Procalcitonine Point of Care FIA8000 is niet geschikt voor gebruik in de kliniek

Resultaten van een compacte validatiestudie

  • 8 min.
  • Wetenschap

Procalcitonine (PCT) is een marker voor bacteriële infecties die zowel kan worden ingezet bij het diagnosticeren als het monitoren en aansturen van de behandeling van sepsis. Dit onderzoek beschrijft een compacte verificatiestudie van het point-of-care-apparaat FIA8000 Quantitative Immunoassay analyser voor de PCT-bepaling. De verificatie omvat een precisie-experiment (EP15) en een vergelijking van twee lotnummers ten opzichte van de routinemethode op het centrale laboratorium.
Het precisie-experiment laat een discordante CV zien (41,4% en 25%) voor de hoge PCT-concentratie vergeleken met de claim van de fabrikant (<15%). De vergelijking met de routinemethode toont een onacceptabele discrepantie tussen de PCT-uitslagen. Tevens blijkt er sprake te zijn van een onacceptabel verschil tussen twee lotnummers. Dit verschil kan resulteren in ongewenste klinische gevolgen.
Op basis van deze compacte validatiestudie concluderen wij dat de FIA8000 PCT-assay niet betrouwbaar PCT kan kwantificeren, hetgeen potentieel nadelige gevolgen kan hebben bij klinisch gebruik.

Inleiding

Sepsis is een levensbedreigende aandoening die gepaard gaat met (meervoudig) orgaanfalen, als gevolg van een overmatige reactie van het lichaam op een infectie (1). Ondanks uitgebreid onderzoek in de afgelopen twintig jaar gaat sepsis en septische shock nog steeds gepaard met een mortaliteit van 30-60% (2). Een tijdige en specifieke behandeling van septische patiënten kan zorgen voor een betere klinische uitkomst, waarbij met name het vroeg herkennen van een infectie of sepsis als oorzaak van de kritieke klinische presentatie essentieel is (3).

Procalcitonine (PCT) is een sensitieve biomarker voor de diagnostiek rondom bacteriële infecties en sepsis. Deze biomarker speelt in zowel het diagnosticeren, monitoren en antibiotic stewardship een rol (3). Het gebruik van deze biomarker ter ondersteuning bij de beslissing bij het al dan niet continueren van antibiotica resulteert in een kortere behandelduur bij patiënten met luchtweginfecties of sepsis en is zelfs geassocieerd met een lagere mortaliteit bij IC-patiënten met sepsis (3,4). Een point-of-care (POC)-test voor PCT ondersteunt de clinicus aan het bed van de patiënt bij het aantonen of uitsluiten van sepsis en eventueel direct starten van de behandeling.

PCT is een pro-hormoon van calcitonine en wordt geproduceerd in de C-cellen in de schildklier. Als reactie op bacteriële infecties zal er een verhoogde stimulus plaatsvinden om PCT te produceren in talrijke weefsels. Dit resulteert in een verhoogde concentratie van PCT in het bloed zonder veranderingen in de concentratie calcitonine (4). PCT-concentraties kunnen ook toenemen bij niet-infectieuze aandoeningen met systemische inflammatie, zoals meervoudig trauma, cardiogene shock en na een grote chirurgische ingreep (5-7). Er is een relatie tussen de hoogte van de PCT-concentratie en de aanwezigheid van bacteriële sepsis (8).

Een andere biomarker voor het detecteren van sepsis is C-reactief proteïne (CRP). Dit eiwit wordt gesynthetiseerd door de lever en maakt deel uit van de niet-specifieke acutefaserespons (9). De kinetiek van CRP is trager dan die van PCT. Bij een infectie stijgt de CRP-waarde na twaalf uur, met een piek na 24 uur, en een normalisatie na drie tot zeven dagen. PCT-waarde is al twee tot vier uur na het begin van een infectie verhoogd, bereikt een piek na acht tot veertien uur en is dan na 72 uur weer genormaliseerd (9). De gouden standaard voor het vaststellen van bacteriële infecties is microbiologisch onderzoek, maar deze methode is niet altijd geschikt vanwege de langere doorlooptijd. Hierdoor kunnen de diagnostiek en behandeling worden vertraagd.

