Medicina individualizada y de precisión en el laboratorio clínico mediante el uso de la cromatografía líquida y la espectrometría de masas como herramientas de análisis

Abstract

La medicina personalitzada, també medicina individualitzada o de precisió, s'entén com l'estudi dels fenotips i els genotips dels individus amb l'objectiu de seleccionar una estratègia terapèutica dirigida. El concepte de medicina personalitzada engloba branques relacionades amb la salut del pacient com la nutrició. La nutrició de precisió es pot definir com l’ús de la informació sobre les característiques individuals per maximitzar els beneficis i reduir els efectes adversos dels canvis dietètics en pacients amb malalties específiques o necessitats nutricionals especials. Aquests conceptes s'erigeixen com a eines a explotar pel professional sanitari en benefici del pacient, que es presenta com un individu caracteritzat per una biologia, genètica, entorn i idiosincràsia úniques i diferents dels altres individus i com a tal se'ls ha de tractar de manera individualitzada i no generalitzada per patologia o demografia.

En aquest projecte s'han desenvolupat tres aplicacions de la medicina personalitzada emprant com a eines la cromatografia líquida i l'espectrometria de masses al laboratori clínic. S'han utilitzat per la seva versatilitat i capacitat per quantificar amplis intervals de mesura, així com la senzillesa en la preparació de la mostra i l'elevat rendiment analític. S'han desenvolupat i validat dos mètodes in-house per a la detecció i quantificació de l'antineoplàsic busulfan i dels tres antivirals ganciclovir, aciclovir i letermovir. En canvi, s'ha fet servir kits comercials de reactius per al mesurament de vitamines A, E, B1 i B6. Aquestes aplicacions incloses s'han seleccionat en funció de les necessitats clíniques al nostre hospital i tenen un benefici directe per al pacient. La monitorització de fàrmacs i vitamines (TDM) permet conèixer la concentració del fàrmac/vitamina i poder corregir-la en cas que sigui necessari, a través de l'ajust de dosi del fàrmac o suplementació vitamínica. Concentracions supraterapèutiques es relacionen amb toxicitat, i concentracions infraterapèutiques, poden conduir a esdeveniments adversos greus.

Els objectius d'aquest projecte són 1) validar un mètode analític senzill, ràpid i cost-efectiu per a la quantificació de busulfan en plasma per cromatografia líquida acoblada a espectrometria de masses en tàndem (LC-MS/MS), i validar el mètode clínicament en pacients pediàtrics tractats amb busulfan com a condicionament previ al trasplantament de progenitors hematopoètics, 2) desenvolupar i validar un mètode per LC-MS/MS per quantificar en sèrum els fàrmacs antivirals ganciclovir, aciclovir i letermovir; així com mesurar la concentració sèrica del fàrmac en tres cohorts de pacients trasplantats adults als quals es va administrar l'antiviral profilàcticament de forma oral, i 3) avaluar les característiques metrològiques de les vitamines A, B1, B6 i E; i establir valors de referència per a les vitamines i paràmetres relacionats en població adulta mitjançant cromatografia líquida per mètodes directes per establir uns límits de decisió correctes i ajustats a la nostra població que permetin avaluar de forma òptima l'estat “micronutricional” del pacient.

Es van seguir diferents guies per al desenvolupament i validació de mètodes bioanalítics, per al reclutament de voluntaris i càlcul de valors de referència, i per a l'avaluació de prestacions analítiques de les societats espanyola (SEQC), europea (EMA), americana (FDA) i internacional (CLSI).

La medicina personalizada, también medicina individualizada o de precisión, se entiende como el estudio de los fenotipos y genotipos de los individuos con el objetivo de seleccionar una estrategia terapéutica dirigida. También engloba ramas relacionadas con la salud del paciente como la nutrición. La nutrición de precisión se puede definir como el uso de la información sobre características individuales para maximizar los beneficios y reducir los efectos adversos de los cambios dietéticos en pacientes con enfermedades específicas o necesidades nutricionales especiales. Estos conceptos se erigen como herramientas a explotar por el profesional sanitario en beneficio del paciente, que se presenta como un individuo caracterizado por una biología, genética, entorno e idiosincrasia únicas y diferentes a los demás individuos y como tal se les debe tratar de forma individualizada y no generalizada por patología o demografía.

