Automatisierung in der klinischen LC-MS/MS: Zeit und Ressourcen sparen

Die Flüssigkeitschromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) ist mittlerweile zu einer anerkannten Technik in der klinischen Diagnostik avanciert. Aufgrund ihrer hohen Spezifität und Empfindlichkeit gilt sie als der Goldstandard zur Quantifizierung von einer Vielzahl an Analyten. Zwar wird Immunassays bisweilen der Vorzug gegeben, weil sie weniger ressourcen- und kostenintensiv sind. Jedoch ist die LC-MS inzwischen dank zahlreicher Fortschritte für das klinische Labor immer interessanter geworden. Zu diesen Fortschritten gehören etwa die Fähigkeit zur Automatisierung des präanalytischen Prozesses, eine vereinfachte Probenaufbereitung oder die Multiparameter-Assays. 

In einer aktuellen Studie von Settanni et al. wurde untersucht, ob ein Wechsel hin zur LC-MS ökonomisch sinnvoll ist. Die Wissenschaftler verglichen eine bestehende Laborkonfiguration für das therapeutische Drug-Monitoring (TDM) mit einem neuen Setup, bei dem verschiedene Analysen, die bisher mit HPLC und Immunassays durchgeführt worden waren, auf ein LC-MS/MS-System mit automatisierten präanalytischen Prozessen umgestellt wurden. So wurde etwa bei der Analyse von vier Immunsuppressiva von zwei LC-MS/MS und einem Immunassay auf ein einziges kommerzielles Kit in Kombination mit einer automatisierten Plattform mit Direktzugriff umgestellt. In dem Labor war eine „Reduktion der Zahl der verwendeten Kits zu beobachten, was durch die Verfügbarkeit neuer Kits für eine breitere multiparametrische Analyse und Probenaufbereitung auf dem Markt ermöglicht wurde“, so die Autoren.

Die zentrale Frage lautete, ob die veränderte Konfiguration mit einer erhöhten Effektivität im Labor verbunden war. Zur Quantifizierung nutzten die Autoren Konzepte aus der produzierenden Industrie. Mit dem Gesamtbetriebswert (TVO, Total Value of Ownership) soll der tatsächliche Wert eines Geschäfts analysiert und verstanden werden, wobei mehr als nur die unmittelbaren Kosten betrachtet werden. Die Gesamtanlageneffektivität OEE (Overall Equipment Effectiveness) ist eine Standardmethode zur Messung der Produktivität in Fertigungsumgebungen (Einzelheiten s. unten).

Abbildung 1: Gesamtzykluszeit und direkte Laborzeit für eine Standardcharge aus 51 Patientenproben und 4 Qualitätskontrollen

In TVO-Analysen können verschiedene Zeitfaktoren betrachtet werden. Einer der vom Labor ins Auge gefassten Faktoren war die Gesamtzykluszeit (TCT, Total Cycle Time), d. h. die Zeit vom Beginn der Probenaufbereitung bis zum Vorliegen des Endergebnisses. Dabei stellte sich heraus, dass der Wechsel von der alten zur neuen Konfiguration bei den Immunsuppressiva zu einer Senkung der TCT von 333 auf 235 Minuten, mithin einer Ersparnis von 98 Minuten führte. Außerdem konnte auch die direkte Laborzeit, also die Zeit, die eine Person während der Analyse tatsächlich beschäftigt ist, von 105 auf 59 Minuten gesenkt werden (s. Tabelle 1). Die so eingesparte Zeit kann vom Laborpersonal auf andere Aufgaben verwendet werden. Der Hauptfaktor in dieser drastischen Zeitreduktion war die automatisierte Probenaufbereitung im Verbund mit der Kitkonsolidierung z. B. mit nur einem Probenaufbereitungsschritt für alle Immunsuppressiva.

Tabelle 1: Vergleich der Gesamtanalysezeit (TAT) von alle ISDS und AEDS im ersten Semester 2017 und 2018.

Ein weiterer untersuchter Faktor war die Gesamtanalysezeit (TAT, Total Analysis Time), die als „Zeitraum zwischen dem Eintreffen einer konkreten Probe im Labor und dem Vorliegen der Ergebnisse“ definiert ist. Sie ist ein Anhaltspunkt dafür, ob die Optimierung des Labors auch zu einer schnelleren Bereitstellung der Ergebnisse führt. Die Autoren fanden eine erhebliche Zeitersparnis bei allen außer einem der TDM-Parameter (s. Tabelle 1).

Die Autoren konnten also nachweisen, dass die Analyse schneller und für das Personal weniger zeitaufwendig war. Sie untersuchten weiter, ob diese Verbesserungen mit einer Reduktion der Gesamtkosten einhergingen und analysierten die Kosten für eine Standardcharge aus 51 Proben und 4 Qualitätskontrollen bei der Immunsuppressiva-Prüfung. Durch die Automatisierung und Verschlankung der Methodik auf die LC-MS gelang es dem Labor, eine 50-prozentige Kostensenkung bei der Immunsuppressiva-Prüfung zu erzielen (s. Tabelle 2).

Tabelle 2: Vergleich der Kosten bei der Immunsuppressiva-Prüfung zwischen der früheren und aktuellen Laborkonfiguration