Standaardisatie en harmonisatie van schildklierstimulerende hormoonmetingen:
historische, huidige en toekomstige perspectieven
Corresponderende auteur:
Ben Cowper , Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA) , Blanche Lane , South Mimms , Hertfordshire , EN6 3QG , VK , telefoon: +441707641246, e-mail: ben.cowper@mhra.org
Hubert W. Vesper en Katleen Van Uytfanghe: namens het IFCC Comité voor Standaardisatie van Schildklierfunctietests (C-STFT)
Abstract
Schildklierstimulerend hormoon (TSH) is een belangrijke klinische marker bij de diagnose en behandeling van schildklieraandoeningen.
TSH-metingen worden gerapporteerd in milli-Internationale Eenheden per Liter (mIU/L), herleidbaar tot referentiemateriaal van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO).
Er is een grote verscheidenheid aan commerciële immunoassays voor TSH-metingen beschikbaar, die historisch gezien slecht geharmoniseerd zijn vanwege een gebrek aan commutabiliteit van de WHO-referentiematerialen met patiëntenmonsters.
Dit heeft geleid tot de recente ontwikkeling van een op serum gebaseerd referentiepanel voor TSH, herleidbaar naar het WHO-referentiemateriaal, beschikbaar via de International Federation for Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (IFCC), gericht op harmonisatie van TSH-immunoassays.
Dit rapport beschrijft recente ontwikkelingen in het TSH-referentiesysteem, inclusief de vaststelling van de 4e internationale WHO-standaard voor TSH, en heeft tot doel de relatie tussen de beschikbare referentiematerialen en hun beoogde gebruik te verduidelijken. Deze 4e WHO IS is overal verkrijgbaar en definieert de eenheid van TSH-activiteit.
Daarom is het voortbestaan ervan van het allergrootste belang, maar het blijft in veel TSH-immunoassays een gebrek aan commutabiliteit met de patiënt vertonen. Dit maakt het C-STFT TSH-panel, ook al is het in beperkte aantallen beschikbaar, een cruciaal hulpmiddel om een betere harmonisatie van de TSH-test te garanderen.
Invoering
Schildklierstimulerend hormoon (TSH) wordt uitgescheiden door de hypofyse en stimuleert de afgifte van schildklierhormonen; triiodothryronine (T3) en thyroxine (T4) uit de schildklier.
In ruil daarvoor reguleren schildklierhormonen in het bloed de afgifte van TSH door de hypofyse.
Uitgescheiden schildklierhormonen worden door het menselijk lichaam verspreid en veroorzaken verreikende effecten op verschillende metabolische, cardiovasculaire en ontwikkelingsprocessen [ 1 ].
Een onderbreking van deze sterk gereguleerde feedbacklus kan een verscheidenheid aan ziekten veroorzaken.
Hypothyreoïdie (bijvoorbeeld als gevolg van Hashimoto-thyroïditis of jodiumtekort) wordt gekenmerkt door een traag werkende schildklier, waardoor lage niveaus van schildklierhormonen ontstaan, wat naast andere symptomen leidt tot gewichtstoename, vermoeidheid en haaruitval.
Hyperthyreoïdie (bijvoorbeeld als gevolg van de ziekte van Graves of schildklier-/hypofyse-adenoom) treedt op wanneer een overactieve schildklier aanleiding geeft tot hoge niveaus van schildklierhormonen, wat symptomen veroorzaakt zoals gewichtsverlies, hartkloppingen en slapeloosheid [ 2 ].
In elk geval zijn er interventies beschikbaar die erop gericht zijn de normale schildklierfunctie te herstellen [ 3 , 4 ].
Het meten van TSH is een cruciaal onderdeel bij de diagnose van schildklieraandoeningen en het monitoren van de daaropvolgende therapie [ 5 ].
TSH is vaak de eerste biomarker die in de klinische praktijk wordt gemeten, en wanneer TSH-waarden in het bloed wijzen op de aanwezigheid van een ziekte, wordt verder onderzoek gestart om een diagnose te stellen.
