Analytische verificatie van de Lumipulse en Architect 25(OH) vitamine D-assays in verschillende patiëntengroepen

  • 9 min.
  • Wetenschap

Nederlandse samenvatting

Introductie: Van de 25-hydroxyvitamine D (25(OH)D)-bepaling is bekend dat deze niet eenvoudig is. In deze studie worden recent geïntroduceerde gestandaardiseerde automatische immunochemische 25(OH)D-methodes (Architect en Lumipulse) vergeleken met een routine immunoassay (Elecsys®) en met een isotope dilution/online solid-phase extraction liquid chromatography/tandem mass spectrometry (ID-XLC-MS/MS)-methode.
Methode: 25(OH)D-concentraties werden gemeten in 150 eerstelijnspatiënten, 50 hemodialysepatiënten, 51 IC-patiënten en 50 zwangeren. 25(OH)D werd bepaald met de genoemde immunoassays en de ID-XLC-MS/MS.
Resultaten: De immunoassays laten ondanks standaardisatie significante afwijkingen zien ten opzichte van de ID-XLC-MS/MS. Voor de Architect en Lumipulse geldt dat deze afwijkingen in grote mate gecorrigeerd kunnen worden met een factor.
Conclusies: De Architect en Lumipulse 25(OH)D-immunoassays komen na correctie voldoende overeen met de ID-XLC-MS/MS en presteren beduidend beter dan de Elecsys® immunoassay. Met deze nieuwe assays kunnen 25(OH)D concentraties in een gemengde patiëntenpopulatie bepaald worden, al blijven 25(OH)D concentraties in zwangere vrouwen met de Lumipulse assay onderschat. Deze studie toont de noodzaak om ook nieuwe gestandaardiseerde immunochemische 25(OH)D methodes in verschillende patiëntengroepen te valideren.

Abstract

Introduction: Measurement of 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D) is difficult. The aim of this study was to compare the performance of two recently introduced standardized automated immunoassays (Architect and Lumipulse) in different patient groups to a routine immunoassay (Elecsys®) and an isotope dilution/online solid-phase extraction liquid chromatography/tandem mass spectrometry (ID-XLC-MS/MS) method.
Method: 25(OH)D concentrations were measured in 150 general practitioner patients, 50 pregnant women, 50 hemodialysis patients and 51 intensive care patients using these immunoassays and the ID-XLC-MS/MS.
Results: The immunoassay 25(OH)D concentrations showed significant deviations from the concentrations obtained with the ID-XLC-MS/MS unless standardisation. For the Lumipulse and Architect methods, these deviations could be largely corrected using a factor.
Conclusions: After correction, the Architect and Lumipulse immunoassays show acceptable conformity to ID-XLC-MS/MS. These assays show improved performance compared to the Elecsys® immunoassay. These new assays are suitable for measurement of 25(OH)D concentrations in a varied patient population, although 25(OH)D concentrations in pregnant women remain underestimated using the Lumipulse assay. This study demonstrates the need to validate these new standardized methods in various patient groups.

Introductie

Vitamine D-tekort krijgt veel wetenschappelijke, maar ook publieke aandacht. Naast het belang van vitamine D in het calcium- en fosfaatmetabolisme, is aangetoond dat vitamine D-deficiëntie wordt geassocieerd met verhoogde incidentie en progressie van ziekten als hart- en vaatziekten, kanker en auto-immuunziekten. 25-hydroxyvitamine D (25(OH)D) is de belangrijkste opslagvorm van vitamine D en levels van 25(OH)D worden beschouwd als de meest representatieve marker voor de vitamine D-status. Het meten van 25(OH)D is echter niet eenvoudig (1). Ten eerste is 25(OH)D een hydrofoob molecuul dat zich sterk bindt aan vitamine D bindend eiwit (DBP). Dit maakt het moeilijk om alle 25(OH)D los te maken van het DBP, hetgeen voor analyse nodig is. Ten tweede bestaat 25(OH)D uit drie structureel verschillende vormen, (25(OH)D3, 25(OH)D2 en 3-epi-25(OH)D), die verschillende affiniteitsconstanten voor de bindende eiwitten hebben. Ten derde wordt de 25(OH)D-meting beïnvloed door matrixeffecten. Ten slotte is de standaardisatie van 25(OH)D testen moeilijk gebleken, ondanks de inspanningen van het Vitamine D standaardisatie certificeringsprogramma (VDSCP) (2). Belangrijk is dat deze beperkingen met name van toepassing zijn op monsters van specifieke patiëntengroepen, zoals zwangere vrouwen, intensive care-patiënten en hemodialysepatiënten, onder andere vanwege verschillende DBP-niveaus (2,3). Het doel van deze studie is om de prestaties van twee relatief nieuwe gestandaardiseerde immunoassays in verschillende patiëntgroepen te vergelijken met een isotope dilution/online solid-phase extraction liquid chromatography/tandem mass spectrometry (ID-XLC-MS/MS) methode.

