Mass Spectrometry Based Diagnostics for APRT Deficiency: A Validation of a UPLC-MS/MS Urinary Assay for Absolute Quantification of 2,8-dihydroxyadenine and Adenine

Abstract

Adenín fosfóríbósýltransferasa (APRT) skortur er sjaldgæfur arfgengur efnaskiptasjúkdómur þar sem umbroti adeníns í líkamanum er raskað. Lífeðlisfræðilegum niðurbrotsleiðum sjúklings er raskað af skorti á ensíminu APRT sem hvatar niðurbrot adeníns yfir í Adenosín Mónófosfat (AMP). Fjarvera APRT ensímsins leiðir til niðurbrots adeníns yfir í 2,8-díhýdroxíadenín (DHA) af ensíminu Xanþín oxídasa. DHA er torleyst við sýrustig þvags sem veldur því að það fellur út í umfrymi nýrnanna og safnast þar fyrir, sem getur valdið nýrnaskaða, myndun nýrnasteina og í alvarlegum tilfellum bráðri nýrnabilun. Árið 2016 var þróuð aðferð til magngreiningar á DHA í þvagi með UPLC-QqQ-MS/MS mælingartæki með því að nýta samsætu efnisins í þekktum styrk sem innri staðal við mælingarnar, þó hefur gilding aðferðarinnar ekki enn verið framkvæmd að fullu. Tilgangur þessa verkefnis var að framkvæma gildingu á nýju ArcticMass aðferðinni með áherslu á stöðugleikamælingar fyrir DHA og Adenín í þvagi og í lausn. Gildingin var framkvæmd með tilliti til verklagsreglna um gildingar frá food and drug administration (FDA). Úrvinnsla gagnanna var síðan framkvæmd með forritunum Masslynx, Targetlynx og Microsoft Excel. Sértæknimælingin tókst vel, lægsti mælanlegi styrkur var lækkaður niður í 50 ng/ml. Áreiðanleiki, nákvæmni, smit, þynningar áreiðanleiki, matrixu áhrif og staðalkúrfutilraunir báru allar góðann árangur og staðfestu áreiðanleika mælingaraðferðarinnar á nýja mælitækinu. Nánast allar stöðugleikamælingar mættu stöðlum FDA og langtíma stöðugleikamælingar hafa verið undirbúnar.

Adenine phosphoribosyltransferase (APRT) deficiency is a rare autosomal recessive disorder of the adenine metabolic pathway. The patients’ physiological pathways for in vivo purine degradation are compromised by the lack of APRT, the enzyme that catalyzes breakdown of adenine into adenosine monophosphate (AMP). The absence of APRT leads the conversion of adenine to 2,8-dihydroxyadenine (DHA) by an enzyme called Xanthine oxidase. DHA is insoluble at any physiological urine pH levels, causing it to precipitate and accumulate within the renal interstitium and tubules that can lead to kidney stone formation and potential irrevocable damage of the kidneys, and in more severe cases acute renal failure. In 2016 a novel ultra-performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) method for absolute quantification of DHA in urine using an isotope-labeled internal standard was developed, however, the clinical application of the methodology still requires a proper scientific validation. The objective of this thesis is to validate the UPLC-MS/MS urinary assay for quantification of DHA and adenine, including a stability study of adenine and DHA in both urine and solution. The validation testing was performed according to food and drug administration’s (FDA) guidelines on Bioanalytical Method Validation. Data processing was performed using the programs Masslynx, Targetlynx and Microsoft Excel. The selectivity assay was successful, the lower limit of quantification was lowered to 50 ng/ml. Accuracy, precision, carryover, dilution integrity, matrix effects and calibration curve studies were performed that confirmed the validity of the UPLC-MS/MS method on a new analytical system. Almost all stability studies were within the acceptance criteria, and preparations were made for future long-term stability testing.