Vitamin-D-Testing: LC/MS läuft Immunoassays den Rang ab

Bericht: Daniela Zimmermann

Vitamin-D-Unterversorgung ist in den letzten Jahren in den Fokus der Kliniker getreten: Studien zeigen, dass frühere Referenzwerte – insbesondere bei Vitamin D3 – wahrscheinlich zu hoch angesetzt waren.

Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie (LC/MS) kann dazu beitragen, mehr Präzision in die Messung von Vitamin-D-Werten zu bringen als die bisher etablierten Immunoassay-Verfahren, erklärt Dr. Torsten Binscheck-Domaß, vormals Pharmakologe und Toxikologe am gemeinsamen Labor der Charité und der Vivantes Gruppe in Berlin sowie Experte für klinische Massenspektrometrie bei Thermo Fisher Scientific. Doch die komplexe Technik in ihrer heutigen Form eignet sich nicht für jedes Labor.

Zwar wird nach wie vor kontrovers diskutiert, wie relevant diese Grenzwerte letztendlich sind, doch in einem Punkt herrscht weitgehend Einigkeit: Vitamin-D-Mangel ist mit einer Reihe von Krankheitsbildern assoziiert, etwa der Osteomalazie bzw. Rachitis bei Kindern sowie einer gesteigerten Infektneigung. Aber auch im Alter kann eine Unterversorgung schwerwiegende Konsequenzen haben, erklärt Binscheck-Domaß: „Studien untersuchen derzeit eine Korrelation zwischen Vitamin-D-Mangel bei betagten Patienten und Osteoporose sowie eine Reduktion der Muskelkraft, die offenbar zu einer erhöhten Sturzneigung führt. Der Sturz beim betagten Patienten ist eine Komplikation, die erhebliche Konsequenzen haben kann, über Frakturen, Schädel-Hirn-Traumata, längerfristige Hospitalisierung und ähnliches.“

Natürliche Abhilfe schafft im Regelfall die UV-Strahlung der Sonne, doch das allein reicht in manchen Fällen nicht aus: „Wir empfehlen heute bei Personen, die eine geringe Sonnenlichtexposition haben, ein Vitamin-D-Screening, dabei geht es in allererster Linie um Vitamin D₃“, sagt Binscheck-Domaß. Grundsätzlich baut jeder Mensch, der Gesicht, Hände und idealerweise auch die Unterarme zweimal in der Woche für mindestens 30 Minuten der Sonne aussetzt, genügend Vitamin D₃ auf, um auch längere Zeit ohne Sonnenlicht zu überstehen. Mangelzustände sind jedoch dokumentiert bei hospitalisierten Patienten, Menschen im Altenpflegeheim, bisweilen sogar bei Kindern und Jugendlichen, wenn diese sich wenig draußen aufhalten. Eine kleinere Rolle spielt Vitamin D₂, das vor allem nutritiv aufgenommen wird, etwa über bestimmte Speisepilze.

LC/MS trennt die Spreu vom Weizen

Ein Problem bei der Messung der Vitamin-D-Versorgung im Körper: Die unterschiedlichen Zwischenprodukte sind sich zum großen Teil sehr ähnlich und können daher von Antikörper-basierten Tests wie Immunoassays nicht richtig differenziert werden. Zusammen mit der vergleichsweise niedrigen Konzentration des Calcitriols – der eigentlich biologisch aktiven Form – führt das häufig zu Messwerten, die wenig Aussagekraft besitzen, so der Experte. Hier bietet die LC/MS einen großen Vorteil, denn sie ist in der Lage, die biologisch inaktiven Epimere vom Molekül des Vitamins zu trennen. So erzielt die LC/MS-basierte Diagnostik eine signifikant höhere Spezifität.