Materiaal en methoden

Li-heparineplasma van 301 patiënten werd verkregen vanuit restmateriaal. Monsters van 150 eerstelijnspatiënten (M/V verdeling: 59/91; mediane leeftijd 59 jaar), 50 zwangere vrouwen (mediane leeftijd 29 jaar; gemiddeld 30 weken zwanger [bereik 9-41 weken]), 50 hemodialyse patiënten (M/V verdeling: 36/14; mediane leeftijd 73 jaar; predialyse kreatininespiegels (gemiddeld±SD): 585±209 μmol/l) en 51 intensive care (IC)-patiënten (M/V verdeling: 29/22; mediane leeftijd 68 jaar; albuminespiegel (gemiddeld±SD): 28,9±5 g/l) werden geanalyseerd. Alle monsters werden identiek behandeld. Na centrifugatie werd plasma in porties verdeeld en ingevroren bij -20 °C totdat de analyse plaatsvond. De bewaartijd bedroeg niet meer dan 2 maanden. Alle 25(OH)D-metingen door ID-XLC-MS/MS werden uitgevoerd in het Endocrinologische laboratorium van het VU Universitair Medisch Centrum (VUMC), zie Heijboer et al. voor details (3). De volgende geautomatiseerde immunoassays werden gebruikt voor het meten van 25(OH)D: Elecsys® (2011, Roche, Vitamine D (25-OH) total assay, routinemethode) (4), Architect ci16200 (2015, Abbott, 5P02-35, geherformuleerde assay) en Lumipulse G1200 (2015, Fujirebio). De Elecsys® en Architect analyses werden uitgevoerd bij Atalmedial, de Lumipulse-methode werd uitgevoerd in het Endocrinologische laboratorium van het VUMC. Ten tijde van de analyse waren zowel Abbott als Fujirebio gecertificeerd onder de VDSCP. De gebruikte ID-XLC-MS/MS is afgestemd op de referentiemethode (2).
De geherformuleerde Architect 25(OH)D-test is een eenstaps competitieve immunoassay gestandaardiseerd tegen NIST SRM 2972. De Lumipulsetest is een tweestaps sandwich immunoassay (5), die volgens de bijsluiter van de fabrikant kan worden herleid tot in-huis referentiekalibratoren, welke correleren met LC-MS/MS waarden.

