Валидация методики определения содержания элементных примесей в радиофармацевтическом препарате [¹⁸F]-ПСМА-1007 методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой

ВВЕДЕНИЕ

Рак предстательной железы (РПЖ) является одним из наиболее распространенных онкологических заболеваний среди мужчин. Согласно статистическим данным Международного агентства по исследованию рака за 2022 г., каждый седьмой мужчина сталкивается с этим недугом ежегодно, попадая в число ~1,5 млн впервые диагностированных пациентов [1]. Значительная часть выявленных случаев РПЖ приходится на IV стадию [2].

Последние годы ознаменовались значительным прогрессом в сфере диагностики опухолей предстательной железы благодаря применению позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Потенциал ПЭТ в значительной степени определяется арсеналом доступных радиофармацевтических лекарственных препаратов (РФЛП). Селективные ПЭТ-РФЛП с избирательной точкой приложения позволяют изучать такие процессы, как клеточный метаболизм, лиганд-рецепторные взаимодействия, экспрессия генов и т.д. [3][4].

Высокой чувствительностью и специфичностью именно для лечения РПЖ обладают РФЛП на основе лигандов к простатспецифическому мембранному антигену (ПСМА) [5]. ПЭТ-РФЛП класса ПСМА-агентов — это инновационные соединения для высокоточной диагностики или направленного уничтожения опухоли, состоящие из радионуклида и молекулы-вектора, которая избирательно связывается с белком ПСМА на раковых клетках [5][6]. Среди ПЭТ-РФЛП класса ПСМА-агентов одним из самых значимых и перспективных в диагностике РПЖ является [¹⁸F]-ПСМА-1007. Его главные преимущества перед препаратом [⁶⁸Ga]-ПСМА-11, который считается «золотым стандартом» для выявления метастаз и рецидивов, заключаются в лучшей визуализации малого таза вследствие низкого выведения почками и более длительном периоде полураспада (109 и 68 мин для [¹⁸F]-ПСМА-1007 и [⁶⁸Ga]-ПСМА-11 соответственно), что важно с практической точки зрения [7][8]. Синтез [¹⁸F]-ПСМА-1007 основан на нуклеофильном замещении. Процесс полностью автоматизирован и проводится в горячих камерах с использованием коммерчески доступных наборов (кассет) реагентов [9]. Диагностические методы с использованием [¹⁸F]-ПСМА-1007 позволяют выявить злокачественные новообразования небольших размеров при уровне сывороточного простатспецифического антигена <1,5 нг/мл до начала системной терапии [10–12].

Одним из показателей качества [¹⁸F]-ПСМА-1007 является уровень его контаминации элементными примесями. В соответствии с требованиями Государственной фармакопеи Российской Федерации (ГФ РФ) производители РФЛП обязаны в ходе разработки и валидации производственного процесса определять в своей продукции содержание примесей Pb, Fe, As, а также других элементов, присутствующих в конструкционных материалах мишеней и (или) радионуклидных генераторах, в исходных реагентах (нерадиоактивном сырье)². Например, в РФЛП [¹⁸F]-флудезоксиглюкоза основными элементными контаминантами являются Al, Zn, Cu, а в РФЛП [¹⁸F]-ПСМА-1007 — Al, Cu, Zn, Li [13]. Ранее мы разработали и валидировали методику определения элементных примесей Al, As, Cu, Fe, Pb, Zn в РФЛП [¹⁸F]-флудезоксиглюкоза методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) [14], поскольку данный метод отличается наивысшей чувствительностью детектирования, наибольшей шириной динамического диапазона измерений и минимальным пределом обнаружения элементов среди прочих методов фармацевтического элементного анализа, предусмотренных ГФ РФ [15]. Актуально оценить применимость методики к РФЛП [¹⁸F]-ПСМА-1007.

Целью данной работы является валидация методики определения содержания элементных примесей (Al, Cu, Li, Pb, Fe, Zn, As) в РФЛП [¹⁸F]-ПСМА-1007.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалы

Исследуемый РФЛП [¹⁸F]-ПСМА-1007 представляет собой раствор действующего вещества в 0,9% водном растворе NaCl с незначительными добавками этанола и натрия аскорбата. В качестве объектов исследования использовались архивные образцы РФЛП с истекшим сроком годности, имеющие значения активности ниже минимально значимой удельной активности радионуклидов; количественное определение препарата в образцах не проводилось.

