Влияние биотина на иммунологические исследования

Иммунологические исследования основаны на способности антитела распознавать и связывать свою конкретную макромолекулу в сложной смеси других молекул. Помимо свойства связывания антител, специфичность анализа зависит от матрицы образца, компонентов реагента и формата анализа. Мешающие вещества в образце изменяют измеряемый уровень анализируемого вещества, и биотин становится препятствием.

Биотин состоит из тетрагидротиофенового кольца, содержащего боковую цепь валериановой кислоты, которая соединена с имидазолидоновым кольцом с образованием восьми возможных стереоизомеров. В природе встречается только D (+) - биотин, который не может быть синтезирован млекопитающими. В качестве незаменимой добавки биотин входит в комплекс витаминов группы B, которые метаболизируют аминокислоты, углеводы и жиры.

Биотин может участвовать в регуляции транскрипции или экспрессии различных белков. Это также важное питательное вещество для женщин во время беременности, учитывая его важную роль для роста эмбриона. Биотин доступен из различных продуктов питания и молока, а некоторые кишечные бактерии также синтезируют биотин. Дефицит биотина приводит к выпадению волос, сухой чешуйчатой ​​коже и другим симптомам, связанным с усталостью, бессоннице и депрессии. Таким образом, растет репутация биотина, как средства от общих проблем с волосами и кожей, потери веса, метаболизма глюкозы и повышения энергии. Терапия высокими дозами биотина была рассмотрена для различные медицинские проблемы, такие как митохондриальный энергетический метаболизм.

Ошибочный диагноз и неправильное лечение пациентов были связаны с серьезной проблемой, связанной с вмешательством биотина в тесты функции щитовидной железы. Следовательно, биотин становится новой проблемой в клинических и больничных условиях, поскольку платформа иммуноанализа на основе биотин-стрепта (авидина) составляет 50% от общего числа иммуноанализов. Если эта проблема не будет решена и преодолена, ожидается, что иммуноанализы с использованием химии стрептококка авидин -биотин для анализа целевых биомаркеров и аналитов в образцах с высоким содержанием биотина дадут отклоняющиеся от нормы результаты тестов. В качестве примера недавнее исследование демонстрирует влияние биотина с диапазоном концентраций от 31, 35 до 1000 нг / мл или 0, 13–4, 09 мкМ в различных иммуноанализах. В этой обзорной статье будут рассмотрены влияние и величина биотина в иммуноанализах для различных биомолекул и биомаркеров, которые играют решающую роль в диагностике. Удаление биотина из исследуемого образца вместе с выводом биотина может быть полезным подходом для подавления вмешательства биотина, и этот аспект также будет обсуждаться. Кроме того, обсуждается чувствительное и избирательное обнаружение биотина в образцах крови, в том числе с помощью биосенсоров.

Биотин в диапазоне от 0, 12 до 0, 36 ммоль в крови здоровых субъектов оказывает незначительное мешающее влияние на технологию авидин/стрептавидин-биотин. Повышенный уровень биотина в крови был ограничен небольшой группой населения, пока большие дозы биотина не стали обычным явлением для немедицинских целей. Повышенные уровни биотина в плазме наблюдались при ежедневном потреблении 300 мкг биотина в течение 1 недели, а затем 900 мкг в течение еще одной недели. Потребление более 1 мг биотина в день часто приводит к ложно заниженным или ложно завышенным результатам в зависимости от формата анализа. Однако величина помех и порог концентрации биотина также варьируются и зависят от типа анализа и целевых молекул. В общем, тест уязвим для присутствия биотина, когда процедура основана на проведении реакции стрептавидин / биотин, реакции антибиотина/биотина или предварительно связанного авидина/стрептавидина или биотина/антибиотинового реагента как части анализа.

На первый взгляд, биотин из образцов может быть удален с помощью авидина / стрептавидина, иммобилизованного на нерастворимых матрицах, таких как магнитные частицы, полимеры (например, гранулы агарозы), диоксид кремния и т. Д. Такие матрицы, коммерчески доступны от различных поставщиков, добавляются к микропланшет вместе с образцом. Этот этап занимает много времени, около одного часа для инкубации и удаления комплекса биотин-авидин. Связанные со стрептомавидином полимеры могут быть упакованы в небольшой шприц для облегчения загрузки биотинсодержащего образца. Конечно, такие модификации потребуют обширной повторной валидации, которая требует много времени и средств. «Полноценная» способность гранул стрептавидина-агарозы удалять биотин все еще является предметом будущих исследований. Тем не менее, клинические и больничные учреждения должны знать о повышенных уровнях биотина в образцах для анализа, чтобы предотвратить любой неправильный диагноз и / или неправильную терапию. Другие решения включают разбавление образца проверенным разбавителем для анализа или использование другой платформы, на которую, как известно, не влияет биотиновая интерференция.