Hypo- en hyperthyreoïdie worden meestal geassocieerd met respectievelijk abnormaal hoge of lage TSH-waarden.
Wereldwijd is een grote verscheidenheid aan commerciële immunoassays voor het meten van TSH beschikbaar.
Het wordt algemeen aanvaard dat TSH-waarden van respectievelijk 0,3–0,5 en 4–5 mIU/L de onder- en bovengrenzen van het ‘normale’ TSH-bereik vertegenwoordigen; weerspiegeld door de vermelde referentie-intervallen van deze commerciële immunoassays [ 6 ].
TSH-immunoassays zijn echter historisch gezien slecht geharmoniseerd, wat leidt tot de mogelijkheid van inconsistente diagnose en behandeling van een abnormaal TSH-niveau tussen klinische laboratoria, afhankelijk van de gebruikte assay.
Artsen moesten daarom rekening houden met testspecifieke vooroordelen bij het interpreteren van “borderline” TSH-resultaten [ 5 , 7 ].
Het is daarom belangrijk om te zorgen voor harmonisatie van TSH-metingen tussen tests, laboratoria en geografische regio's, om consistentie in de diagnose en behandeling van schildklieraandoeningen te garanderen.
Het hebben van geharmoniseerde assays maakt de ontwikkeling mogelijk van algemeen aanvaarde gemeenschappelijke referentie-intervallen (RI's) en klinische beslissingslimieten, idealiter afgeleid over verschillende assays, waardoor rekening wordt gehouden met de resterende variatie tussen tests.
Het TSH-referentiesysteem
TSH-referentiematerialen om internationale eenheden op te richten
TSH is een heterogeen glycoproteïne, waarvan de verschillende isovormen die voorkomen in menselijk bloed en weefsels nog niet goed gekarakteriseerd zijn [ 8 ].
Bovendien moet er nog een robuuste methode voor de kwantificering van totaal TSH of specifieke isovormen in serum in massa-eenheden worden bereikt.
Bijgevolg worden serum TSH-metingen gerapporteerd in milli-Internationale Eenheden per Liter (mIU/L).
De mIU van TSH-activiteit wordt gedefinieerd door het referentiemateriaal van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO), dat beschikbaar is in de catalogus van het National Institute for Biological Standards and Control (NIBSC) van de Britse Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA).
Het eerste Internationale Referentiepreparaat (IRP), gecodeerd 68/38, werd opgericht in 1975 en werd gekenmerkt door immunoassays en bioassays.
Deze werd in 1983 vervangen door de tweede IRP, 80/558, specifiek bedoeld voor gebruik in immunoassays [ 9 ], gevolgd door de derde internationale standaard (IS), 81/565, opgesteld in 2003 [ 10 ].
De nieuwste versie van de standaard, de 4e IS, 81/615, werd in 2023 door de WHO opgesteld [ 11 ].
De drie meest recente voorbereidingen, 80/558, 81/565 en 81/615, werden over een periode van veertig jaar achtereenvolgens opgericht als de WHO IS, maar ze werden ongeveer tegelijkertijd voorbereid (begin jaren tachtig), met behulp van dezelfde partij TSH in bulk, gewonnen uit de menselijke hypofyse [ 9 ].
Aan elke vervangende standaard is een waarde toegewezen in mIU per ampul, gekalibreerd tegen de bestaande standaard, waardoor de traceerbaarheid van de eenheid gedurende de hele levenscyclus van het product behouden blijft ( Figuur 1 ) [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ].
Figuur 1:
Een tijdlijn van TSH-meetstandaarden, inclusief traceerbaarheid van meeteenheden via WHO-voorbereidingen en C-STFT-panels. IRP, Internationale referentievoorbereiding; IS, internationale standaard; C-STFT, Comité voor standaardisatie van schildklierfunctietests.
Hoewel er sinds de jaren zeventig van de vorige eeuw een gemeenschappelijke mondiale kalibrator voor TSH-metingen beschikbaar is bij de WHO en deze kalibrator op grote schaal wordt gebruikt voor het kalibreren van commerciële TSH-immunoassays, werd jarenlang waargenomen dat TSH-metingen slecht geharmoniseerd waren tussen verschillende assays [ 12 ].
