest-uitslagen worden vergeleken. Het is belangrijk om vanuit het specialisme klinische chemie de behandelend MDL-arts en verpleegkundige te ondersteunen bij de interpretatie van de thuistest-uitslagen. Daarnaast is goede begeleiding van de patiënt belangrijk, aangezien hij/zij de uitslag direct te zien krijgt. Overigens worden de calprotectine-uitslagen altijd tezamen met de klinische klachten geïnterpreteerd en kan bij discrepantie tussen de klachten en de thuistest-uitslag overwogen worden om een laboratoriumtest uit te voeren.

In deze studie zijn de thuistesten vergeleken met het 1^e generatie-calprotectine-reagens van Phadia (Phadia 1). Zeer waarschijnlijk zijn deze data ook te gebruiken door laboratoria die de bepaling uitvoeren met het 2^e generatie-reagens (Phadia 2). Een groot deel van de Phadia-gebruikers is in de afgelopen jaren overgestapt op het 2^e generatie-reagens. In verschillende laboratoria is bij de overgang een goede overeenkomst gezien tussen beide reagentia (persoonlijke communicatie). Daarnaast toont analyse van de SKML-rondzending feces-chemie over de laatste 3 jaar aan dat bij 22 van de 30 SKML-monsters (73 procent) de Phadia 1-gebruikers midden in de Phadia 2-groep vielen. De overige Phadia 1-uitslagen bevonden zich zowel aan de linkerkant (13 procent) als aan de rechterkant (13 procent) van de Phadia 2-groep, waaruit blijkt dat er geen systematische fout is (data niet getoond).

Juistheid

De uitslagen van de SKML-monsters staan in contrast met de methodevergelijking en laten geen goede concordantie zien. Een mogelijke verklaring zou kunnen zijn dat de SKML-monsters niet commuteerbaar zijn met de thuistesten, die een ander meetprincipe kennen (immunochromatografie) dan de reguliere, ELISA-gebaseerde laboratoriumtesten. Uit deze steekproef concluderen wij dat op dit moment het bepalen van de juistheid van de thuistest met SKML-monsters niet mogelijk is. Wellicht verandert dit in de toekomst of zijn er andere rondzendingen beschikbaar die hier antwoord op geven.

Gebruikersaspecten

Naast de analytische prestaties van beide thuistesten – met betere precisie voor de IBDoc en betere concordantie voor de SmarTest – zijn ook gebruikersaspecten meegenomen in de keuze voor de best passende thuistest voor onze laboratoria en patiëntenpopulaties. De keuze viel op de SmarTest vanwege zijn gebruiksvriendelijkheid, duidelijke app en handleiding, zoals ervaren door de analisten die met beide testen hebben gewerkt. Daarnaast worden de reagens-incubatiestap van 2 tot 24 uur en het bewaren in de koelkast voor ons als mogelijke beperkingen van de IBDoc-thuistest gezien. Verder is de SmarTest-app compatibel met meer typen smartphones dan IBDoc aangezien de gebruiker zelf een cameratest uitvoert en daarmee zijn toestel vrijgeeft, in plaats van dat de gebruiker moet wachten tot de fabrikant nieuwe toestellen heeft getest en vrijgegeven. Wij moeten hierbij met een gebruikersstudie nog toetsen of dit in de praktijk de verwachte resultaten geeft.

Een beperking van dit onderzoek is dat de huidige laboratoriumtesten gebruikt zijn als standaard waartegen de thuistesten zijn geëvalueerd, in plaats van endoscopie als gouden standaard voor ziekte-activiteit bij IBD. Daardoor hebben ook variatie en foutieve metingen in de laboratoriumtestresultaten invloed op de gerapporteerde uitkomsten. Daarnaast zijn alle testen uitgevoerd door analytisch personeel (in opleiding), waardoor niet bekend is welke invloed niet-professionele gebruikers hebben op de concordantie. Om dit verder te onderzoeken is een vervolgstudie opgezet met IBD-patiënten die zelf de thuistest uitvoeren, waarbij ook hun gebruikerservaringen worden verzameld. In deze vervolgstudie zullen patiënten ook gebruik maken van verschillende typen smartphones. De invloed van het type smartphone is in het huidige onderzoek niet meegenomen, omdat uit eerder onderzoek bleek dat de variatie geïntroduceerd door verschillende smartphones – mits er geen afleesfouten plaatsvonden acceptabel was (4). Wel is er zorg voor gedragen dat de smartphones als geschikt waren beoordeeld door de fabrikant (IBDoc) of app (SmarTest), en slaagden voor de cameratest.

