Automatisierte Bestimmung von Autoantikörpern mit indirekter Immunfluoreszenztechnik: eine komparative Analyse zweier Automaten

Abstract

Einleitung: Als Routinemethode für das Screening von Kollagenosen und systemischen Vaskulitiden wird die indirekte Immunfluoreszenz (IIF) zum Nachweis von antinukleären Antikörpern (ANA) und anti-Neutrophilen cytoplasmatischen Antikörpern (ANCA) empfohlen. Die Methode benötigt allerdings Experten, sodass sie zeitaufwendig und subjektiv ist. Mit der Intention standardisierte, valide und kostengünstige IIF-Tests anbieten zu können, wurden automatisierte IIF-Prozessoren entwickelt. Vorläufige Untersuchungen dieser Automaten haben vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Ziel dieser Arbeit ist es, zwei dieser Automaten, Aklides® (Medipan GmbH) und Helios® (Aesku Diagnostics), bzgl. ihrer diagnostischen Reliabilität unter realistischen Arbeitsbedingungen im Labor zu untersuchen. Methodik: In der vorliegenden Arbeit wurden Seren von Patienten mit Verdacht auf systemische Autoimmunerkrankungen von zwei IIF-Automaten auf ANA überprüft (n = 1008). Weiterhin wurde mit Helios® in 145 Seren von Patienten mit Vaskulitis (n = 95) und gesunden Spendern (n = 50) ANCA bestimmt. Es wurde die Fähigkeit zur Positiv-Negativ-Diskrimination, der Modus der Mustererkennung sowie die Möglichkeit der Endtiterbestimmung evaluiert. Die Ergebnisse der zwei IIF- Prozessoren wurden mit den Ergebnissen des aktuellen Goldstandards, der visuellen Fluoreszenzmikroskopie verglichen. Ergebnisse: Beide IIF-Automaten zeigten eine mäßige Übereinstimmung in der Positiv-Negativ-Diskrimination von ANA im Vergleich zur visuellen Fluoreszenzmikroskopie (Kappa-Werte: 0,494 für Aklides® und 0,415 für Helios®). Die Sensitivität/Spezifität betrug 89%/59% für Aklides® und 87%/54% für Helios®. Stark positive Seren (Titer ≥ 1:320) mit hoher klinischer Relevanz wurden jedoch in 99% der Fälle korrekt klassifiziert. Aklides® identifizierte 43% der Fluoreszenzmuster korrekt und dessen Lichtintensitätswerte und die visuell bestimmten Titer korrelierten miteinander gut (Spearman Rho = 0,680). In der Bestimmung von ANCA bei den Vaskulitispatienten erreichte Helios® eine schwache Übereinstimmung (Kappa- Wert = 0,285) mit der visuellen IIF, bei einer Sensitivität von 82% und einer Spezifität von 60%. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass die automatisierte IIF-Bestimmung unter realistischen Arbeitsbedingungen weiterhin eine Herausforderung darstellt. Aufgrund ihrer hohen Sensitivität, besonders für klinisch relevante ANA-Titer, können IIF- Prozessoren bereits heutzutage eine hilfreiche Ergänzung im Labor darstellen. Die visuelle IIF können sie zurzeit aber nicht ablösen, da die Mustererkennung von ANA und die Positiv-Negativ-Diskrimination von ANCA nicht valide ist. Trotz guter Korrelation von Lichtintensitäten und Titern, können Endtiter nicht definitiv vorhergesagt werden. Aktuelle Entwicklungen, wie die Erweiterung der IIF-Prozessoren um ANCA sowie die Verbesserung von Mustererkennung und Titerbestimmung werden der automatisierten IIF schrittweise den Weg in die Routinediagnostik ebnen.

Introduction: Indirect immunofluorescence (IIF) assay for antinuclear antibodies (ANA) and antineutrophil cytoplasmic antibodies (ANCA) is recommended as the routine method for screening of connective tissue diseases and systemic vasculitis. These assays require reading by experts, which is time-consuming and subjective. Automated IIF-processors have been developed to offer standardized, valid and cost-efficient IIF assays. Preliminary studies of these devices have shown promising results. The aim of this study is to determine the diagnostic reliability of two IIF-processors, Aklides® (Medipan GmbH) and Helios® (Aesku Diagnostics), under real laboratory working conditions. Methods: ANA were determined in samples of patients with suspected autoimmune rheumatic disease (n = 1008) by two automated IIF-processors. Additionally, 145 serum samples of patients with systemic vasculitis (n = 95) and healthy donors (n = 50) were tested for ANCA by the Helios®. The processors' ability to discriminate positive from negative samples, the mode of pattern recognition and the possibility of predicting the end-point titer were evaluated. The results obtained from the two automated IIF-processors were compared with the results obtained by visual IIF, the current gold standard test. Results: Both automated IIF-processors showed moderate agreement with visual IIF in discriminating positive from negative ANA samples (kappa values: 0.494 for Aklides®, 0.415 for Helios®). The sensitivity/specificity was 89%/59% for Aklides® and 87%/54% for Helios®. However, definitely positive samples with a titer ≥ 1:320 were classified correctly in 99% of the cases. Aklides® correctly identified 43% of fluorescence patterns and it’s light intensity values showed good correlation (Spearman’s rho = 0.680) with visually obtained titers. For ANCA measurement in patients with systemic vasculitis, Helios® showed weak agreement (kappa value = 0.285) with visual IIF, a sensitivity of 82% and a specificity of 60%. Conclusion: The results of this study show, that automated IIF determination under real laboratory working conditions remains a challenge. Due to their high sensitivity, especially at clinically-relevant ANA-titers, automated IIF- processors can already reliably reduce the workload in laboratories. At this stage, automated IIF cannot replace visual IIF, as ANA pattern recognition and positive/negative discrimination of ANCA is not valid. Despite good correlation of light intensity values and titer, end-point titers cannot be predicted reliably. Recent developments, such as the extension of IIF- processors for ANCA, improvements in pattern recognition and end-point titer prediction, will prepare the way for automated IIF into routine diagnostics.