$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Нарушения, связанные с M-белком, характеризуются наличием моноклонального иммуноглобулина (M-белка) в сыворотке и/или моче. Эти белки обычно выделяются клональными плазматическими клетками или B-лимфоцитами и в первую очередь связаны с злокачественными плазматическими дискразиями или доброкачественными моноклональнымигаммопатиями 1,2. Клинический спектр этих состояний включает моноклональную гаммопатию неопределённого значения (MGUS), одиночную плазмацитому (SPC), тлеющую множественную миелому (SMM), множественную миелому (MM), плазматичный лейкоз (PCL), макроглобулинемию Вальденстрёма (WM), системный легкоцепочный амилоидоз (AL), B-клеточную неходжкинскую лимфому (B-NHL) и другие B-клеточные лимфопролиферативные заболевания (LPD)3. Ретроспективное исследование, проведённое в Испании, показало, что среди этих состояний наиболее распространённым является MGUS, составляя 54,1% случаев, за ним следуют MM (31,3%) и другие злокачественные гаммопатии (14,6%)4. Также важно отметить, что белок M может также вырабатываться в ответ на некоторые неоплицические состояния, такие как нефротическийсиндром 5.
Тестирование на М-белок играет ключевую роль в диагностике и мониторинге заболеваний, связанных сМ-белком 6. Однако ранняя диагностика остаётся клинической проблемой, поскольку пациенты с ММ часто бессимптомны на начальных стадиях, что приводит к задержке постановки диагноза на относительно поздней стадии заболевания. Примерно 1% пациентов с MGUS ежегодно прогрессируют к злокачественному заболеванию — чаще всего к MM, WM илиSPC 7. Хотя считается, что почти все случаи MM эволюционируют из MGUS, менее 10% пациентов с MM имеют задокументированную историю предыдущего диагноза MGUS. В результате своевременное выявление белка М в сыворотке и/или моче может дать ценные подсказки для ранней диагностики этих расстройств, что крайне важно для повышения выживаемости пациентов и прогноза. Исследования показывают, что у пациентов с MGUS, выявленной с помощью активного скрининга, осложнений меньше, чем у тех, у кого был диагностированслучайно 8. Во время терапевтического мониторинга необходима информация об изотипе и электрофоретической миграционной схеме М-белка для различия между рецидивом исходного моноклонального белка и появления олигоклональных полос или вторичного реактивного Mбелка 9. Появление нового М-белка, часто наблюдаемого после аутологичной трансплантации стволовых клеток, обычно считается благоприятным прогностическим показателем для большинствапациентов 10. В соответствии с этим наблюдением, сравнительные данные по выживаемости показывают, что у пациентов, у которых развивается вторичный белок M, медиана общей выживаемости составляет 115,3 месяца, в отличие от 31,0 месяцев у тех, у когонет 11 месяцев.
Электрофорез белков — это высокотехнологичный аналитический метод. Существует ряд методов обнаружения белка M в сыворотке, включая электрофорез белка сыворотки (SPE), IFE, иммунотипизацию с капиллярным электрофорезом (IT), анализ свободной лёгкой цепи (FLC), обнаружение тяжелой и легкой цепи (HLC), а также масс-спектрометрию (MS). Каждый подход имеет свои преимущества, но при этом сталкивается с внутренними ограничениями. SPE можно дополнительно подразделить на агарозный гель электрофорез (AGE) и CE. AGE, использующий среду на основе агарозы, представляет собой простой и экономичный метод, подходящий для быстрого разделения и анализа. Однако он ограничен относительно низкой чувствительностью, с типичным пределом обнаружения 0,3-0,5 г/л 12, что может привести к неудаче в обнаружении белков малого объёма или низкой концентрации M. Кроме того, техника подвержена изгибу и деформации полос, что снижает воспроизводимость.
IFE широко признан золотым стандартом типирования белков M. После начального электрофореза применяются специфические антитела (анти-IgG, анти-IgA, анти-IgM, κ, λ) для формирования иммунопреципитанных полос, что позволяет определить тип иммуноглобулина и подтип лёгкой цепи. IFE может обнаруживать белок M при концентрациях от 0,05 до 0,15 г/л, обеспечивая чувствительность более чем в 10 раз выше SPE. Несмотря на это преимущество, для определённых образцов, например, тех, что содержат полимеры М-белка, требуется специализированная предварительная обработка, чтобы обеспечить диссоциацию с β-меркаптоэтанолом. Недостаточное лечение может привести к вводящим в заблуждение результатам. Кроме того, пациенты, проходящие новые комбинированные терапии (например, схемы с даратумумабом, бортезомибом, дексаметазоном и талидомид/леналидомидом), могут дать ложноположительные результатыIFE 13. Ключевым ограничением ИФЭ является то, что он даёт только качественные результаты, поскольку не может количественно измерить уровень белка М, и поэтому непригоден для мониторинга терапевтическойэффективности 14. Среди лечённых пациентов результаты IFE могут оставаться положительными даже при снижении концентрации белка M при успешном лечении.