Bislang gibt es noch Hürden, die Labore beim Wechsel von Immunoassays zu LC/MS überwinden müssen, sagt Binscheck-Domaß; damit sind weniger die Kosten gemeint – die Anschaffung bedeutet je nach Gerät Investitionen im mittleren sechsstelligen Bereich – sondern eher die Umstellung der gewohnten Arbeitsabläufe: „Es handelt sich um komplizierte Maschinen und man braucht trainiertes Personal, die sie nicht nur bedienen, sondern auch die Auswertung durchführen können.“ Zudem schrecken regulatorische Auflagen die Labore manchmal ab, denn für die Qualifizierung der Systeme muss ein hoher Aufwand mit zahlreichen Kalibrierungs- und Testläufen betrieben werden.

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Der Thermo Scientific™ Cascadion™ SM Clinical Analyzer von Thermo Fisher Scientific

Quelle: Thermo Fisher Scientific

Automation reduziert menschliche Fehlerquellen

Umsteigen auf die neue Technik lohnt sich dennoch, betont der Experte: „Ein enormer Vorteil ist, dass LC/MS in einer einzigen Bestimmung beide Vitamin-D-Spezies – D₃ und D₂ – gleichzeitig und separat misst. Diese Werte werden um die Epimere bereinigt, sodass man ein klinisch aussagefähiges Resultat erhält.“ Von Vorteil ist zudem der höhere Grad der Automatisierung: Die Probe wird im Primärgefäß auf das System gesetzt, den Rest erledigt die Maschine. Dadurch entfallen aufwändige Extraktions-, Anreicherungs- oder Derivatisierungsverfahren, die bei früheren LC/MS-Verfahren meist manuell durchgeführt werden mussten. Das verringert nicht nur die Personalbindung, sondern auch die Fehlerquote. Binscheck-Domaß: „Menschen verwechseln Proben oder übersehen Dinge – eine Maschine tut das nicht. Außerdem wird jede einzelne Manipulation, jeder einzelne analytische Schritt dokumentiert. In anderen Worten, die Nachverfolgbarkeit des Ergebnisses ist lückenlos. Das Prinzip entspricht in dieser Hinsicht dem der klassischen chemischen Analyzer aus dem klinischen Labor.“

Hersteller liefert „IVD ready“

Durch die EU-Richtlinie werden Labore, die mit offenen Systemen arbeiten, dazu gezwungen sein, ihre Methoden weitgehend umzustellen
Torsten Binscheck-Domass

Ein Spannungsfeld erzeugt auch die fehlende Standardisierung der Verfahren. In den USA ist für diese Systeme eine IVD-Zertifizierung verpflichtend, in der EU wird das ab 2022 der Fall sein. Zurzeit arbeiten viele klinische Labore noch mit offenen Systemen. Die Umstellung der Geräte auf IVD-konforme Standards ist für diese Labore aus eigener Kraft kaum zu leisten, sagt Binscheck-Domaß. „Durch die EU-Richtlinie werden Labore, die mit diesen Systemen arbeiten, dazu gezwungen sein, ihre Methoden weitgehend umzustellen.“ Einen möglichen Ausweg liefert die Industrie: Anbieter wie Thermo Fisher bieten fertige Lösungen an, in denen sowohl das technische System als auch die Assays bereits IVD-zertifiziert sind. Das erspart den Laboren die langwierigen Testläufe, die ansonsten für eine Qualifizierung notwendig wären.

Profil:

Dr. Torsten Binscheck-Domaß ist Experte für klinische Massenspektrometrie bei Thermo Fisher Scientific. Er ist medizinischer und forensischer Berater für die Bereiche Pharmakologie und Toxikologie mit mehr als 25 Jahren Berufserfahrung in der therapeutischen Medikationsüberwachung, Tests bei Verdacht auf Drogenmissbrauch und systematische toxikologische Analysen. Dr Binscheck-Domaß ist ein großer Befürworter des klinischen Einsatzes von LC-MS/MS, einer Technologie, mit der er durch intensive Forschung bereits seit mehr als einem Jahrzehnt vertraut ist.

28.09.2018

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