Precisie-experimenten (3 plasmapools, in duplo gemeten gedurende 10 dagen) voor de Architect-methode toonden uitstekende variatiecoëfficiënten (CV) van 3,2%, 2,1% en 2,3% voor 25(OH)D concentraties van 26 nmol/l, 58 nmol/l en 120 nmol/l, respectievelijk. De Elecsys®-methode gaf CV's van 5,8% en 4,4% voor 25(OH)D-concentraties van repectievelijk 57 nmol/l en 83 nmol/l. Deze zijn berekend op basis van routine kwaliteitscontrole(QC)-resultaten in deze periode. Voor de Lumipulse methode zijn CVs, eveneens gebaseerd op basis van QC-monsters, van 4,6%, 2,6% en 2,4% voor gemiddelde 25(OH)D-waarden van respectievelijk 27 nmol/l, 79 nmol/l en 179 nmol/l beschreven (6).
De 25(OH)D-concentraties gemeten met de immunoassays werden vergeleken met ID-XLC-MS/MS-resultaten. Pearson-correlatiecoëfficiënten werden berekend en Passing-Bablok regressie-analyses werden uitgevoerd. De data werden geanalyseerd met behulp van EP Evaluator versie 11.0 software (Data Innovations, Burlington, VT, VS). Op basis van de bekende analytische uitdagingen werden de volgende criteria gebruikt: per patiëntgroep mag maximaal 20% een afwijking van > 2 SD hebben, maximaal 6% een afwijking van > 3 SD en maximaal 2% een afwijking van > 4 SD ten opzichte van de resultaten verkregen met de ID-XLC-MS/MS. De aanvaardbare SD per monster werd berekend met behulp van een CV van 15,0%, 10,0%, 8,0% en 6,0% (7) bij een concentratiebereik van 15-25 nmol/l, 26-40 nmol/l, 41-60 nmol/l en >60 nmol/l, respectievelijk. Onder 15 nmol/l werd een absolute afwijking van 2 nmol/l gebruikt als 1 SD.
Een mogelijk helling ten opzichte van de ID-XLC-MS/MS methode wordt gecorrigeerd met een factor. Een dergelijke factor wordt bepaald in eerstelijns patiëntenmonsters met een 25(OH)D concentratie <100 nmol/l. Deze specifieke monsters werden geselecteerd vanwege de gelijke verdeling rond de klinische beslisgrens voor een vitamine D-tekort van 50 nmol/l (8). Daarnaast zijn in ons laboratorium de meeste monsters afkomstig van deze patiëntenpopulatie.

Tabel 1: Passing-Bablok regression analyses
*Helling significant afwijkend van 1,00; #intercept significant afwijkend van 0,00. a r < 0,90.
CI: confidence interval. GP: general practitioners, IC: intensive care.

Resultaten

Tabel 1 toont de resultaten van de Passing-Bablok-analyse en Figuur 1 geeft de Blant-Altman-plots weer voor de verschillende immunoassays vergeleken met de ID-XLC-MS/MS methode. Tabel 2 laat het percentage monsters zien waar de 25(OH)D concentraties verkregen met de immunoassays > 2, 3 of 4 SD verschillen van de concentratie die gevonden is met de ID-XLC-MS/MS-methode. Voor geen van de immunoassays wordt aan de vooraf gedefinieerde criteria voldaan. Door echter een factor 1,18 toe te passen op de waardes verkregen met behulp van de Architect, worden alleen nog de 25(OH)D-concentraties bij dialyse- en IC-patiënten licht onderschat (Tabel 2). Voor de Lumipulsetest geldt dat met een factor van 1,20 aan onze criteria voor eerstelijnspatiënten wordt voldaan en bijna voor IC-patiënten. Ondanks deze factor blijven 25(OH)D-concentraties bij zwangere vrouwen onderschat. Voor de Elecsys® 25(OH)D-metingen is de correlatie met LC-MS/MS beduidend minder dan voor de andere methoden (r = 0,90; Tabel 1). Vanwege verschillende hellingen in de diverse patiëntengroepen is correctie met behulp van een factor hier niet mogelijk.

Figuur 1: Het percentage afwijking tussen de resultaten van de drie immunoassays vergeleken met de ID-XLC-MS/MS-test. (A) Architect, (B) Lumipulse, (C) Elecsys®.
Tabel 2: Percentage monsters waarin de met de verschillende immunoassays gevonden concentraties meer dan 2, 3 of 4 standaarddeviaties afwijken van de concentratie gevonden met de ID-XLC-MS/MS method, zonder en met correctie met een factor.
Tabel 2: Percentage monsters waarin de met de verschillende immunoassays gevonden concentraties meer dan 2, 3 of 4 standaarddeviaties afwijken van de concentratie gevonden met de ID-XLC-MS/MS method, zonder en met correctie met een factor.
GP: General practitioners; IC: Intensive care; SD: standaard deviation. GP, n = 150; dialyse, n = 50; IC, n = 51; zwanger, n = 50. aOverschrijdt het criterium.