Uit onderzoek is gebleken dat bepaalde preparaten van referentiemateriaal heel andere instrumentreacties kunnen vertonen dan patiëntmonsters, ook al wordt aangenomen dat ze dezelfde analytconcentratie hebben.
Deze bevindingen hebben geleid tot de definitie van 'commutabiliteit'; de gelijkwaardigheid van de relatie tussen de resultaten van verschillende meetprocedures voor een referentiemateriaal en voor patiëntmonsters [ 13 ].
Er wordt daarom aangenomen dat de huidige en eerdere WHO-normen een slechte commutabiliteit hebben gehad [ 14 , 15 ].
Dit is waarschijnlijk te wijten aan het gebruik van hypofyse-TSH om de WHO-normen voor te bereiden.
Eerdere studies hebben aangetoond dat hypofyse-TSH voornamelijk glycovormen met een lagere complexiteit bevat, die verschillen van de sterk gesialyleerde vormen die overheersen in serum-TSH [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ].
Daarom is het onwaarschijnlijk dat de TSH die in de WHO-normen is opgenomen structureel representatief is voor TSH die aanwezig is in serummonsters van patiënten en dus mogelijk geen gelijkwaardige immunologische reacties vertoont bij verschillende commerciële immunoassays die gebruik maken van verschillende anti-TSH-antilichamen gericht op het detecteren van serum-TSH.
Kalibratie met behulp van standaarden die TSH uit de hypofyse bevatten, heeft daarom waarschijnlijk een “bias” in de TSH-metingen in de verschillende tests geïntroduceerd, wat heeft geleid tot een waargenomen gebrek aan harmonisatie.
TSH-referentiematerialen om metingen te harmoniseren (harmonisatiepanel)
Om de beperkingen van de internationale WHO-standaard te overwinnen, heeft de Internationale Federatie van Klinische Chemie en Laboratoriumgeneeskunde (IFCC) eind jaren 2000 de Werkgroep voor Standaardisatie van Schildklierfunctietests (WG-STFT) opgericht (later opnieuw geclassificeerd als een IFCC-comité; C -STFT) met als opdracht middelen en processen te ontwikkelen om de standaardisatie van metingen van schildklierhormonen en TSH te verbeteren [ 19 ].
In 2015 had de commissie een vermeend referentiepanel voor TSH ontwikkeld, gericht op het verbeteren van de harmonisatie van TSH-metingen.
Het panel omvatte ongeveer 100 serummonsters, verspreid over een reeks TSH-concentraties (inclusief die indicatief voor hypo- en hyperthyreoïdie).
Aan de panelmonsters werd een waarde toegekend in mIU/L (waardoor herleidbaar is tot het WHO-referentiemateriaal) via een “all procedure trimmed mean” (APTM)-benadering, waarbij monsters werden geanalyseerd met zoveel mogelijk verschillende immunoassaymethoden, gevolgd door statistische analyse. om aan elk monster een TSH-concentratie (APTM) toe te kennen [ 20 ].
Dit panel van monsters is ontwikkeld met de bedoeling dat het uiteindelijk zal dienen als het primaire referentiemateriaal voor de kalibratie van TSH-immunoassays.
Het gebruik van serummonsters maximaliseert de kans op commutabiliteit van het panel met patiëntmonsters, en daarom werd verwacht dat het gebruik van het panel voor het herijken van commerciële immunoassays zou leiden tot een verbetering van de harmonisatie.
Het concept werd uitgebreid gedemonstreerd in een reeks rapporten en publicaties van 2010 tot 2017 [ 6 , 21 ], [ 22 ], [ 23 ].
De aanpak wordt nu beschreven in ISO 21151:2020 medische hulpmiddelen voor in-vitrodiagnostiek – vereisten voor internationale harmonisatieprotocollen die metrologische traceerbaarheid tot stand brengen van waarden die zijn toegewezen aan kalibrators en menselijke monsters [ 24 ].
De eerste en tweede C-STFT-panelen werden parallel voorbereid en geanalyseerd.
