超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定5種抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物血藥濃度*

張曉穎,葉珍潔,吳靈潔,原津津,俞曉玲,4

(福建醫(yī)科大學(xué)孟超肝膽醫(yī)院 1.精準(zhǔn)藥學(xué)實驗室;2.重點實驗室;3.感染科;4.藥學(xué)部,福州 350025)

據(jù)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)估計,截至2022年底,全球現(xiàn)存活獲得性人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染/艾滋病患者3 900萬例,艾滋病相關(guān)死亡的人數(shù)達4 040萬例,有2 980萬例正在接受抗病毒治療(antiretroviral therapy,ART),ART全球覆蓋率達到76%[1],ART是國際上公認(rèn)的防治艾滋病最有效的方法。目前,應(yīng)用于臨床的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物分為6大類,①核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑:以拉米夫定(lamivudine,3TC)、替諾福韋(tenofovir,TDF)為代表;②非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑:如奈韋拉平、依非韋倫(efavirenz,EFV)等;③蛋白酶抑制劑:如克力芝、利托那韋等;④融合抑制劑:艾博韋泰;⑤CC趨化因子受體5拮抗劑;⑥整合酶抑制劑:以多替拉韋(dolutegravir,DTG)、拉替拉韋(raltegravir,RAL)為代表[2]。其中多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、拉米夫定和替諾福韋是治療HIV的一線藥物,國內(nèi)外艾滋病診療指南均推薦拉米夫定+替諾福韋+多替拉韋/拉替拉韋/依非韋倫作為成人艾滋病初治患者的ART方案之一[3-4]。然而,大部分抗HIV藥物的血藥濃度具有顯著的個體間差異,往往因為療效不足或無法忍受的不良反應(yīng)調(diào)整劑量甚至停藥?；蚨鄳B(tài)性、肝/腎功能不全、年齡、食物和藥物相互作用均會導(dǎo)致抗病毒藥血藥濃度范圍變異性大[5]。多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、拉米夫定和替諾福韋的血漿谷濃度與療效、不良反應(yīng)顯著相關(guān),谷濃度過高易發(fā)生不良反應(yīng),濃度不足則易出現(xiàn)病毒學(xué)失敗或病毒耐藥變異[6]。故指南[3]和文獻[6]均明確指出需對抗HIV病毒藥物開展治療藥物監(jiān)測(therapeutic drug monitoring,TDM),指導(dǎo)個體用藥劑量,從而達到增效減毒的目的。

在抗病毒藥的藥動學(xué)或TDM研究中,超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)法因其高效、高選擇性、高靈敏度、適用范圍廣等優(yōu)點,越來越廣泛應(yīng)用于體內(nèi)生物樣品分析領(lǐng)域。此外,MS/MS能夠?qū)崿F(xiàn)多個成分同時定性、定量分析,降低樣品用量與分析檢測時間,大大提升檢測效率,現(xiàn)已成為血藥濃度檢測的“金標(biāo)準(zhǔn)”。目前,國內(nèi)外僅有一項研究采用LC-MS/MS法同時測定本研究的5種抗HIV病毒藥物及其他抗病毒藥[7],但該方法分析時間較長(>6 min),樣品制備過程耗時長(>10 min)。鑒于此,本研究旨在建立UPLC-MS/MS法同時測定多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、替諾福韋和拉米夫定血藥濃度,并應(yīng)用于臨床樣本檢測,為TDM提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與試藥

1.1儀器 LC-30A超高效液相色譜儀(日本Shimadzu公司);AB SCIEX TRIPLE QUAD TM 5500三重四級串聯(lián)質(zhì)譜儀(美國AB SCIEX公司);IKA VIBRAX VXR BASIC圓周振蕩器(德國IKA公司);Eppendorf centrifuge 5810R高速冷凍離心機(德國Eppendorf公司);KQ3200E超聲波清洗器(昆山市超聲儀器廠);MSE225S-CE電子分析天平(德國Sartorius公司,感量:0.01 mg)。

