Анализ биологических образцов в современной лабораторной практике (обзор)

Введение. В представленной публикации освещены ключевые моменты основных этапов разработки методик определения следовых количеств лекарственных веществ и метаболитов в биологических образцах с помощью хроматографических и хроматомасс-спектрометрических методов. Указаны главные источники ошибок. Основное внимание уделено хроматомасс-спектрометрии, которая является базовым методом анализа малых молекул в биологических образцах. Приведены примеры из литературных источников и собственной практики.

Текст. В обзоре освещены некоторые практические вопросы приготовления калибровочных образцов, способы повышения стабильности образца на этапе пробоотбора и получения плазмы. В частности, отражено влияние различных антикоагулянтов на правильность анализа, приведен способ снижения обратной конверсии некоторых метаболитов карбокси-содержащих лекарственных веществ в исходное соединение с целью предотвращения получения завышенных результатов количественного определения. Отмечены некоторые способы пробоподготовки, получающие широкое распространение последнее время, такие как жидкость-жидкостная экстракция в нанесенном слое, основанная на извлечении интересующего компонента из водного образца в слой жидкости, распределенной на твердом высокополярном носителе, с последующим элюированием системой неполярных растворителей, не смешивающихся с этим слоем. Даны рекомендации по использованию внутренних стандартов, приготовлению подвижной фазы для ВЭЖХ, по вопросам хроматографического разделения, валидации методик. В подразделе «Масс-спектрометрическое детектирование» приведены особенности приготовления подвижной фазы для хроматомасс-спектрометрических экспериментов. Освещены вопросы снижения переноса пробы, ионной супрессии, матричного эффекта. Обсуждён феномен перекрестных помех при изучении метаболизма лекарственных веществ посредством хроматомасс-спектрометрии, который заключается во взаимном искажении масс-спектрометрического отклика, когда от разных по массе ионов-предшественников образуются одинаковые по массе фрагменты. Приведены особенности разработки методик в высокопроизводительном фармакокинетическом скрининге.

Заключение. Авторы выражают надежду, что представленный материал будет полезен для ученых и специалистов в области фармакокинетики, изучения биомаркеров и клинических анализов.

1. Pandey S., Pandey P., Tiwari G., Tiwari R. Bioanalysis in drug discovery and development. Pharm Methods. 2010; 1(1): 14–24. DOI: 10.4103/2229-4708.72223.

2. Glahn-Martínez B., Benito-Peña E., Salis F., Descalzo A. B., Orellana G., Moreno-Bondi M. C. Sensitive rapid fluorescence polarization immunoassay for free mycophenolic acid determination in human serum and plasma. Anal. Chem. 2018; 90(8): 5459–5465. DOI: 10.1021/acs.analchem.8b00780.

3. Li J., Zhang L., Cheng X., Zhang L., Shen B., Qing C., Fan G. Determination of d-amphetamine and diphenhydramine in beagle dog plasma by a 96-well formatted liquid-liquid extraction and capillary zone electrophoresis with field-amplified sample stacking. J. Pharm. Biomed. Anal. 2018; 156: 263–271. DOI: 10.1016/j.jpba.2018.04.040.

4. Brandhorst G., Oellerich M., Maine G., Taylor P., Veen G., Wallemacq P. Liquid chromatography–tandem mass spectrometry or automated immunoassays: what are the future trends in therapeutic drug monitoring? Clin. Chem. 2012; 58 (5): 821–825. DOI: 10.1373/clinchem.2011.167189.

5. Aubry A.F. LC-MS/MS bioanalytical challenge: ultra-high sensitivity assays. Bioanalysis. 2011; 3 (16): 1819–1825. DOI: 10.4155/bio.11.166.

6. Karinen R., Øiestad E. L., Andresen W., Smith-Kiell A., Christophersen A. Comparison of the stability of stock solutions of drugs of abuse and other drugs stored in a freezer, refrigerator, and at ambient temperature for up to one year. J. Anal. Toxicol. 2011; 35(8): 583–590.