Aan de monsters waaruit het eerste panel bestond, werd een waarde toegekend via de APTM-benadering met behulp van immunoassays die herleidbaar zijn tot de WHO-standaard, waardoor de traceerbaarheid van de mIU/L-waarden behouden bleef.
Aan monsters in het tweede “follow-up”-panel werden naast het eerste panel TSH-waarden toegewezen.
Na een succesvolle proof-of-principle werd het tweede panel in 2016 beschikbaar gesteld aan fabrikanten om hun tests opnieuw te kalibreren.
Toekomstige vervangingen van het panel zullen dezelfde strategie volgen, met analyse van het kandidaat-panel naast het bestaande panel, waartegen de TSH-concentraties van de Er zullen monsters van kandidaat-panels worden toegewezen, waardoor de traceerbaarheid van het panel voortdurend behouden blijft tot de mIU gedefinieerd door de WHO-normen ( Figuur 1 ).
Huidige standaardisatie van TSH-immunoassays
Zowel het C-STFT-harmonisatiepanel als de WHO International Standard zijn verplicht om het referentiesysteem voor TSH te onderhouden en zijn beschikbaar voor laboratoria en IVD-fabrikanten.
Om de continuïteit te garanderen heeft de WHO, via de Britse MHRA/NIBSC, in 2023 een vervanger opgericht, de 4e WHO IS (81/615) [ 11 ].
De evaluatie van dit materiaal bood de gelegenheid om de huidige harmonisatie van commerciële TSH-immunoassays te beoordelen, inclusief de impact van de introductie van het C-STFT-panel in 2016 en de potentiële impact van het gebruik van de WHO IS als assaykalibrator.
Het gezamenlijke onderzoek om de kandidaat 4e IS voor TSH te evalueren werd uitgevoerd in samenwerking met IFCC C-STFT en de CDC Clinical Standardization Programs, in combinatie met de oprichting van een derde harmonisatiepanel [ 11 ].
De 2e C-STFT-panelmonsters werden geanalyseerd door 15 fabrikanten van TSH-immunoassays, naast de bestaande 3e IS, 81/565, en kandidaat 4e IS, 81/615. Assays werden uitgevoerd met behulp van ARCHITECT i2000, AccuraSeed® , AutoLumo A2000 Plus, Access 2, LIAISON® XL , LUMIPULSE® G1200 , VIDAS® , i3000, CL-6000i, cobas® e801 , VITROS® XT Integrated System, ADVIA Centaur® XP , MAGLUMI X3-, HISCL-5000- en AIA-2000-analysatoren.
De resulterende gegevens gaven inzicht in de huidige status van de harmonisatie van TSH-metingen voor de opgenomen assays, volgens de huidige assaykalibraties.
Door gerapporteerde TSH-schattingen voor C-STFT-panelmonsters uit te drukken in verhouding tot de WHO-preparaten, was het bovendien ook mogelijk om te bepalen wat de impact zou zijn van assaykalibratie ten opzichte van een WHO IS.
Zoals beschreven in het onderzoeksrapport [ 11 ] waren de gerapporteerde TSH-concentraties van de C-STFT 2e panel-monsters in vergelijking met assaykalibrators, over de 15 immunoassays heen, redelijk goed geharmoniseerd.
De gerapporteerde gemiddelde TSH-concentraties voor elk monster dat met elke methode werd geanalyseerd, werden uitgedrukt in verhouding tot de mediaanwaarde van het onderzoek (voor alle methoden) voor dat monster, om de mate van vertekening te beoordelen die voor elk monster met elke methode duidelijk zichtbaar was.
Een relatieve TSH-concentratie van 100% zou duiden op een exacte overeenkomst tussen het resultaat van de individuele methode en de onderzoeksmediaan voor een bepaald monster, dwz nul bias, terwijl een waarde erboven of eronder zou duiden op een mate van positieve of negatieve bias.