В отличие от этого, ИТ использует капиллярные буферы в качестве среды разделения, обеспечивающие более высокое разрешение, чем обычный IFE. Тем не менее, процесс требует трудоёмких этапов предварительной обработки образцов, таких как смешивание антисыворотки, что продлевает общий процесс обнаружения. ФЛК, являющиеся лёгкими цепями иммуноглобулина (κ и λ), не связанными с тяжёлыми цепями, напрямую количественно измеряются в сыворотке с помощью антител, направленных на их эпитопы «скрытой зоны», обеспечивая высокую чувствительность к выявлению заболеваний, связанных с лёгкими цепями, при пределе обнаружения всего 10–30 мг/л. В ММ повышенные уровни FLC в сыворотке коррелируют с опухолевой нагрузкой и позволяют более раннее оценивать ответ на лечение благодаря более короткому периоду полувыведения по сравнению с целыми иммуноглобулинами15. Однако клиническое применение должно сочетаться с другими диагностическими методами, такими как электрофорез, чтобы исключить другие состояния и обеспечить всестороннюю оценку. Например, нарушение функции почек может привести к ложно повышенному уровню лёгких цепей. Анализы HLC представляют собой ещё один количественный подход, использующий антитела, направленные на эпитопы как на постоянных, так и на лёгких цепях иммуноглобулина. Эта конструкция позволяет отдельно количественно оценивать изотипно-специфические пары иммуноглобулинов (например, IgGκ и IgGλ), а производное отношение HLC служит чувствительным индикатором клональности. Однако результаты могут зависеть от фоновых уровней поликлонального иммуноглобулина, и метод может быть менее надёжным при анализе сложных вариантов M-белка. МС обладает исключительной чувствительностью и позволяет проводить углубленную протеомную характеристику M-белков. Однако его применение ограничено высокими затратами на оборудование, длительными аналитическими процедурами и специализированной экспертизой, необходимой для интерпретации данных.
CE — это мощная аналитическая техника разделения, использующая упругие капилляры из плавления и кремнезема в качестве каналов разделения и высоковольтное прямое электрическое поле в качестве движущей силы. Он обеспечивает высокоточное разделение, используя различия в электрофоретической подвижности и/или поведении распределения целевых анализов. С момента своего появления технология развивалась от однокапиллярных конфигураций до высокопроизводительных капиллярных решеток и миниатюрных микрофлюидных устройств. Сейчас его применение охватывает различные области, включая фармацевтический анализ, биомедицинскую и клиническую диагностику, тестирование безопасности пищевых продуктов и биотерапевтическуюхарактеристику 16,17. CE всё больше признаётся важным инструментом для скрининга и количественного анализа M-белков. Он определяет процент белка M относительно общего количества белка, который затем можно умножить на общую концентрацию белка для вычисления абсолютного уровня белка M белка. Особенно важно, что минимальная потребность в образце делает его особенно подходящим для анализа ценных или ограниченных по объему образцов.
КЭ предлагает три ключевых технических преимущества. Во-первых, его высокая аналитическая чувствительность (0,1–0,5 г/л) позволяет эффективно обнаруживать белки низкой концентрации M, тем самым снижая риск ошибочных диагнозов при таких состояниях, как MGUS и лёгкоцепные заболевания. Во-вторых, полностью автоматизированный рабочий процесс устраняет субъективные ошибки интерпретации, присущие традиционным методам окрашивания на основе геля. Наконец, время анализа значительно сокращается до 15–20 минут, что значительно короче, чем 60–90 мин, необходимые для обычного электрофореза. В качестве ключевого аналитического метода между зонным электрофорезом и жидкостной хроматографией CE осуществляется электрофоретическое разделение в свободном растворе. Под действием электрического поля молекулы белка в основном разделяются электроосмотическим потоком внутри щелочного буфера при определённом pH. После разведения с помощью специального буфера образцы вводятся в капиллярный анод под высоким напряжением для быстрого и эффективного разделения белков, а затем обнаруживают на катоде на 200 нм. После каждого аналитического цикла капилляры проходят автоматическую очистку и пополнение буфера для обработки последующих образцов. Разделение белков происходит в следующем порядке: гамма-глобулин, бета-2-глобулин, бета-1-глобулин, альфа-2-глобулин, альфа-1-глобулин и альбумин, что позволяет выявлять аномалии в одной или нескольких фракциях белка сыворотки. В частности, CE обеспечивает повышенную разрешающую способность в бета-области, чётко разделяя её на компоненты бета-1 и бета-2 глобулинов, что позволяет предоставить более подробную клиническуюинформацию 18. Благодаря интеграции искусственного интеллекта и постоянным достижениям в многопараметрическом обнаружении, CE готовится эволюционировать в метод скрининга первой линии для обнаружения белков M. Поэтому этот протокол описывает использование капиллярного электрофореза для быстрого обнаружения, локализации и количественного анализа моноклональных белков сыворотки в клинических образцах.