1.2藥品與試劑 多替拉韋對照品(含量:98%,批號:1-TIM-1-1)、拉替拉韋對照品(含量:96%,批號:27-MJC-148-1)、依非韋倫對照品(含量:97%,批號:7-ARD-114-5)、拉米夫定(含量:98%,批號:2-SEH-171-1)、替諾福韋(含量:96%,批號:1-JMO-90-1)均購自Toronto Reseach Chemicals Inc;同位素內(nèi)標(biāo):多替拉韋-D5(含量:97.5%,批號:13576)、拉替拉韋-D4(含量:96.9%,批號:13765)、依非韋倫-D5(含量:94.6%,批號:13656)、拉米夫定-13C-15N2(含量:96.2%,批號:13575)、替諾福韋-D7(含量:99.8%,批號:13574)均購自于Quality Control Solutions Inc;甲酸(AR級,西隴科學(xué)股份有限公司);甲醇、乙腈(HPLC級,德國Merck KGaA);去離子水由我院血透室超純水凈化儀制。

2 方法與結(jié)果

2.1LC-MS/MS分析條件

2.1.1色譜條件 色譜柱Shim-pack XR-ODS Ⅲ(2.0 mm×50 mm,1.6 μm),預(yù)柱Shim-pack GIST-HP(G)C18(2.1 mm×10 mm,2 μm) ;流動相:A為0.1%甲酸,B為0.1%甲酸乙腈,梯度洗脫程序如下(0—0.5 min,5%B;0.5—1.0 min,5% → 90%B;1.0—4.0 min,90%B;4.0—4.01 min,90%→5%B;4.01—5.0 min,5%B);流速為0.3 mL·min-1,進樣量為2 μL,自動進樣器溫度為4 ℃,柱溫箱溫度為40 ℃。

2.1.2質(zhì)譜條件 采用電噴霧離子源(electric spray ion source,ESI),正離子模式掃描,離子源電壓為5 500 V,離子源溫度為550 ℃,氣簾氣壓力、碰撞氣壓力、輔助氣1壓力和輔助氣2壓力分別設(shè)置為40、9、50、50。掃描方式為多反應(yīng)監(jiān)測模式(multiple reaction monitoring mode,MRM),5個分析物及內(nèi)標(biāo)的質(zhì)譜參數(shù)見表1。

2.2對照品儲備液及工作液的配制 精密稱取2份多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、拉米夫定、替諾福韋對照品適量,均加入50%甲醇溶解,轉(zhuǎn)移至10 mL棕色量瓶中,定容至刻度,并儲存于-30 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。多替拉韋的校準(zhǔn)曲線和QC儲備液濃度分別為179.7、214 μg·mL-1、拉替拉韋儲備液濃度分別為375.6、151 μg·mL-1、依非韋倫儲備液濃度分別為252.6、114.7 μg·mL-1、拉米夫定儲備液濃度分別為256、343.7 μg·mL-1、替諾福韋儲備液濃度分別為125、117.3 μg·mL-1。

精密吸取各分析物的標(biāo)準(zhǔn)曲線儲備液適量,加入50%甲醇稀釋混合,制成系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液(多替拉韋:0.625、1.25、2.5、5、10、15、20、30 μg·mL-1;拉替拉韋、拉米夫定、替諾福韋:0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、2.5、3.2、5 μg·mL-1;依非韋倫:1.25、2.5、5、10、20、30、40、60 μg·mL-1)。同時,精密吸取各分析物的QC儲備液適量,按照上述方法配制定量下限(lower limit of quantitation,LLOQ)、低(QL)、中(QM)、高(QH)四水平質(zhì)控樣品工作液,多替拉韋質(zhì)控質(zhì)量濃度分別為0.625、1.5、6、24 μg·mL-1;拉替拉韋、拉米夫定、替諾福韋:0.1、0.25、1、4 μg·mL-1;依非韋倫:1.25、3、12、48 μg·mL-1。上述工作液均儲存于-30 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

2.3內(nèi)標(biāo)儲備液及工作液的配制 取內(nèi)標(biāo)多替拉韋-D5、拉替拉韋-D4、依非韋倫-D5、拉米夫定-13C-15N2、替諾福韋-D7適量溶于10 mL棕色量瓶中,加50%甲醇溶解并定容,配制成質(zhì)量濃度為均為100 μg·mL-1的內(nèi)標(biāo)儲備液。取上述5種內(nèi)標(biāo)儲備液適量,用50%甲醇繼續(xù)稀釋,配制成含多替拉韋-D5、拉替拉韋-D4、依非韋倫-D5、拉米夫定-13C-15N2、替諾福韋-D7的質(zhì)量濃度分別為10、0.8、30、1.6、2.5 μg·mL-1的混合內(nèi)標(biāo)工作液。