Voor gerapporteerde resultaten met betrekking tot kitstandaarden/kalibrators leverde één methode een negatieve mediaan en een gemiddeld percentage bias op voor alle monsterwaarden van respectievelijk −11,6 en −11,2%, over vijftig C-STFT-monsters, terwijl een andere methode een positieve mediaan en een gemiddeld percentage biaswaarden opleverde. van respectievelijk +12,1 en +9,5%. Anders lagen de biaswaarden voor alle andere methoden binnen ±6%.
Over het geheel genomen suggereren deze resultaten dat de huidige harmonisatie van TSH-metingen over verschillende testplatforms relatief goed is ( Figuur 2A ), wat suggereert dat verschillende fabrikanten hun testen hebben geharmoniseerd na de beschikbaarheid van het C-STFT-monsterpanel.
Er zijn bijvoorbeeld gezamenlijke inspanningen gedaan om TSH-immunoassays van fabrikanten in Japan te harmoniseren met behulp van het IFCC C-STFT-panel, geleid door verschillende nationale medische en regelgevende verenigingen [ 25 ].
Er wordt ook verwacht dat soortgelijke inspanningen zijn of zullen worden geleverd om de TSH-harmonisatie in andere geografische gebieden te verbeteren.
Dit zou op zijn beurt artsen in staat moeten stellen om “borderline” TSH-niveaus in de toekomst met meer vertrouwen en zekerheid te interpreteren.
Laboratorium-GM-waarden voor elk monster in elke assay uitgedrukt relatief (als %) ten opzichte van de onderzoeksmediaan voor hetzelfde monster. % waarden zijn afgeleid van gerapporteerde resultaten met betrekking tot assay-/kitkalibrators (A) en na herkalibratie tegen de 4e IS, 81/615 (B).
De recente verbeteringen in de TSH-harmonisatie worden geïllustreerd door het herberekenen van TSH-metingen van C-STFT-panelmonsters ten opzichte van de 4e IS, 81/615 (dwz effectief terugkeren naar het testkalibratielandschap voorafgaand aan de oprichting van C-STFT).
Wanneer de resultaten, opnieuw gekalibreerd tot 81/615 voor elk monster dat met elke methode is geanalyseerd, vervolgens worden uitgedrukt ten opzichte van de onderzoeksmediaan, nemen de maximale negatieve en positieve biases die bij de 50 monsters worden waargenomen toe tot −21,6/−22,4% (mediaan/gemiddelde bias) en +24,4/+18,2%, terwijl slechts vijf methoden biaswaarden binnen ±6% opleveren.
Daarom zou de harmonisatie van immunoassays over het geheel genomen waarschijnlijk aanzienlijk worden verminderd door kalibratie met behulp van de WHO-standaard ( Figuur 2B ).
De toekomst van TSH-standaardisatie
Ondanks de bekende beperkingen is het gebruik van hypofyse-afgeleide TSH de afgelopen 50 jaar de meest haalbare strategie gebleven voor de ontwikkeling van WHO-normen voor TSH.
WHO-normen worden doorgaans geformuleerd met stabilisatoren en gelyofiliseerd om de stabiliteit op de lange termijn te bevorderen en goedkope wereldwijde verzending bij omgevingstemperatuur te vergemakkelijken.
Ze worden idealiter bereid in batches die voldoende groot zijn om meer dan 10 jaar mee te gaan en bevatten een voldoende hoge concentratie aan actief ingrediënt om geschiktheid voor gebruik als kalibrator aan de bovenkant van het assaywerkbereik te garanderen.
De 4e IS voor TSH (81/615) bevat bijvoorbeeld 11,7 mIU TSH-activiteit per ampul, die kan worden gereconstitueerd in slechts 1 ml verdunningsmiddel om een concentratie van 11,7 mIU/ml te bereiken, wat ongeveer 2.500 keer zo hoog is. het bovenste uiteinde van het ‘normale’ TSH-bereik in menselijk serum (4–5 mIU/l).
Het verkrijgen van voldoende grote volumes serum, die voldoende hoge TSH-niveaus bevatten, om een WHO-standaard te ontwikkelen, zou een grote uitdaging zijn.
Vandaar het voortdurende gebruik, tot nu toe, van gemakkelijker verkrijgbare hypofyse-TSH-preparaten.