7. Мирошниченко И. И., Соколова Г. Б., Мохирева Л. В. Клиническая фармакокинетика таблеток парааминосалициловой кислоты. Антибиотики и химиотерапия. 2009; 54(1-2): 20–24.

8. Zhou J., Li F., Duggan J. X. LC–MS bioanalysis of acyl glucuronides. In. Handbook of LC-MS Bioanalysis: Best Practices, Experimental Protocols, and Regulations. Li W., Zhang J., Tse F.L.S. (Eds). John Wiley & Sons, Inc., Hokoben, NJ, USA. 2013; 447–460 https://doi.org/10.1002/9781118671276.ch35.

9. Мирошниченко И. И., Юрченко Н. И. Jпределение содержания омепразола и лансопразола в плазме крови методом ВЭЖХ. Химико-фармацевтический журнал. 2002; 36(7): 48–49.

10. Singleton C. Recent advances in bioanalytical sample preparation for LC-MS analysis. Bioanalysis. 2012; 4(9): 1123–1140. DOI: 10.4155/bio.12.73.

11. Musteata F. M. Extraction and microextraction in bioanalysis. Bioanalysis. 2012; 4(19): 2321–2323. DOI: 10.4155/bio.12.206.

12. Sonawane L. V., Poul B. N., Usnale S. V., Waghmare P. V., Surwase L. H. Bioanalytical method validation and its pharmaceutical application – a review. Pharm. Anal. Acta. 2014; 5(3): 288–295.

13. Schellekens R. C., Stellaard F., Woerdenbag H. J., Frijlink H. W., Kosterink J. G. Applications of stable isotopes in clinical pharmacology. Br. J. Clin. Pharmacol. 2011; 72(6): 879–897. DOI: 10.1111/j.1365-2125.2011.04071.x.

14. George R., Haywood A., Khan S., Radovanovic M., Simmonds J., Norris R. Enhancement and suppression of ionization in drug analysis using HPLC-MS/MS in support of therapeutic drug monitoring: a review of current knowledge of its minimization and assessment. Ther. Drug. Monit. 2018; 40(1): 1–8. DOI: 10.1097/FTD.0000000000000471.

15. Zhou W., Yang S., Wang P. G. Matrix effects and application of matrix effect factor. Bioanalysis. 2017; 9(23): 1839–1844. DOI: 10.4155/bio-2017-0214.

16. Larger P. J., Breda M., Fraier D., Hughes H., James C. A. Ion suppression effects in liquid chromatography-tandem mass spectrometry due to a formulation agent, a case study in drug discovery bioanalysis. J. Pharm. Biomed. Anal. 2005; 39(1–2): 206–216. DOI: 10.1016/j.jpba.2005.03.009.

17. Sotgia S., Murphy R. B., Zinellu A., Elliot D., Paliogiannis P., Pinna G. A., Carru C., Mangoni A. A. Development of an LC-tandem mass spectrometry method for the quantitative analysis of hercynine in human whole blood. Molecules. 2018; 23(12): E3326. DOI: 10.3390/molecules23123326.

18. Bateman K. P., Cohen L., Emary B., Pucci V. Standardized workflows for increasing efficiency and productivity in discovery stage bioanalysis. Bioanalysis. 2013; 5(14): 1783–1794. DOI: 10.4155/bio.13.162.

19. Swales J. G., Tucker J. W., Strittmatter N., Nilsson A., Cobice D., Clench M. R., Mackay C. L., Andren P. E., Takáts Z., Webborn P. J., Goodwin R. J. Mass spectrometry imaging of cassette-dosed drugs for higher throughput pharmacokinetic and biodistribution analysis. Anal. Chem. 2014; 86(16): 8473–8080. DOI: 10.1021/ac502217r.

20. Ho S. Best practices for discovery bioanalysis: balancing data quality and productivity. Bioanalysis. 2014; 6(20): 2705–2708. DOI: 10.4155/bio.14.201.