La preparazione e il trattamento delle macchie di sangue essiccato (DBS) per la loro analisi finale sono ancora poco standardizzati per la maggior parte delle applicazioni diagnostiche. Per ovviare a questa lacuna, un protocollo completo di passo-passo è suggerito e successivamente valutato per quanto riguarda la sua efficacia per la rilevazione di markers di infezioni virali.
L’idea di raccolta di sangue su una carta di carta e successivamente usando le macchie di sangue essiccato (DBS) per scopi diagnostici, è nato un secolo fa. Da allora, DBS test per decenni è rimasta prevalentemente focalizzata sulla diagnosi delle malattie infettive, soprattutto nelle impostazioni di risorse limitate o sistematica di screening dei neonati per malattie metaboliche ereditarie e solo recentemente hanno una varietà di nuove e innovative applicazioni DBS cominciate ad emergere. Per molti anni, le variabili pre-analitiche sono state considerate solo impropriamente nel campo di prova di DBS e ancora oggi, con l’eccezione di screening, l’intera fase di pre-analitica, che comprende la preparazione e la lavorazione di DBS per neonato loro analisi finale non sono stato standardizzato. Dato questo sfondo, un protocollo completo di passo-passo, che si estende alle fasi essenziali, è proposto, cioè, raccolta di sangue; preparazione delle macchie di sangue; essiccazione delle macchie di sangue; stoccaggio e trasporto di DBS; eluizione di DBS e infine le analisi di eluati DBS. L’efficacia del presente protocollo in primo luogo è stata valutata con coppie di 1.762 accoppiati del siero/DBS per la rilevazione di marcatori del virus dell’epatite B, epatite C virus e infezioni da virus dell’immunodeficienza umana su una piattaforma analitica automatizzata. In una seconda fase, il protocollo è stato utilizzato nel corso di uno studio pilota, che è stato condotto sui tossicodipendenti attivi nelle città tedesche di Berlino ed Essen.
L’idea di utilizzare campioni di sangue prelevati su una carta di carta di cellulosa è attribuita a Ivar Christian Bang (1869-1918), il padre della moderna clinica microanalisi1, 2. Nel 1913, Bang determinato glucosio dalle misurazioni di azoto eluati di sangue secco macchie (DBS)3 e, successivamente, anche eseguiti utilizzando il metodo di Kjeldahl con questo filtro carta tecnica2. Successivamente, parecchi ricercatori hanno riferito sull’uso di DBS per test sierologici per la diagnosi di sifilide2. Come presto come nel 1924, Chapman riepilogato i vantaggi di DBS test quando ha particolarmente sottolineato quattro elementi, che sono ancora validi oggi: venipuntura rispetto al convenzionale (1), è necessario meno volume di sangue e questo fatto era più importante in pediatrica diagnostica; (2) raccolta del sangue è semplice, non invasivo e poco costoso; (3) il rischio di contaminazione batterica o di emolisi è minimo; e DBS (4) può essere conservato per lunghi periodi con quasi nessun deterioramento degli analiti2, 4. Oltre al suo uso in fase di test per la sifilide, ulteriormente prime applicazioni della tecnica DBS includevano, ad esempio, la rilevazione degli anticorpi contro morbillo, parotite, poliovirus, virus parainfluenzali e virus respiratorio sinciziale (RSV) nel 19532, l’identificazione di Shigella nelle feci essiccate su carta da filtro e spediti per posta ordinaria dall’Indonesia a Leida, nei Paesi Bassi, nonché la rilevazione di anticorpi anti-Schistosoma in DBS presi nelle zone endemiche ed analizzati più di tre mesi più tardi5 . Nel 1963, cinquant’anni dopo di Bang originale comunicazione2, 6, Guthrie ha finalmente pubblicato il suo famoso metodo per la diagnosi di fenilchetonuria da DBS ottenuti da una puntura di tacco da neonati7, 8.