De 4e IS, 81/615, werd in oktober 2023 in voldoende aantallen opgericht om meer dan 15 jaar mee te gaan.
Op basis van de bevindingen van het onderzoek om dit materiaal vast te stellen, dat hierin wordt besproken, wordt het echter niet aangeraden dit materiaal te gebruiken als een op zichzelf staande kalibrator voor TSH-immunoassays, zoals doorgaans wordt aanbevolen voor een WHO IS, zonder voldoende rekening te houden met de commutabiliteit ervan. .
Het IFCC C-STFT-panel is een hulpmiddel van onschatbare waarde dat heeft geleid tot een aanzienlijke verbetering van de harmonisatie van TSH-immunoassays in de afgelopen jaren en theoretisch gezien zou het op zichzelf in de toekomst kunnen worden gebruikt als een op zichzelf staande kalibrator van TSH-immunoassays.
Vanwege de bovengenoemde moeilijkheid om significante hoeveelheden serum te verkrijgen van meerdere donoren die uiteenlopende TSH-concentraties uit het hele meetbereik bevatten, is het echter niet haalbaar om het panel in voldoende grote aantallen te produceren voor gebruik als een enkele globale kalibrator.
Het stopzetten van de WHO IS voor TSH en het signaleren van het IFCC C-STFT-panel zou zeer waarschijnlijk leiden tot een onpraktisch en onhoudbaar grote vraag naar dit laatste.
Daarom zal het naast elkaar bestaan van de WHO IS en IFCC C-STFT voor TSH waarschijnlijk in de nabije toekomst het geval blijven.
De WHO IS kan wellicht nog gebruikt worden als assaykalibrator,
wanneer aanvaardbare commutabiliteit wordt vastgesteld, en zal ook nuttig blijken als een continue referentie voor assaymonitoring tijdens de levenscyclus ervan (bijvoorbeeld voor en na kleine wijzigingen waarvan niet wordt verwacht dat ze de antilichaamherkenning beïnvloeden).
Ondertussen kan het C-STFT-panel spaarzamer worden gebruikt om assayharmonisatie in te stellen, indien nodig, en vervolgens voortdurende harmonisatie te garanderen in het geval er significante veranderingen worden aangebracht die de antilichaambinding kunnen beïnvloeden.
Hoewel er binnen het C-STFT-netwerk meer dan 15 grote fabrikanten van TSH-immunoassays zijn gevestigd, die zich daarom bewust zijn van de beschikbaarheid en het nut van het C-STFT-panel, kunnen nieuwe of opkomende fabrikanten van TSH-assays uiteraard proberen gebruik te maken van de WHO IS-tests. om hun test te kalibreren, misschien op advies van een nationale of regionale regelgevende instantie.
Daarom moet er samen met de WHO IS voorzichtig en waarschuwend worden gecommuniceerd over het potentiële gebrek aan commutabiliteit in een zich ontwikkelende TSH-immunoassay.
Het onderzoek ter evaluatie van de 4e IS, 81/615, gaf aan dat deze in sommige immunoassays inderdaad goed commuteerbaar is met patiëntmonsters, en het is daarom mogelijk dat dit ook het geval zou zijn voor nieuwe en toekomstige tests.
Fabrikanten van nieuwe TSH-tests zouden echter worden geadviseerd een rigoureus onderzoek naar de commutabiliteit uit te voeren om vast te stellen dat de WHO IS een geschikte kalibrator voor hun test zou zijn, en ongeacht de uitkomst is het absoluut noodzakelijk dat zij ook op de hoogte worden gesteld van het bestaan van het C-STFT-paneel en toegang krijgen tot dit paneel om de assayharmonisatie te behouden.
1. Concurrerende belangen: De auteurs verklaren geen belangenverstrengeling.
2. Onderzoeksfinanciering: Geen verklaard.
3. Beschikbaarheid van gegevens: De ruwe gegevens kunnen op verzoek worden verkregen bij de corresponderende auteur.
Origineel:
https://www.degruyter.com/document/doi/ ... -1332/html
.