Zpráva o biotinu a jeho interferencích u imunoanalytických metod

Súhrn

Zvýšené koncentrace exogenního biotinu jsou potenciálním zdrojem interferencí imunoanalytických stanovení, založených na využití reakce streptavidin-biotin. Interference jsou negativní u nekompetitivních (sendvičových) metod a pozitivní u metod kompetitivních. Zvýšení koncentrací biotinu v séru vlivem terapie některých nemocí a vlivem používání řady doplňků stravy a kosmetických přípravků může být extrémně vysoké (300 až 10000násobné). Interference biotinu jsou silně závislé nejen na dávce a sérové koncentraci biotinu, ale i na typu použité metody a měřící platformy. Potenciální interference biotinu se mohou týkat více než 50 analytů včetně steroidních hormonů, kardiálních markerů, léčiv a tumorových markerů. Závažnost problému interference biotinu vedla ke vzniku několika důležitých dokumentů edukačního charakteru a zásadního informačního významu, které jsou v práci zmíněny a komentovány.

Klíčová slova:

Biotin – streptavidin – interference – imunoanalýza – dávka

Doporučení a varování

Problémy s interferencí biotinu u imunoanalytických metod byly čas od času pozorovány už asi od roku 1996. Zejména u thyroidních hormonů jsou natolik závažné, že jejich problematika vyústila v letech 2017 až 2019 do řady doporučení a pokynů. Z těch uvádíme dokumenty Food and Drug Administration FDA [1], Americké asociace klinické chemie AACC [2, 3], Evropské instituce pro farmakologickou vigilanci, otištěné česky v materiálu SÚKL ČR [4]. Na výročním sjezdu AACC v srpnu 2019 byl problémům této interference věnován speciální blok [5]. Uvedené dokumenty shrnují podstatné otázky interference biotinu, jejího rozsahu, četnosti, omezení, vlivu metod a přístrojových platforem a poskytují množství nezbytných informací, edukačních poznatků a potřebné dokumentace k minimalizaci rizika péče o pacienty. Za běžných podmínek by koncentrace biotinu v séru zdravého jedince neměly přesahovat hodnotu 30 µg/L. Nicméně při použití biotinu jako terapeutika u některých typů vrozených metabolických vad a u některých fází multiplex sclerosis se dosahuje denních dávek o několik řádů vyšších v rozmezí 10 až 300 mg. Zvýšené koncentrace biotinu v séru mohou však být v mnoha případech způsobeny používáním (často dlouhodobým) některých druhů doplňků stravy (multivitaminové a jiné přípravky) a mnoha kosmetickými přípravky pro dosažení zvýšené kvality vlasů, kůže a nehtů. V těchto případech je velmi obtížné získat o koncentraci biotinu dostatečné množství informací a dat.

Interference, dávky, koncentrace v séru, četnost

Interference zvýšených koncentrací biotinu v séru se týkají měřicích systémů, používajících vazbu biotin-streptavidin (Beckman, Siemens, Roche, Ortho), což se týká s ohledem na laboratorní spektra vyšetření zhruba 30 až 60 % všech imunoanalytických měření v rutinních klinických laboratořích.

Biotin působí potenciálně pozitivní chyby měření u kompetitivních metod (používaných pro nízkomolekulární analyty) a negativní chyby měření u nekompetitivních (sendvičových) metod (používaných často pro vysokomolekulární proteiny).

Interference jsou extrémně závislé na metodě a analytu a týkají se více než 50 analytů. U thyroidních hormonů může být situace zvlášť komplikovaná, protože se často paralelně vyhodnocují analyty s pozitivní interferencí (FT4 – free thyroxine) a negativní interferencí (TSH – thyroid stimulating hormone), a to s použitím stejné měřící platformy. Zatím lze nalézt asi 20 prací pojednávajících o 27 závažných diagnostických omylech při diagnóze thyroidních nemocí, zejména pak chybné diagnózy Gravesovy choroby [2]. K srpnu 2019 bylo podle údajů FDA hlášeno 92 případů pozorovaných interferencí biotinu.