Anche se da quel momento in poi, DBS erano considerati un metodo comunemente applicabile per la raccolta, stoccaggio, trasporto e analizzare una varietà di liquidi organici umani5, loro uso nella diagnostica ancora rimasto principalmente focalizzata sulla diagnosi di infezioni soprattutto nelle impostazioni di risorse limitate e lo screening sistematico dei neonati per disordini metabolici ereditati per decenni9, 10. Dal 2005, tuttavia, una varietà di nuove e innovative applicazioni DBS hanno cominciato ad emergere. Ciò ha provocato un aumento quasi esponenziale del numero delle rispettive pubblicazioni scientifiche su DBS da circa 50 a quasi 450 annualmente al momento. Tra le applicazioni emergenti sono tali campi vari come tossico – e gli studi farmacocinetici, profiling metabolico, monitoraggio terapeutico del farmaco, tossicologia forense o contaminazione ambientale controllo10, 11.
DBS test ha, così, di fatto una marcia trionfale attraverso diagnostica clinica di laboratorio nel corso degli ultimi 100 anni2. Come in chimica clinica12, tuttavia, durante questa marcia variabili pre-analitiche non erano adeguatamente considerate per molti anni. Infatti, ancora oggi, dopo tali attività eminente come carta da filtro valutazione progetto13 del CDC o la formulazione di una norma nazionale per la raccolta di sangue su carta da filtro nel quadro del neonato di screening14, la fase pre-analitica è ancora in gran parte sottovalutato nella maggior parte degli altri campi, in cui DBS test è applicata di5, 10.
Dato questo sfondo, un protocollo completo passo passo14-16 per l’uso in test immunologici e tecniche molecolari, che copre tutti i passaggi essenziali, è suggerito per la preparazione e l’elaborazione di DBS nella seguente comunicazione: (1) raccolta di sangue; (2) preparazione di macchie di sangue; (3) essiccazione delle macchie di sangue; (4) stoccaggio e trasporto; (5) eluizione di DBS; e infine (6) analisi di eluati DBS. L’efficacia del protocollo in primo luogo è stata valutata con coppie di 1.762 accoppiati del siero/DBS per la rilevazione dell’epatite B (HBV) virus antigene di superficie (HBsAg), anticorpi anti-antigene “core” dell’HBV (anti-HBc), gli anticorpi all’antigene di superficie dell’HBV (anti-HBs), HBV DNA, anticorpi per il virus dell’epatite C (HCV) (anti-HCV), HCV RNA e virus dell’immunodeficienza umana (HIV) 1-p24-antigen/anti-HIV 1/2 utilizzando una piattaforma completamente automatizzata o dell’acido nucleico qualitativa sensibile test. 17. in una seconda fase, il protocollo è stato utilizzato nello studio pilota “droghe e malattie infettive croniche” (“studio DRUCK”) che è stato condotto da Robert Koch-Istituto in stretta collaborazione con il centro di referenza nazionale per l’epatite C su attivo di stupefacenti nelle città tedesche di Berlino ed Essen18.
DBS sono stati utilizzati per 100 anni2 ma, sorprendentemente, non ci è ancora consenso generale sulla loro preparazione e l’elaborazione. Ad oggi, una sufficiente standardizzazione di questa importante fase pre-analitica è stata conseguita solo in materia di screening neonatale14, considerando che esiste una varietà di diversi protocolli per tutte le altre applicazioni di DBS test5, 16, 23. Per superare questa eterogeneità notevole, una completa istruzione dettagliata per la preparazione e l’elaborazione di DBS per essere utilizzato nei immunoassays e mediante tecniche molecolari è presentata nella presente comunicazione e valutata per quanto riguarda la sua efficacia per la rilevazione di marcatori d’infezione da HBV, HCV e HIV. L’obiettivo della discussione seguente è posto principalmente sulle diverse fasi del protocollo suggerito.
Nella storia della DBS test molti diversi filtro carta carte sono state usate2 ma oggi solo due fonti commerciali sono approvati dalla FDA come dispositivi medici di classe II per la raccolta di sangue5, 16. Questi sistemi di carta filtro sono altamente uniformi e abbiano caratteristiche di assorbimento molto simili, in modo che i risultati analitici ottenuti da sangue capillare preparato su una di esse non differiscono di oltre il 4%-5%28. Non sorprendentemente, Masciotra e colleghi di lavoro29 pertanto rilevato HIV-1 RNA ugualmente bene con un dosaggio qualitativo dopo eluizione da schede di raccolta di sangue da diverse fonti. Dato questi dati, si può praticamente escludere che qualsiasi delle discrepanze osservate durante il test accoppiato coppie siero/DBS per marcatori dell’HBV, HCV e HIV infezioni17 è stata causata dalla scelta della carta filtro da solo. Tuttavia, quando è indispensabile accurata quantificazione di un analita, source-to-source variazione non potrebbe essere più trascurabile e tecniche più sofisticate, per esempio, perforato DBS (PDB) come un metodo per Microcampionamento30 o la preparazione delle macchie secche del siero (DSS)31 potrebbe essere necessario applicare al posto del convenzionale DBS test10.