In deze compacte verificatiestudie worden de analytische prestaties van de PCT-test op de FIA8000 Quantitative Immunoassay analyser (GeTein Biotech, Inc, Nanjing, China) geëvalueerd en de potentiële inzetbaarheid in de kliniek beoordeeld.

Methode

De FIA8000 Quantitative Immunoassay analyser is in staat meerdere biomarkers met gebruik van specifieke teststrips te meten. De analyser en de PCT-teststrip zijn beide CE-gecertificeerd en beschikbaar op de Europese markt. De assay voor PCT maakt gebruik van twee specifieke monoklonale antilichamen. De aanwezigheid van PCT resulteert in een kleurverandering op de teststrip waarbij de kleurintensiteit proportioneel is aan de concentratie van PCT in het monster. De assay heeft een bereik van 0,10-50,0 µg/l en geeft de voorkeur aan plasma, maar heparine volbloed of serum kan ook gebruikt worden.

Deze compacte evaluatie omvat verschillende analytische parameters inclusief precisie, stabiliteit en correlatie. In deze evaluatie wordt gebruik gemaakt van restmateriaal van anonieme gerandomiseerde patiënten die in het centraal laboratorium zijn ontvangen voor reguliere diagnostiek.
Met behulp van twee gepoolde patiëntenmonsters met een PCT-concentratie van respectievelijk 1,3 µg/l en 12,7 µg/l is de analytische precisie geëvalueerd. De monsters zijn gemeten over vijf dagen in duplo met teststrips met twee verschillende lotnummers.
De stabiliteit van het POC-apparaat en routine-PCT-meting is onderzocht door middel van het meten van vijf PCT concentraties (gepoolde monsters) over meerdere dagen. Hiervoor werden teststrips van één lotnummer gebruikt. Op de eerste dag zijn de PCT concentraties zowel op het POC apparaat als op de referentiemethode bepaald.
De PCT-bepaling op het centraal laboratorium, de Roche Modular (Roche, Basel, Zwitserland), is ingezet als referentiemethode. Deze assay omvat een analytische range voor PCT tussen de 0,02 µg/l en 100 µg/l en een CV van <6%. De correlatie van de FIA8000 ten opzichte van referentiemethode is nagegaan door 22 monsters met een PCT-concentratie van 0,0-27,0 µg/l te meten met beide methoden, waarbij teststrips van beide lotnummers zijn meegenomen in de vergelijking.

Resultaten

De precisie-evaluatie laat acceptabele intra-, en inter-assayprecisie zien voor de lage PCT-concentratie (1,3 µg/l ) met teststrips van beide lotnummers, met een CV van respectievelijk 13,1% en 14,1% (zie Tabel 1). Voor het monster met de hoge concentratie laten teststrips van beide lotnummers een onacceptabele CV zien die niet overeenkomt met de claim van de fabrikant (inter-assay CV <15%) van 41,4% en 25% (zie Tabel 1).

Tabel 1. Inter- en intra-assayprecisie van de FIA8000 PCT assay
Tabel 1. Interen intra-assayprecisie van de FIA8000 PCT assay

Bij de start van de evaluatie van de stabiliteit zijn de monsters (concentraties 0 μg/l, 7,5 μg/l, 15 μg/l, 22,5 μg/l en 30 μg/l) gemeten op het routineplatform, ter bevestiging van de PCT-concentratie. Vervolgens zijn de monsters over een periode van drie dagen op het POC-apparaat aangeboden. De gemeten PCT-concentraties waren dermate afwijkend dat de evaluatie vroegtijdig is stopgezet (zie Figuur 1). Ter controle zijn de monsters die bestemd waren voor dag vier opnieuw aangeboden aan het routineplatform om instabiliteit van PCT uit te sluiten. Hieruit kwamen geen significant verschillende concentraties naar voren.