Отказ от биотина - это самый простой способ снизить финансовое бремя, связанное с высокими дозами биотина для системы здравоохранения. При периоде полураспада ~ 2 ч при потреблении малых доз большая часть биотина должна выводиться из организма в течение 4-5 часов. Однако для пациентов с высокой дозой биотина может потребоваться период от двух до пяти дней. Следует отметить, что этот период может составлять более 15 дней, например, тесты функции щитовидной железы (TFT).

Измерение биотина

Перед проведением иммуноанализа желательно провести скрининг биотина, чтобы предупредить о вероятных ложноотрицательных или ложноположительных результатах. Такую информацию можно использовать для более точной оценки риска при прогнозировании эффектов биотина. Метод HABA (4'-гидроксиазобензол-2-карбоновая кислота) представляет собой колориметрический метод оценки концентрации биотина в растворе. HABA имеет пик поглощения при 348 нм и относительно слабо связывает авидин (Kd = 5, 8 × 10-6 M) с образованием пика при 500 нм.

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) на колонке со связанной фазой C18 может использоваться для разделения биотина и его аналогов. Биотин не проявляет абсорбционных или флуоресцентных свойств, поэтому такие соединения необходимо преобразовать в сложные эфиры 4-дибромацетофенона для УФ-обнаружения или производные 4-бромметилметоксикумарина для флуорометрического обнаружения (длины волн возбуждения / испускания при 360 и 410 нм)

Итоги.

Несмотря на то, что заявленных преимуществ не было доказано, использование витаминных и минеральных добавок в немедицинских целях продолжает расти. Такие витамины и биотин, включая их метаболиты, станут распространенными интерференциями. По оценкам, индустрия пищевых добавок в США в настоящее время обходится потребителям более чем в 30 миллиардов долларов в год. Теперь биотин стал повсеместным интерферентом, все более коварным и проблематичным для клинических иммуноанализов. Однако прием стандартных поливитаминных комплексов с 30 мкг биотина приводит только к у увеличению на 0, 5–1, 3 нМ биотина в крови. Такие низкие уровни биотина не будут мешать рутинным анализам стрептовидина-биотина. Однако тесты уязвимы, если ежедневное потребление биотина составляет 10 мг сразу после первой недели приема БАД. В крайних случаях, ежедневное потребление биотина в 300 мг для лечения рассеянного склероза более чем в 10000 раз превышает среднее потребление, и это может быть серьезной проблемой для многих коммерческих платформ иммуноанализа, основанных на взаимодействии биотин-стрептавидин.

В присутствии повышенного уровня биотина в крови происходит влияние на иммунологические анализы с использованием пары биотин-стрептавидин при сердечной недостаточности, беременности, раке и железодефицитной анемии. Этот вопрос «в некоторой степени» сложен, поскольку уровень биотиновой интерференции зависит от исследуемого аналита. В качестве нескольких примеров на анализы ХГЧ (хорионический гонадотропин человека), ПТГ (паратироидный гормон) и NTproBNP (N-концевой натриуретический пептид про-B-типа) значительно мешает> 5 нг. / мл (20 нМ) концентрации биотина, в то время как анализ тропонина-Т не оказывает никакого влияния на биотин до 100 нг/мл (0, 4 мкМ).

Биотин - это появляющийся интерферент, но производители оборудования для иммуноанализа и химикатов все еще ищут конкретные решения. Потребуются время и деньги, чтобы найти смелое решение и клиническую проверку. В лучшем случае пациент должен воздерживаться от приема биотина в течение 2 дней или дольше перед тестом, тогда как клинические лаборатории стараются изо всех сил, прогоняя один и тот же образец на разных платформах иммуноанализа для подтверждения результатов. Разбавление образца может облегчить эту проблему, но не за пределами чувствительности обнаружения целевого аналита.

Пациенты должны заявить, употребляли ли они биотинсодержащие добавки до взятия образцов, учитывая, что быстрый и недорогой метод анализа биотина в плазме все еще недоступен. Метаболиты биотина могут вмешиваться в некоторые анализы, и эта задача заслуживает дальнейших исследований. Проблема интерференции биотина особенно важна для пациентов в чрезвычайных ситуациях, учитывая, что быстрый тест на биотин все еще недоступен, чтобы подтвердить, подвергался ли пациент воздействию биотина в высоких дозах. Необходимо стимулировать обширную коммуникационную кампанию по обучению врачей, лаборантов и пациентов, чтобы предать гласности возникающую проблему повышенного вмешательства биотина в иммуноанализы.

Потребление супрафизиологического биотина не будет уменьшаться в ближайшее время, особенно для пациентов с рассеянным склерозом и для пациентов с другими наследственными метаболическими заболеваниями, которые подвергаются терапии высокими дозами биотина. Кроме того, чрезмерное потребление биотина также связано с утверждениями о его пользе для здоровья волос и роста ногтей. Таким образом, повышенный уровень биотина в крови остается проблематичным для иммуноанализа с использованием химии авидин /стрептавидин-биотин.