Poiché solo piccole quantità di sangue sono usate per DBS test (una goccia di sangue capillare è costituita da circa 50 µ l)5, 16, variazioni del volume di campione sono essenziali e, devo ammettere che, in almeno alcune delle discrepanze tra i risultati sierologici e del partecipante auto-riferito stato HBV e HCV, registrato durante il pilotaggio dello “Studio DRUCK” sono attribuibili a questa variabile. Il singolo fattore più importante per ridurre al minimo le “fluttuazioni” il volume del campione è senza dubbio una tecnica corretta di prelievo di sangue capillare, che può essere raggiunto solo da un’attenta e costante formazione del personale tecnico22. Inoltre, come misura di controllo di qualità, tutti i laboratori che lavorano con DBS dovrebbero già avviato le procedure per l’identificazione e successivamente escluse esemplari DBS che devono essere considerati come insoddisfacente o non valido16.
Gli studi condotti principalmente nel contesto dell’HIV32 e screening neonatale33 hanno dimostrato che alta umidità può portare ad un degrado degli analiti, ma finora nessun consenso è stato raggiunto per quanto riguarda la questione di quanto tempo DBS dovrebbe essere asciugato ad aria . Un intervallo di almeno 4 ore o preferibilmente O/N è proposto nella presente comunicazione, che ha pertanto adottato condizioni che sono state utilizzate nella stragrande maggioranza di tutte le pubblicazioni pertinenti32, 34 dati su storage di DBS per essere utilizzati successivamente per HBV e HCV test sono in conflitto. Nel 1981, Villa e colleghi di lavoro35, che ha applicato le tecniche analitiche contemporanee, ha riferito che deposito presso RT non ha influenzato i risultati delle analisi HBV durante l’intero periodo di osservazione di 180 giorni se titoli dell’anticorpo erano > 1/1.000, ma quel DBS è diventato borderline-positiva o addirittura negativo dopo 15 giorni quando i titoli nel siero erano solo 1/100. Conservazione a-20 ° C o a 4 ° C non ha provocato un miglioramento notevole. Al contrario, uno studio condotto trent’anni più tardi36 testato replica di un campione di HBV-positivi, e gli autori hanno trovato che anti-HBc così come gli anticorpi anti-HBs erano stabili fino a 183 giorni a RT, mentre è diventato HBsAg alle stesse condizioni falso-negativo già dopo 63 giorni. Per quanto riguarda la rilevazione del DNA di HBV da eluati DBS, la concentrazione dell’acido nucleico virale è stato stabile per almeno sette giorni a 37 ° C37 o ha dimostrato di essere “resistenti” al deposito presso RT fino a tre settimane38. Test per anticorpi anti-HCV utilizzando due terza generazione disponibili in commercio test immunologici39 fornito risultati accurati per un periodo di 117 giorni utilizzando DBS campioni conservati a-20 ° C, 2 – 8 ° C e 20 – 25 ° C, rispettivamente. Conservazione a-20 ° C, tuttavia, ha provocato la minima variazione di densità ottica. L’applicazione di una quarta generazione anti-HCV ELISA, cioè, Monolisa HCV-Ag-Ab-ULTRA, nel contesto della DBS test, Larrat et al. 40 osservata una drastica riduzione nella specificità analitica dopo la memorizzazione gli esemplari DBS per più di tre giorni a TA. D’altra parte, precisi risultati della prova sono stati ottenuti con lo stesso kit che utilizzano campioni depositati per 60 giorni in varie condizioni (-20 ° C, 2 – 8 ° C e 22 – 26 ° C) da Brandao e co-lavoratori41. Osservazioni sul declino delle concentrazioni di RNA di HCV in DBS in varie condizioni di deposito variano da nessuna alterazione significativa a RT per fino a un anno42 a un cambiamento dieci volte dopo quattro settimane a temperatura ambiente43. Prendendo questi dati piuttosto contrastanti sulla stabilità dell’HBV e HCV antigeni, acidi nucleici e anticorpi in considerazione, è sembrato ragionevole per ritrarre in proposta di protocollo per un consenso, che è stata definita in precedenza per il deposito degli esemplari DBS da utilizzarsi per HIV test15, 30: per deposizione a breve termine (fino a due settimane) gli antigeni, acido nucleico virale e gli anticorpi sono considerati come stalla di RT, considerando che congelate condizioni ottimali di conservazione per periodi più lunghi.
