Responsable de laboratoire contributeur: Michael Vogeser, Christa M. Cobbaert et Esa Hämäläinen
Responsable de laboratoire contributeur: Michael Vogeser, Christa M. Cobbaert et Esa Hämäläinen
La spectrométrie de masse offre aux laboratoires une méthode objective et cohérente pour évaluer un grand nombre de substances, telles que les protéines et les médicaments, avec une spécificité et une sensibilité généralement meilleures que les immunoessais classiques. Des exemples d'utilisation spécifiques tels que la protéomique, l'analyse des hormones stéroïdiennes et le suivi thérapeutique des médicaments donnent un aperçu de la façon dont des approches basées sur la spectrométrie de masse pourraient permettre le développement de diagnostics cliniques et de médicaments de précision sûrs et efficaces.
Cette année, lors du Congrès européen annuel de chimie clinique et de médecine de laboratoire (EuroMedLab), le Pr Esa Hämäläinen, le Pr Christa M. Cobbaert et le Pr Michael Vogeser ont fait part de leurs réflexions sur la manière dont la spectrométrie de masse (mass spec) peut repousser les limites du diagnostic clinique.
La découverte du protéome, qui est l’ensemble des protéines produites par un organisme, peut aider à mieux définir la base moléculaire de la santé et de la maladie. Grâce à la protéomique, il est possible d'obtenir des informations inédites sur la composition de la protéine et de la protéoforme ainsi que sur la distribution tissulaire longitudinale. Bien que l’analyse immunochimique ait été à l’avant-garde de la compréhension de la biologie des protéines, la spectrométrie de masse pourrait permettre de mesurer le grand nombre de protéoformes avec une plus grande précision et une meilleure fiabilité.1
Une analyse de Forgrave et de ses collègues fait état de l'utilisation d'applications de spectrométrie de masse pour l'étude de la protéomique, avec une sensibilité moléculaire, une détection et une caractérisation plus élevées que d'autres méthodes.2 Les applications cliniques qui se prêtent à la spectrométrie de masse pour l'évaluation des protéines comprennent le phénotypage de variants pathogènes, ainsi que l'analyse du traitement et de la dégradation protéolytiques, et des protéoformes endogènes par rapport aux protéoformes exogènes.
À cette fin, la mise au point de tests quantitatifs fondés sur la spectrométrie de masse et pouvant être utilisés dans les soins cliniques de routine pourrait permettre une identification plus directe des protéoformes et de leur corrélation avec la maladie et les résultats. Adopter cette approche pour étudier les protéines pourrait permettre de découvrir la prochaine génération de biomarqueurs et de thérapies ciblées. Cependant, avant que ces percées ne puissent avoir lieu, il est nécessaire de mieux automatiser la spectrométrie de masse, d’améliorer la rentabilité, la mise en œuvre et la formation du personnel de laboratoire.3 En relevant ces défis, les responsables de laboratoire sont plus susceptibles d’adopter largement la protéomique basée sur la spectrométrie de masse pour répondre aux besoins cliniques non satisfaits dans les parcours de soins cliniques actuels.
L'évaluation clinique des hormones stéroïdiennes est essentielle pour diagnostiquer un large éventail de pathologies et comprendre les réponses au traitement. Au cours des deux dernières décennies, la communauté des sciences de la vie a publié plus de 3 000 études d’analyse de la spectrométrie de masse d’hormones cliniquement pertinentes, incluant la testostérone, le cortisol, l'aldostérone, l'estradiol et la progestérone, démontrant l’importance de la technologie pour le diagnostic des maladies à base d’hormones stéroïdiennes.
Les chercheurs privilégient la spectrométrie de masse pour l'analyse des hormones stéroïdiennes en raison de certaines limitations de la méthode plus courante et largement utilisée des immunoessais directs pour évaluer le système endocrinien. Ces défis comprennent:
Avec une spécificité, une sensibilité et une précision améliorées, la spectrométrie de masse contribue à atténuer ces obstacles. Par exemple, Wang et ses collègues ont comparé plusieurs immunoessais à la chromatographie liquide - spectrométrie de masse en tandem pour la mesure de la testostérone sérique totale chez les hommes adultes.4 Par comparaison, les immunoessais directs de dosage de la testostérone ont montré un manque significatif de précision, d’exactitude et des biais.