2.4血漿樣品預(yù)處理 取待測血漿樣品100 μL(標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液/質(zhì)控工作液10 μL+空白血漿90 μL),加入內(nèi)標(biāo)工作液10 μL,先后加入純水100 μL和乙腈500 μL,渦旋振蕩1 min,4 ℃、12 000×g離心5 min后,取上清液300 μL,加入乙腈-水(50：50)300 μL稀釋,振動30 s,混勻后過孔徑0.45μm微孔濾膜,取2 μL進樣分析。

2.5方法學(xué)考察

2.5.1專屬性實驗 取6份不同來源的空白血漿,以等體積50%甲醇替代內(nèi)標(biāo)工作液,按“2.4節(jié)”下方法操作,得到空白血漿色譜圖;另取6份空白血漿制成含分析物的標(biāo)準(zhǔn)血漿溶液,按“2.4節(jié)”下方法操作,獲得含分析物與內(nèi)標(biāo)樣品的色譜圖?？瞻籽獫{中干擾組分的響應(yīng)低于分析物定量下限響應(yīng)的20%,并低于內(nèi)標(biāo)響應(yīng)的5%[8-10]。結(jié)果見圖1所示,5個分析物及同位素內(nèi)標(biāo)的峰型良好,且空白血漿中干擾組分的響應(yīng)遠(yuǎn)低于分析物定量下限響應(yīng)的20%、內(nèi)標(biāo)響應(yīng)的5%,證實了所開發(fā)的方法對分析物和同位素內(nèi)標(biāo)具有選擇性和特異性。

圖1 空白血漿(A)、LLOQ樣品中分析物(B)和內(nèi)標(biāo)的色譜圖(C)

2.5.2標(biāo)準(zhǔn)曲線及LLOQ 取空白血漿90 μL置于1.5 mL EP 管中,加入系列含分析物的標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液10 μL,配制成系列標(biāo)準(zhǔn)曲線樣品和質(zhì)控樣品,按“2.4節(jié)”下方法操作。以分析物與內(nèi)標(biāo)峰面積比值(Y)為縱坐標(biāo),分析物濃度(X,ng·mL-1)為橫坐標(biāo),采用加權(quán)1/x2最小二乘法進行線性回歸分析,獲得各分析物的線性回歸方程。結(jié)果表明,DTG、EFV、RAL、3TC和TDF血藥濃度分別在62.5～3 000、125～6 000、10～500、10～500、10～500 ng·mL-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)(R2)在0.998～0.999。5個分析物的各濃度水平準(zhǔn)確性均為89.8%～109.9%范圍內(nèi),各分析物L(fēng)LOQ的S/N均>5,符合“生物樣品定量分析方法驗證指導(dǎo)原則”的要求[8],色譜圖見圖1。

2.5.3準(zhǔn)確度與精密度 取空白血漿90 μL,加入質(zhì)控工作液10 μL,配制 LLOQ、QL、QM、QH 4個濃度的質(zhì)控樣品,每種濃度平行制備6份,按“2.4節(jié)”下方法操作,計算日內(nèi)準(zhǔn)確度和精密度,連續(xù)測定3 d,確定日間準(zhǔn)確度和精密度(RSD)。各質(zhì)控樣本(除LLOQ外)日內(nèi)和日間的準(zhǔn)確度、RSD一般應(yīng)在標(biāo)示值的±15%內(nèi),LLOQ的準(zhǔn)確度、RSD應(yīng)在標(biāo)示值的±20%范圍內(nèi)[8-10]。DTG、RAL、EFV、3TC和TDF的日內(nèi)、日間準(zhǔn)確度和精密度結(jié)果見表2,5個分析物各濃度水平的日內(nèi)及日間精密度RSD值均<7%,日內(nèi)和日間各濃度水平的準(zhǔn)確度為94.0%～109.3%,符合“生物樣品定量分析方法驗證指導(dǎo)原則”的要求[8]。