Come regola, tre parametri da considerare durante la progettazione di un protocollo di eluizione: (1) il buffer di eluizione; (2) la durata e la temperatura di eluizione; e (3) il volume di eluizione23. La stragrande maggioranza di tutte le pubblicazioni pertinenti tampone fosfato salino (PBS) è stato usato per eluizione DBS, in maggior parte dei autori hanno aggiunto una proteina, per esempio, albumina di siero bovino (BSA) o Tween 20, un tensioattivo, al fine di migliorare il segnale del dosaggio stabilizzando proteine, come vanno in soluzione e contemporaneamente blocco di siti di legame non specifico23. Soltanto alcuni rapporti, che confrontano direttamente il buffer di eluizione diverse nel contesto della DBS test, sono disponibili. Villar et al. 36, per esempio, registrato capacità di eluizione quasi equivalenti per tutti i buffer usati, ma PBS/BSA 0.5% ha provocato il più basso livello di reattività aspecifica. Un’osservazione molto simile è stata fatta da Croom e colleghi di lavoro44 quando si applica il diluente della genetica sistemi rLAV EIA per l’eluizione di anticorpi anti-HCV da DBS. Poiché il rischio di degradazione del campione è eccessivamente basso nelle prime ore dopo la preparazione della DBS (Vedi sopra), è stato deciso per incubare le macchie O/N a temperatura ambiente e a sostenere il processo di eluizione di miscelazione delicata estremità sopra. Questo approccio ha il vantaggio che gli esemplari perforati con il precedente giorno possa essere trasferito direttamente per la diagnostica di routine presto la mattina successiva23. Il volume di tampone di eluizione dovrebbe essere adattato ai minimi requisiti rispettivi dosaggi utilizzati per analisi successive al fine di mantenere il fattore di diluizione più bassa possibile. Tuttavia, un’attenta ottimizzazione delle condizioni di eluizione per ogni singolo analita non era possibile nella valutazione precedente perché un throughput elevato campione doveva essere garantito in un tempo relativamente breve durante il “DRUCK studio”17. Di conseguenza, il volume piuttosto sfavorevole di 1.000 µ l di tampone PBS-base è stato utilizzato al fine di completare il processo di eluizione intero per tutti i parametri in due operazioni distinte.