De vergelijking van de FIA8000 PCT-bepaling met het routineplatform is uitgevoerd met teststrips van twee verschillende lotnummers. Lotnummer 1 liet een correlatiecoëfficiënt (r) van 0,99 en een helling van 1,70 zien, terwijl het tweede lotnummer een r van 0,75 en een helling van 1,36 demonstreerde (zie Figuur 2). Beide lotnummers laten een overschatting van de PCT-concentratie zien op de FIA8000 ten opzichte van de routinebepaling. De vergelijking tussen beide lotnummers laat eveneens een onacceptabele lot-tot-lotvariatie zien, met een correlatiecoëfficiënt (r) van 0,72 en een helling van 0,78. 

Figuur 1. Stabiliteitassessment van de PCT-assay op de FIA8000. Hiervoor zijn vijf verschillende PCT-concentraties, met concentraties 0-30 μg/l, gedurende drie dagen gemeten op het POC-apparaat.

 

Figuur 2. Vergelijking van de FIA8000 PCT-assay met de routine-PCT-methode op het centrale laboratorium. Hiervoor zijn teststrips met twee verschillende lotnummers gebruikt voor de PCT-assay. 

Discussie

PCT speelt een belangrijke rol in de diagnostiek en behandeling van sepsis en de rol van deze biomarker in het begeleiden van antibioticatherapie wordt steeds duidelijker (3). Het potentiële voordeel van een PCT POC-bepaling ten opzichte van de bepaling in het routinelaboratorium is de mogelijkheid om met de snelle uitslag direct een (werk)diagnose te formuleren en een tijdige en gerichte behandeling van de septische patiënt te starten. In deze compacte validatiestudie werd gekeken naar de analytische prestaties van de PCT-assay op de FIA8000 immuno-assay POC-apparaat om een inschatting te maken omtrent de klinische inzetbaarheid en de betrouwbaarheid.

De precisie demonstreert een variatiecoëfficiënt die aanzienlijk afwijkt van de claim van de fabrikant. Bij lage PCT-concentraties wordt wel voldaan aan de claim van de fabrikant. Tevens worden inaccurate metingen waargenomen bij PCT-concentraties > 2 ug/l (zie Figuur 2), en is er sprake van een overschatting van de PCT-concentratie. De assay is daarmee in staat de aanwezigheid van PCT te detecteren, maar niet de exacte concentratie.
De fabrikant heeft zelf ook een vergelijking uitgevoerd met de Roche Modular E170 immuno-assay. De fabrikant beschrijft een goede correlatie tussen de twee platforms (r=0,983). Deze correlatie wordt niet gevonden in onze verificatie. Een afwijking in de PCT-bepaling op het centrale laboratorium lijkt als mogelijke verklaring voor deze discrepantie minder waarschijnlijk, aangezien deze routinetest wordt onderworpen aan regelmatige interne en externe kwaliteitscontroles. Tevens was er een duidelijke onacceptabele correlatie tussen de teststrips van verschillende lotnummers. Bij het gebruik van POC-apparatuur is het van groot belang dat de verschillen tussen lotnummers minimaal zijn. Mogelijk kan de standaardisatie vanuit de fabrikant en een lotnummercontrole verder worden geoptimaliseerd om deze verschillen te verkleinen. Voor de kliniek is een dergelijk verschil tussen lotnummers of reagentia niet werkbaar. Men moet kunnen vertrouwen op de nauwkeurigheid en precisie van het POC-apparaat en de bepaling, ongeacht lotnummerveranderingen.
Deze vergelijking laat wederom zien dat een CE-keurmerk, zoals de FIA8000 heeft, niet garant staat voor betrouwbare laboratoriumuitslagen. Verder onderzoek is nodig om de oorzaak van de variabele prestatie en de variatie tussen de verschillende lotnummers te achterhalen.

Conclusie

Voor een klinische implementatie is de FIA8000 PCT op dit moment niet geschikt. In een klinische setting met als doel het monitoren van patiënten die worden behandeld voor sepsis is het POC-apparaat niet in staat om betrouwbaar en accuraat PCT-concentraties te meten. Juist een afname van de PCT-concentratie tijdens antimicrobiële therapie kan worden gebruikt bij het al dan niet staken van de antibiotica. Bij ernstig zieke patiënten, zoals bij sepsis, kan een structurele overschatting van de PCT-concentratie een ongewenste overbehandeling tot gevolg hebben.