Doposud málo prostudovaná je problematika interferencí u kardiálních troponinů a natriuretických peptidů, přestože je zjevné, že falešné snížení výsledků kardiálních troponinů zcela jistě ovlivní klíčovou klinickou hodnotu 99. percentilu [6]. Velmi zajímavá data o interferencích biotinu u hs kardiálních troponinů (hs-cTn) a natriuretických peptidů přináší aktuální práce skupiny IFCC pro kardiální biomarkery [7]. Negativní interference biotinu u cTnT Roche je potvrzena srovnáním se stanovením hs cTnI Abbott [8]. K významné interferenci, která by mohla způsobit chybnou diagnostickou klasifikaci, stačí koncentrace biotinu ve vzorku 20 až 30 µg/L (Tabulka 1).

Pozorovatelnou změnu 99. percentilu stanovení troponinu cTnT asi již od 25 µg/L biotinu, a jistě od 50 µg/L v séru, způsobenou jejich negativními interferencemi neodstraní doporučované předřeďování vzorků. To působí naopak posuv 99. percentilů opačným směrem. Často propagované použití algoritmu po sobě jdoucích odběrů k zjištění delta hodnot, kratších než tři hod., je při interferenci biotinu velmi pochybné [9].

Interference mohou být pozorovány u některých analytů již od koncentrací asi 15 µg/L biotinu v séru (cTnT, TSH, protilátky proti thyroidním hormonům), zatímco u jiných analytů se projeví až u koncentrací o řád vyšších, ale od 500 µg/L lze interference biotinu pokládat za velmi pravděpodobné, až jisté [10, 11]. Zatím se obecně považuje denní dávka biotinu 5 mg/den za kritickou pro manifestaci interferencí, někteří endokrinologové však považují za interference schopnou již dávku nad 1 mg/den.

Vliv in vivo podané dávky 100 mg na stanovení thyroidních hormonů u platforem Roche je velmi silný. U FT4 bylo pozorováno po 1 hodině skoro čtyřnásobné zvýšení FT4 eliminované až po 5 hodinách od podání. Rozdíly mezi soupravami 2. generace a 3. generace (která má mít údajně 5x zvýšenou odolnost vůči biotinové interferenci) nebyly autory pozorovány. U stejných pacientů došlo po 1 hodině od dávky prakticky k vynulování koncentrace TSH a ani po 5 hodinách nebyl vliv biotinu výrazně eliminován [12]. Autoři provedli paralelně u stejné dávky a stejných pacientů měření na přístrojové platformě Fujirebio, nepoužívající streptavidin-biotinovou vazbu bez jakéhokoliv vlivu na výsledky měření při srovnávání s výsledky Roche. Biotin v dávkách 100 mg a vyšších tedy snadno může vést při použití některých přístrojových platforem a souprav k chybným diagnostickým klasifikacím a první pokusy o zvýšení odolnosti k biotinovým interferencím (Roche 3. generace) zatím nebyly přesvědčivé.

Složitost celé situace je dána i enormně velikou závislostí interference na analytech a metodě / přístrojové platformě. To lze demonstrovat na sedmi analytech a u tří koncentrací biotinu v séru [13]. Data jsou uvedena v Tabulce 3. Koncentrace biotinu v séru zde modelují případ bez předpokládané interference (30 µg/L). Případ mezní koncentrace z hlediska možnosti interferencí (60 µg/L) a situaci po podání dávky 300 mg s odpovídající koncentrací 500 µg/L. Ale problém s potravinovými a jinými doplňky ani taková opatření neřeší, protože je zřejmé, že u řady jedinců nelze koncentraci biotinu v séru vlivem používání potravinových doplňků vůbec kvalifikovaně odhadnout!

Nejčastěji uváděné související hodnoty mezi dávkami biotinu, jejich koncentrací v séru a ochranou před interferencí jsou v Tabulce 3 a pocházejí z řady prací [14 - 18), z dokumentace výrobců a z doporučení AACC [2].