表2 5個分析物在血漿中的日內(nèi)、日間精密度和準(zhǔn)確度

2.5.4提取回收率和基質(zhì)效應(yīng)試驗 按照“2.4節(jié)”下方法分別制備高、中、低濃度QC樣品進樣分析,以對照品和內(nèi)標(biāo)峰面積比值作為A1;取6批不同來源的空白血漿,按照“2.4節(jié)”方法進行血漿樣品前處理,取全部上清液分別加入高、低濃度質(zhì)控工作液和內(nèi)標(biāo)工作液各10 μL,再按“2.4節(jié)”下方法稀釋進樣分析,以對照品和內(nèi)標(biāo)峰面積的比值作為A2;以純水代替空白血漿,按“2.4節(jié)”操作配制成高、低QC水平進樣分析,以對照品和內(nèi)標(biāo)峰面積的比值作為A3。A1/A2 為提取回收率(extraction recovery,ER),A2/A3 為基質(zhì)效應(yīng)(matrix effect,ME)。同時,采用同樣的方法分析溶血及高脂血漿的基質(zhì)效應(yīng)。分別計算5個分析物及其同位素內(nèi)標(biāo)的基質(zhì)效應(yīng),進而計算內(nèi)標(biāo)校正的基質(zhì)效應(yīng),6批基質(zhì)內(nèi)標(biāo)校正的基質(zhì)效應(yīng)變異系數(shù)≤15%[8-10]。結(jié)果見表3,5個分析物及其內(nèi)標(biāo)的提取回收率為98.7%～104.5%,RSD均<5%;6批不同來源正常血漿的基質(zhì)效應(yīng)為98.1%～106.0%,RSD均<6%;溶血及高脂血漿的基質(zhì)效應(yīng)為95.7%～105.8%,RSD均<5%。因此,空白、溶血及高脂血漿基質(zhì)效應(yīng)不影響各分析物的定量。

表3 5個分析物在血漿中的基質(zhì)效應(yīng)和提取回收率

2.5.5殘留試驗 在進樣高濃度樣品(ULOQ)后,通過分析空白血漿樣本來估計殘留。根據(jù)《中華人民共和國藥典》2020年版規(guī)定,分析高濃度樣品之后,空白樣品中的殘留應(yīng)不超過LLOQ的20%,且不超過內(nèi)標(biāo)的5%[8-10]。研究結(jié)果顯示,LLOQ中DTG、LMV、TNF的殘留<10%,RAL、EFV并無殘留;所有同位素內(nèi)標(biāo)的殘留均<1.3%,故各分析物的殘留不影響檢測的準(zhǔn)確度和精密度。

2.5.6稀釋效應(yīng) 配制高于定量上限濃度的血漿樣本(多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、拉米夫定及替諾福韋質(zhì)量濃度分別為80、8、120、8、8 μg·mL-1),并用空白血漿稀釋該樣品,稀釋倍數(shù)分別為4、10、40倍(每個稀釋因子平行制備6份)。樣品稀釋不應(yīng)影響準(zhǔn)確度和精密度,稀釋后樣本的準(zhǔn)確度和精密度應(yīng)在±15%之內(nèi)[8-10]。結(jié)果顯示,稀釋4、10、40倍后,樣本的準(zhǔn)確度為93.8%～113.3%,精密度為2.4%～5.7%。因此,濃度超過定量上限的血漿樣本可以在樣本前處理和分析前稀釋。

2.5.7穩(wěn)定性試驗 平行配制QC樣品(QL、QH)各6份,考察多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、拉米夫定和替諾福韋在不同儲存或工藝條件下的血漿樣品穩(wěn)定性。

所有的穩(wěn)定性結(jié)果均是通過與0時刻比較而獲得,每個水平的QC濃度均值與標(biāo)示濃度的偏差應(yīng)在±15%范圍內(nèi)[8-10]。各分析物的穩(wěn)定性結(jié)果見表4,5個分析物的血漿樣品在室溫下可穩(wěn)定放置12 h、4 ℃可放置2 d、-30 ℃可放置20 d、可反復(fù)凍融3次、自動進樣室(4 ℃)中可持續(xù)放置12 h、重復(fù)進樣3次依舊保持穩(wěn)定,各質(zhì)控樣品在上述條件下的RSD值均<10%。

表4 5個分析物在血漿中的穩(wěn)定性

2.6臨床應(yīng)用 該研究已通過福建醫(yī)科大學(xué)孟超肝膽醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(倫理號:科審2023_005_01)。通過監(jiān)測服用多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、拉米夫定或替諾福韋的HIV患者穩(wěn)態(tài)血漿谷濃度,檢驗本方法的適用性。多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、拉米夫定和替諾福韋的消除半衰期分別為14、9、52～76、5～7、17 h,以上抗病毒藥在4～5個半衰期后達到穩(wěn)態(tài)血藥濃度。考慮到個體間的藥動學(xué)差異,測定服用多替拉韋、拉替拉韋、拉米夫定或替諾福韋至少1周后的穩(wěn)態(tài)血漿谷濃度及依非韋倫至少16 d后的穩(wěn)態(tài)血漿谷濃度?；颊哐帩舛冗_穩(wěn)態(tài)后,在下一次給藥前30 min抽取靜脈血2 mL于EDTA2K采血管中,3 000×g離心5 min,將上清液轉(zhuǎn)移至1.5 mL EP管中,于-30 ℃下保存至分析檢測。本研究共檢測樣本29例,其血藥濃度結(jié)果見表5。本方法的定量濃度范圍可基本覆蓋多替拉韋、拉米夫定、替諾福韋的臨床樣本檢測需求。后續(xù)會繼續(xù)收集更多的臨床樣本進行檢測,為HIV患者制定個體化治療提供參考。