Questo approccio uno una parte non riesce “completamente nel sistema anti-HBc/anti-HBs per quegli individui infettati con l’HIV a causa delle concentrazioni di anticorpi Bassi; … e ha richiesto procedure biologiche molecolari con sensibilità analitica ottimale per quanto riguarda il DNA di HBV e HCV RNA test. ” 17 d’altra parte, il volume di eluizione elevato dimostrato di essere in alcun modo svantaggioso per la determinazione di HBsAg, anti-HCV e anti-HIV di kit utilizzato durante la valutazione. “La rilevazione dell’HBsAg positivi materiali da sangue intero eluati è riusciti con una sensibilità del 98,6% ad un grado elevato allo stesso modo come in studi precedenti, che in parte aveva usato un volume di eluizione molto più piccolo di 100 µ l, 250 µ l, o 600 µ l o 500 µ l”17 ,36, 45, 46. La sensibilità del 97,8% determinato nell’inchiesta di 179 coppie siero/DBS per anticorpi anti-HCV corrispondevano ai risultati già esistenti rapporti24, 44, 47, 48, 49, che aveva lavorato con un volume di eluizione è stata inferiore di un fattore di 5-10. “Inoltre, i protocolli per il rilevamento di anti-HCV erano stato opportunamente ottimizzati… stabilendo i propri punti di cut-off”,17, 24, 48 e 49 “o aumentando i volumi di campione da 20 µ l a 100 µ l.” 17, 49 infine, la specificità analitica e la sensibilità (100%) stabilito per il rilevamento di anti-HIV erano pari o superiori alle caratteristiche delle prestazioni di altri test immunodiagnostici specificamente adattati per DBS test50, 51 “o un graduale procedura con l’uso combinato di diversi test anti-HIV”17,52. “Essi, infatti, anche superato il record di prestazioni di un’analisi che erano stati appositamente sviluppato e ottimizzato per il rilevamento di anticorpi anti-HIV in eluati DBS (Q-prevenire l’HIV 1 + 2 kit di DBS).” 17, 53
Presi insieme, il protocollo passo-passo completo presentato in questa comunicazione ha dimostrato di essere uno strumento fattibile e facile da usare per la preparazione e l’elaborazione di DBS e, quindi, utilizzabile in modo affidabile in virologia diagnostica. Permette approcci utilizzando automazione 54 e per le sue caratteristiche di prestazione eccellente ha il potenziale per servire come una sorta di fondamento-pietra per un protocollo futuro consenso generalmente accettati nel settore globale della DBS test in laboratorio medicina.
The authors have nothing to disclose.
La presente comunicazione si basa sui risultati precedentemente pubblicati nel giornale di virologia17 in modalità di accesso aperto sotto i termini della Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0) con BioMed Central come un Licenziatario. Gli autori riconoscono con gratitudine la proficua collaborazione nel quadro di pilotare lo studio “Droghe e malattie infettive croniche” (“studio DRUCK”) con U. Marcus, W. Cai, Zhang W. e R. Zimmermann dall’Istituto Robert Koch-(Berlino, Germania) e sono grato a S. Moyrer per scattare le fotografie assemblati in Figura 1 , nonché per quanto riguarda D. F. Whybrew, Ph.D., (Gottinga, Germania) per la correzione del manoscritto. Esse esprimono anche il loro apprezzamento per l’assistenza tecnica sapiente di J. Ackermann, E. Bayrambasi, U. Büttner, S. Dziubek, I. Jakobsche, B. Krellenberg, H. Krohn, P. Kusimski, r. Metcalf, J. Piejek, S. Saar, M. Schröter e K. Seidel. Questo studio è stato sostenuto in parte da una sovvenzione del Ministero tedesco della sanità per il centro di referenza nazionale per l’epatite c.
Latex rubber gloves | Hartmann | #4049500041515 | |
70% isopropyl alcohol | Bode Chemie | #9768050 | |
Mulifly safety cannula | Sarstedt | #85.1638 | |
EDTA blood collection tube | Sarstedt | #02.1066.001 | |
Adhesive bandage | Hartmann | #2994163 | |
Dry gauze pad | Hartmann | #143213 | |
Singel-use safety lancet | Owen Mumford | #3802421 | |
Test Card | Whatman/sigmaaldrich | #10534612 | Filter paper card Grade 903 |
Disposable pipette tips | Starlab | #S1126-7810, #S1120-8810 | |
Zipper bag | Flexico | #20219 | |
Mini desiccant bag | Tropack | #- | |
Disposable Punch | pfmmedical | #48601 | 6.0 mm Disposable Biopsy Punch |
Disposable Forceps | Servoprax | #H7301 | |
12 Well Cell Culture Plate | Greiner | #665180 | |
PBS Buffer | Gibco | #14190-136 | |
Tween 20 | Applichem | #A1389.0500 | |
Sodium Azide | Merck | #66880250 | |
Safe-Lock Tubes, 1.5 mL | Eppendorf | #30120086 | |
ARCHITECT HBsAg (Qunatitative) | Abbott | #6C3642 | |
ARCHITECT anti-HBc II | Abbott | #8L4425 | |
ARCHITECT anti-HBs | Abbott | #7C1825 | |
ARCHITECT anti-HCV | Abbott | #6C3725 | |
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VERSANT HCV TMA Assay IVD | Siemens Healthcare | #2554311 |