En outre, des organisations professionnelles mondiales, comme l'Endocrine Society, préconisent l'utilisation de la spectrométrie de masse pour mesurer les taux de testostérone chez les hommes hypogonadiques. De même, les centres américains pour le contrôle et la prévention des maladies ont créé le Programme de normalisation des hormones pour la testostérone et l’estradiol, qui favorise l’utilisation de la spectrométrie de masse pour améliorer l’exactitude et la précision de la mesure des hormones stéroïdiennes.5
À l’avenir, la spectrométrie de masse pourrait être utilisée dans de nombreux laboratoires cliniques de diagnostic, permettant une meilleure qualité analytique et un profilage multiple des stéroïdes avec des analyseurs automatisés, de meilleurs standards internes d’isotopes et des standards d'étalonnage certifiés améliorés pour l’analyse des stéroïdes.
Le suivi thérapeutique médicamenteux vise (STM) à permettre aux médecins d'évaluer la pharmacodynamique (PD) et la pharmacocinétique (PK) du traitement médicamenteux afin d'ajuster la dose de manière individualisée. Alors que la PD détermine ce que le médicament fait dans l’organisme, la PK détermine ce que l’organisme fait avec un médicament. En général, le STM peut permettre de vérifier l'observance du patient en mesurant la concentration du médicament dans le sang et d'exclure les anomalies PD pertinentes. Les plages de concentration cibles fondées sur des preuves peuvent ensuite guider la posologie individuelle pour un traitement sûr et efficace.
Le STM sera utile pour déterminer la pharmacocinétique des antibiotiques lors d’infections potentiellement mortelles. Par exemple, Zander et ses collègues ont mis au point un test de spectrométrie de masse tandem fondé sur la chromatographie liquide à ultra-haute performance à analytes multiples pour quantifier plusieurs antibiotiques chez des patients en phase critique qui présentent une incidence élevée de niveaux de traitement subthérapeutiques.6 Les résultats de l’étude ont suggéré que le test de spectrométrie de masse pourrait être utilisé dans le cadre d’un flux de travail fiable et optimisé pour améliorer le STM dans cette population de patients.
Dans ce contexte, les experts considèrent le STM comme un élément permettant de faire progresser la gestion des antibiotiques, qui vise à améliorer les résultats et à permettre aux médecins d'appliquer et de sélectionner correctement les doses d'antibiotiques dans le cadre d'une approche multidisciplinaire.7 L'objectif de ce concept est de mieux utiliser et de préserver les antibiotiques pour les infections potentiellement mortelles. De tous les aspects analytiques, la spectrométrie de masse représente la technologie la plus puissante pour le STM des produits pharmaceutiques à petites molécules.
La quantification des médicaments à petites molécules, en particulier pour les modulateurs du CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) dans la mucoviscidose et pour les médicaments oraux contre les tumeurs, tels que les inhibiteurs des kinases dépendantes des cyclines (CDK) 4/6 dans le cancer du sein, est un autre domaine qui combine le STM et la spectrométrie de masse. Pour ces médicaments également, la spectrométrie de masse peut permettre de mettre en évidence des problèmes qui surviennent tels que les interactions médicamenteuses, l'absorption, l'adhésion du patient et le contexte génétique.
Par rapport aux immunoessais traditionnels et à d'autres technologies, la spectrométrie de masse pour la quantification des petites molécules présente plusieurs avantages, notamment:
Compte tenu de ces avantages fondamentaux par rapport aux immunoessais, la spectrométrie de masse jouera un rôle crucial dans l'évolution du STM, qui ne se concentrera plus uniquement sur l’innocuité des médicaments, mais permettra aux cliniciens de réorienter leurs efforts vers l’innocuité et l’efficacité des médicaments.
Aujourd’hui, l’industrie de la santé se concentre sur la spectrométrie de masse pour permettre le diagnostic médical en laboratoire clinique, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives aux médicaments personnalisés. Les approches cliniques basées sur la spectrométrie de masse permettent d’étudier un grand nombre de substances telles que les protéoformes, les stéroïdes et les métabolites de médicaments pour les antibiotiques et le STM avec une meilleure sensibilité et spécificité que les immunoessais classiques. Bien que la spectrométrie de masse ne soit pas encore devenue une routine dans la pratique clinique, l'élimination des obstacles tels que les coûts, la formation du personnel et l'automatisation du flux de travail pourrait permettre d'introduire cette technologie dans davantage de laboratoires et d'élargir son utilisation pour répondre plus rapidement aux besoins des patients, avec une meilleure fiabilité et cohérence.
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