Discussie

Dit is de eerste studie waarin de 25(OH)D-methode van Fujirebio en Architect zijn vergeleken. Onze analyse laat zien dat 25(OH)D-concentraties met behulp van de Lumipulse en Architect-assay in alle patiëntengroepen worden onderschat. Voor de overgrote meerderheid van de monsters kan dit worden gecorrigeerd met behulp van een factor. Op deze manier kunnen mogelijke verschillen in klinische beslissingen en dus onnodige behandeling met vitamine D-supplementen worden voorkomen.
Discrepanties tussen 25(OH)D-concentraties bepaald met behulp van LC-MS/MS en immunoassays zijn bekend, vooral in specifieke patiëntengroepen (3). Helaas heeft standaardisatie dit probleem niet opgelost (2).
Voor de Elecsys®-assay geldt dat de correlatie met de LC-MS/MS beduidend minder is dan voor de andere gebruikte methoden, passend met de bevindingen van Franken et al. en Heijboer et al. (3, 4). Cavalier et al. lieten zien dat de Architect assay verbeterd is in vergelijking met de vorige methode (9). Ook zij lieten zien dat 25(OH)D-concentraties bij hemodialysepatiënten en zwangere vrouwen onderschat worden met deze assay, hetgeen in overeenstemming is met onze resultaten. In de totale populatie waren de resultaten wel in overeenstemming met de gebruikte LC-MS/MS-methode (9). Dit laatste komt niet overeen met onze resultaten. Ook Anema et al. beschreef een negatieve bias van respectievelijk 17% en 9% bij mensen met vitamine D-insufficiëntie en mensen met vitamine D-suppletie (10). Voor de Lumipulsetest beschreven Saleh et al. een significante gemiddelde negatieve bias van 15,6% in vergelijking met LC-MS/MS (6), hetgeen in overeenstemming met onze bevindingen is. Studies van Giuliani et al. en Cavalier et al. beschreven ook een negatieve proportionele bias van 9-11% met de Lumipulse-assay. Deze bias was zelfs 22-35% bij zwangere vrouwen (11,12). Ook wij vinden dat de afwijking in de 25(OH)D-concentratie bepaald met de Lumipulse-methode bij zwangere vrouwen niet volledig te corrigeren is met de gebruikte factor. De 25(OH)D-concentratie blijft in deze groep onderschat.

Conclusie

De 25(OH)D-methode op de Architect en Lumipulse laten ondanks standaardisatie significante afwijkingen zien ten opzichte van de ID-XLC-MS/MS. Beide immunoassays presteren beter dan de routine immunoassay Elecsys®. Na correctie komen beide nieuwe geautomatiseerde methoden wel voldoende overeen met de ID-XLC-MS/MS. Op deze manier zijn deze bepalingen geschikt voor het meten van 25(OH)D in een algemene (gemengde) patiëntenpopulatie, al blijven de 25(OH)D-concentraties in zwangere vrouwen met de Lumipulse-methode onderschat. Daar ook met deze nieuwe gestandaardiseerde 25(OH)D immunoassays afwijkende resultaten worden verkregen in specifieke patiëntengroepen, blijft het belangrijk om bij een 25(OH)D-methodeverificatie rekening te houden met deze verschillende patiëntenpopulaties.


Funding: Geen
Dankwoord: We danken Abbott voor financiële ondersteuning en financiering van de reagentia en andere noodzakelijke producten voor het uitvoeren van de analyses.
Belangenverstrengeling: Geen. Financiële ondersteuning speelde geen rol in de onderzoeksopzet; bij het verzamelen, analyseren en interpreteren van gegevens; bij het schrijven van het rapport; of in de beslissing om het rapport voor publicatie in te dienen.