En este proyecto se han desarrollado tres aplicaciones de la medicina personalizada empleando como herramientas la cromatografía líquida y la espectrometría de masas en el laboratorio clínico. Se han utilizado por su versatilidad y su capacidad para cuantificar amplios intervalos de medida, así como la sencillez en la preparación de la muestra y el elevado rendimiento analítico. Se han desarrollado y validado dos métodos in-house para la detección y cuantificación del antineoplásico busulfán y de los tres antivirales ganciclovir, aciclovir y letermovir. En cambio, se han utilizado kits comerciales de reactivos para la medición de las vitaminas A, E, B1 y B6. Estas aplicaciones se han seleccionado en función de las necesidades clínicas en nuestro hospital y tienen un beneficio directo para el paciente. La monitorización de fármacos y vitaminas (TDM) permite conocer la concentración del fármaco/vitamina y poder corregirla en caso de ser necesario, a través del ajuste de dosis del fármaco o suplementación vitamínica. Concentraciones supraterapéuticas se relacionan con toxicidad, mientras que concentraciones infraterapéuticas pueden conducir a eventos adversos graves.

Los objetivos de este proyecto son 1) validar un método analítico sencillo, rápido y coste-efectivo para la cuantificación de busulfán en plasma por cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS), y validar el método clínicamente en pacientes pediátricos tratados con busulfán como acondicionamiento previo al trasplante de progenitores hematopoyéticos, 2) desarrollar y validar un método por LC-MS/MS para cuantificar en suero los fármacos antivirales ganciclovir, aciclovir y letermovir; así como medir la concentración sérica del fármaco en tres cohortes de pacientes trasplantados adultos a los que se administró el antiviral profilácticamente de forma oral, y 3) evaluar las características metrológicas de las vitaminas A, B1, B6 y E; y establecer valores de referencia para las vitaminas y parámetros relacionados en población adulta mediante cromatografía líquida por métodos directos para establecer unos límites de decisión correctos y ajustados a nuestra población que permitan evaluar de forma óptima el estado “micronutricional” del paciente.

Se siguieron diferentes guías para el desarrollo y validación de métodos bioanalíticos, para el reclutamiento de voluntarios y cálculo de valores de referencia, y para la evaluación de prestaciones analíticas de las sociedades española (SEQC), europea (EMA), americana (FDA) e internacional (CLSI).

Personalised medicine, also known as individualised or precision medicine, is the study of the phenotypes and genotypes of individuals with the aim of selecting a targeted therapeutic strategy. The concept of personalised medicine encompasses areas of patient health such as nutrition. Precision nutrition can be defined as the use of information about individual characteristics to maximise the benefits and reduce the adverse effects of dietary changes in patients with specific diseases or special nutritional needs. These concepts stand as tools to be used by the healthcare professional for the benefit of the patient, who is presented as an individual with a unique biology, genetics, environment and idiosyncrasies that are different from other individuals and as such should be treated on an individual basis rather than generalised by pathology or demographics.

This project has developed three personalised medicine applications using liquid chromatography and mass spectrometry as tools in the clinical laboratory. They were used because of their versatility and ability to quantify over wide ranges, as well as their ease of sample preparation and high analytical performance. Two in-house methods were developed and validated for the detection and quantification of the antineoplastic drug busulfan and the three antivirals ganciclovir, acyclovir and letermovir. In contrast, two commercial reagent kits were used for the measurement of vitamins A, E, B1 and B6. These included applications were selected based on the clinical needs of our hospital and are of direct benefit to the patient. Therapeutic drug monitoring (TDM) enables the concentration of the drug or vitamin in question to be determined and, if necessary, corrected through adjustments to the dosage or the introduction of supplementary vitamins. Supra-therapeutic concentrations are associated with significant toxicity, while sub-therapeutic concentrations can result in serious adverse events.

The objectives of this project are 1) to validate a simple, rapid and cost-effective analytical method for the quantification of busulfan in plasma by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), and to validate the method clinically in paediatric patients who are being treated with busulfan as a conditioning agent prior to haematopoietic stem cell transplantation, 2) to develop and validate a method by LC-MS/MS to quantify in serum the antiviral drugs ganciclovir, acyclovir and letermovir; as well as to measure the serum concentration of the drug in three cohorts of adult transplant patients to whom the antiviral was administered prophylactically orally, and 3) to evaluate the metrological characteristics of vitamins A, B1, B6 and E; and to establish reference values for the vitamins and related parameters in the adult population using liquid chromatography by direct methods. This will facilitate the establishment of accurate decision limits, which will be tailored to our population, thus enabling the most effective assessment of the patient's 'micro-nutritional' status.

The development and validation of bioanalytical methods, the recruitment of volunteers and the calculation of reference values, and the evaluation of analytical performance were conducted in accordance with the guidelines set forth by the Spanish (SEQC), European (EMA), American (FDA) and international (CLSI) societies.