Společnost ATA (American Thyroid Association) navrhuje k vyloučení rizika biotinových interferencí 48hodinové přerušení léčebné dávky [15]. Stanovení TSH metodou Ortho ukázalo rovněž potřebu 48hodinového intervalu mezi dávkou biotinu a vlastní analýzou. Za nejvíce ohrožené analyty interferencí biotinem v praxi jsou považována stanovení cTnT, TSH a FSH. Tabulka 4 ukazuje extrémní závislost četnosti a velikosti interferencí na analytu a platformě a její data jsou převzata z aktuální práce [13]. In vivo provedený farmakokinetický experiment potvrdil, že od dávky 5 mg/den hrozí interference biotinu, že je zapotřebí asi 7 hodin k eliminaci dávky, ale po asi 7 dnech opakování dávek 5, 10 a 20 mg  lze již pozorovat počátek kumulace biotinu v séru [19].

Omezení interferencí [14]

Jednoduchým způsobem redukce potenciálních interferencí biotinu je respektování potřebné doby mezi podáním dávky a dobou analýzy. Data jsou uvedena v Tabulkách 2 a 3.  Problémem až enigmatického charakteru je však neznalost dávky v případech používání různých kosmetických přípravků a doplňků stravy. Předředění vzorků před analýzou nevedlo u kardiálních troponinů k cíli [9]. Principiálně nezpochybnitelné by bylo často zmiňované použití alternativní metody, nepoužívající streptavidin-biotinové vazby [2, 5, 13], ale z praktické stránky nejde o zrovna ideální způsob.

Přebytek exogenního biotinu v séru (nad 30 µg/den) lze efektivně odstranit jeho sorpcí na suspenzi agarózy se streptavidinem, případně se streptavidinem navázaným na povrch absorbentu, ale o jednoduchosti postupu zejména pro rutinní laboratoře zde nelze mluvit. Nicméně tento pro rutinu komplikovaný přístup byl několikrát úspěšně validován, například už v roce 2017 [20].

Edukace, informace, dokumentace [1 – 5], přístupné všem zainteresovaným, jsou nezbytné a jejich aplikace je zapotřebí ihned.

Na závěr

Problém interferencí biotinu je do značné míry problémem potravinových a jiných doplňků. Jsou k dispozici stovky různých přípravků od desítek dodavatelů a jsou předmětem intenzivní a nekritické reklamy. Denní dávky nad 30 µg jsou u nich zcela běžné a občas dosahují až 5 mg! Obsahy lahviček jsou běžně nad 100 tablet, obvykle jsou doporučovány dávky 1 tablety denně a povědomí o skutečně dosahovaných koncentracích biotinu v séru je mizivé.

Vysoká variabilita interferencí podle analytů a metod situaci dále komplikuje.

Edukace pacientů, lékařů, laboratorních profesio-nálů a existence dokumentace o prevenci, detekci a zacházení je za této situace zásadní. Situace kolem interferencí biotinu ve spojení se situací na trhu různých doplňků stravy a jiných přípravků představuje další možnou obtíž pro snížení již tak nedostatečné úrovně harmonizace. Propojení imunoanalytických metod se selektivnějšími metodami měření prostřednictvím zlepšení validačních procesů a obecně přístupných protokolů u výrobců by bylo velmi žádoucí. Snad paradoxně právě problém interferencí biotinu k tomu zlepšení validace a dokumentace přispěje.

Krátký, velmi tendenční článeček, založený v podstatě na ingnorování všech faktů, se objevil v časopise Labor Aktuell [21]. Tvrzení týkající se diagnostik Roche jsou zde dokonce v rozporu s údaji pocházejícími od téže firmy [22].

Do redakce došlo 19. 9. 2019

Adresa pro korespondenci:

RNDr. Bedřich Friedecký Ph.D.

Střelničná 1680

182 00 Praha 8

e-mail: friedecky@sekk.cz