表5 HIV患者穩(wěn)態(tài)血藥谷濃度

3 討論

國內(nèi)外已有文獻報道關(guān)于5個分析物單獨或與其他藥物同時測定檢測方法,如高效液相色譜-紫外檢測法(HPLC-UV)、毛細(xì)管電泳法和UPLC-MS/MS等[11]。但毛細(xì)管電泳-UV法[12-13]和HPLC-UV法[14-15]檢測靈敏度均較低,易受基質(zhì)中雜質(zhì)干擾、分析時間較長(>20 min),樣品前處理復(fù)雜,二者均不適用于HIV患者多種抗病毒藥物的高通量分析。UPLC-MS/MS結(jié)合色譜的高分離效率、質(zhì)譜的高選擇性、高靈敏度等優(yōu)點,成為臨床上血藥濃度檢測的金標(biāo)準(zhǔn)。SINGH等[16]采用LC-MS/MS法測定人血漿中阿巴卡韋/多替拉韋/拉米夫定的血藥濃度,但該方法使用緩沖鹽作為流動相,配制繁瑣、費時且易加速消耗色譜柱的使用壽命;PENCHALA等[17]采用液液萃取法、固相萃取法進行前處理,但操作復(fù)雜,耗時較長且浪費有機溶劑。僅國外一項研究同時檢測5種分析物及其他抗病毒藥[7],但該方法分析時間較長(>6 min),樣品制備過程耗時長(>10 min),且國內(nèi)尚無5種分析物同時測定的報告。基于此,結(jié)合已有的文獻方法,本研究從色譜、質(zhì)譜條件及血樣前處理方法進行優(yōu)化。

本研究考察不同流動相及梯度洗脫程序,將純水、0.1%甲酸、2 mmol·L-1乙酸銨水溶液作為水相分別與甲醇、乙腈、0.1%甲酸甲醇、0.1%甲酸乙腈等有機相進行配比,結(jié)果顯示甲醇中替諾福韋峰形拖尾,拉米夫定、替諾福韋在不加酸的流動相中不出峰,而拉替拉韋、依非韋倫在加入乙酸銨的流動相中后響應(yīng)變低,后基線變高,故最終采用0.1%甲酸-0.1%甲酸乙腈作為流動相,確保各分析物峰型良好、響應(yīng)高及保留時間短。拉米夫定和替諾福韋的極性強,而多替拉韋、拉替拉韋和依非韋倫的極性較弱,故初始流動相水相比例升高有助于增加拉米夫定和替諾福韋保留時間,增大二者響應(yīng)。在樣本的前處理上,本方法選擇蛋白沉淀法,對比甲醇,乙腈作為沉淀劑,5個分析物的響應(yīng)更高。但5個分析物的極性差異較大,前處理單純采用乙腈沉淀,拉米夫定和替諾福韋難以達到理想的提取效果,故在乙腈沉淀前加適量純水,增大拉米夫定和替諾福韋的溶解度,可大大提高二者的質(zhì)譜響應(yīng)。同時,采用同位素內(nèi)標(biāo)來降低血漿中內(nèi)源性物質(zhì)對響應(yīng)造成的直接或間接的影響。相較于其他方法,本方法運行時間短(5 min),以0.1%甲酸-0.1%甲酸乙腈作為流動相,不影響色譜柱的壽命,血漿樣本前處理簡單、低成本,滿足臨床高通量檢測需求。

本研究建立的人血漿中多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、拉米夫定和替諾福韋同時測定方法簡便、快速、高效、準(zhǔn)確度高、線性范圍廣,適用于HIV患者的多替拉韋、拉替拉韋、依非韋倫、拉米夫定和替諾福韋的治療性藥物監(jiān)測研究,為HIV患者制定個體化的用藥方案提供依據(jù)。