Toekomst

In de toekomst is het interessant om de toepasbaarheid van de thuistest in de eerste- of nuldelijnszorg te verkennen. Hoewel dit buiten het beoogde gebruik valt dat beschreven is in de bijsluiters van de SmarTest en IBDoc, wordt verwacht dat deze testen ook geschikt zijn voor het uitsluiten van IBD bij patiënten/personen met buikklachten gezien de kleine kans op het missen van ziekte en de gevonden concordantie in het concentratiegebied <50 µg/g. De eerste ervaringen in huisartsenpraktijken met calprotectine-thuistesten lijken bemoedigend en geven vooral als voordeel dat de test patiënten snel kan geruststellen (13). De drempel om hun feces in te leveren bij een laboratorium wordt weggenomen doordat de patiënt de test thuis kan uitvoeren, mogelijk al in een setting voordat er een huisartsenbezoek heeft plaatsgevonden. Hierdoor kan mogelijk een huisartsbezoek worden voorkomen of efficiënter ingericht in de toekomst.

Conclusie

In deze studie zijn twee thuistesten voor calprotectine in feces geëvalueerd en vergeleken met twee veelgebruikte laboratoriumtesten. De precisie van beide thuistesten – 17-23 procent voor de SmarTest en 11-20 procent voor de IBDoc – voldoet om toegepast te worden in de tweedelijnszorg voor IBD-patiënten. Er zijn echter methodeverschillen, waarbij de thuistesten een hogere uitslag geven (bias van +33-47 procent t.o.v. de Phadia en +73-76 procent t.o.v. de Liaison). Desondanks zijn de concordanties met de laboratoriumtest 77-78 procent (SmarTest) en 73-77 procent (IBDoc) op basis van methodespecifieke beslisgrenzen zeer acceptabel. De juistheid kon niet geëvalueerd worden met SKML-monsters. Op basis van de analytische prestaties en gebruikersaspecten is gekozen om in vervolgonderzoek de geschiktheid van de SmarTest te evalueren voor thuisgebruik door IBD-patiënten.

Dankwoord

Wij danken Netty van Vrouwerff, Saloua Redouane en Youri van Ravensberg (St. Antonius Ziekenhuis) evenals Alice Voskuilen en Leon Domic (Diakonessenhuis Utrecht) voor hun praktische bijdragen aan deze verificatie. Verder willen wij Stijn Aper bedanken voor zijn hulp in de initiatie van deze verificatie in het Diakonessenhuis en Anneke Muller Kobold (UMCG) voor het delen van haar expertise op dit gebied. Daarnaast danken wij het programma Juiste Zorg Juiste Plaats Juiste Kosten van het St. Antonius Ziekenhuis en het Diakonessenfonds voor financiële ondersteuning van dit onderzoek.

Engelstalige samenvatting

Calprotectin in feces is an important marker for diagnosis and follow-up of inflammatory bowel diseases (IBD). Recently, home tests (based on lateral flow assays) have been introduced to enable monitoring of disease activity at home. This study evaluates whether two of these home tests (SmarTest and IBDoc) are suitable to replace ELISA-based laboratory tests (Phadia and Liaison). Both analytical performance and usability were considered.

The precision of both tests meets the manufacturers’ specifications and is sufficient for the intended use of monitoring disease activity in IBD patients. However, the results are method-dependent and the home tests generally provide higher results. Nevertheless, the home tests show good concordance with the laboratory tests (77-78 percent for SmarTest; 73-77 percent for IBDoc). Based on its analytical performance and usability, SmarTest was preferred over IBDoc for future applications. The next step is a new study in which home tests will be performed by IBD patients themselves.