В работе использовали следующие реактивы: одноэлементные стандартные образцы с аттестованным значением 1000 мг/дм³ (СО1000) алюминия (серия BCCH5606, срок годности до 31.03.2026), меди (серия BCCL9950, до 31.01.2027), железа (серия BCCJ7118, до 31.12.2026), свинца (серия HC28959228, до 30.06.2026) (Supelco, CША), мышьяка (серия U2-AS738957, до 20.10.2026), лития (серия V2-LI747084, до 21.08.2026) (Inorganic Ventures, CША), цинка (серия BCCL9459, до 30.06.2027) (Sigma Aldrich, CША); концентрированная азотная кислота 69% (серия 020523, до 30.04.2028) (Central Drug House, Индия); вода первого типа (удельное электрическое сопротивление 18,2 Мом × см при 25 °C), очищенная на установке Milli-Q-Integral 3 (Millipore, Франция); аргон высокой чистоты (ТУ 20.11.11-006-45905715-2017, марка «5,5», чистота 99,9995%, ООО «НИИ КМ»). Для приготовления растворов использовалась посуда класса точности «А» производства Duran (Германия). Модельные смеси и калибровочные растворы использовались непосредственно после приготовления.

Методы

Пробоподготовка для определения содержания элементных примесей в [¹⁸F]-ПСМА-1007 методом ИСП-МС сводится к десятикратному разбавлению препарата деионизованной водой. Ранее нами было показано, что такая степень разбавления препарата нивелирует влияние присутствующего в нем NaCl на ионизацию плазмы и позволяет достичь открываемости анализируемых элементов >90% [14].

Содержание анализируемых элементов определяют путем регистрации интенсивности изотопов (а.е.м.) ²⁷Al, ⁵⁷Fe, ⁶³Cu, ⁶⁶Zn, ⁷Li, ⁷⁵As, ²⁰⁸Pb. Параметры эксперимента были следующие: мощность плазмы — 1500 Вт; поток плазменного газа (аргон) — 15,0 л/мин; поток газа-носителя (аргон) — 1,05 л/мин; поток вспомогательного газа (аргон) — 0,9 л/мин; температура распылительной камеры Скотта — 2 ºС; скорость подачи образца — 0,1 об/с.

Валидацию методики проводили на модельных смесях на основе препарата [¹⁸F]-ПСМА-1007 с минимальным содержанием элементных примесей по результатам предварительного мониторинга [13]. В мерную колбу объемом 10 мл вносили 1 мл препарата [¹⁸F]-ПСМА-1007 и варьируемые количества стандартных растворов определяемых элементов. Раствор доводили до метки деионизованной водой. Для элементов Al, Cu, Pb, Fe, As, Zn варьирование концентраций осуществляли в диапазонах, соответствующих рекомендациям ГФ СССР XI изд. по определению элементных примесей в данной категории лекарственных средств³. Следует отметить, что нормированные значения содержания элементов в монографиях на РФЛП различных фармакопей находятся внутри диапазонов концентраций, приведенных в ГФ СССР XI изд. [16]. Варьируемый диапазон для Li составил 0,5–1 ПДК⁴, так как данный элемент в соответствующей ОФС ГФ СССР XI изд. не указан. Содержание изотопов ²⁷Al, ⁵⁷Fe, ⁶³Cu, ⁶⁶Zn, ⁷Li, ⁷⁵As, ²⁰⁸Pb измеряли на масс-спектрометре Agilent 7900 (Agilent Technologies, США). Проверка пригодности используемого оборудования проводилась в соответствии с требованиями ГФ РФ⁵ для метода ИСП-МС. Для определения содержания элементов применяли метод калибровочной кривой. При построении калибровочного графика в качестве растворителя использовали деионизованную воду; прибор между измерениями промывали 3% HNO₃. Для каждого из образцов результатом измерения служило усредненное значение, полученное при анализе трех параллельных проб.

Валидацию методики проводили в соответствии с требованиями ГФ РФ XV изд.⁶ по следующим характеристикам: аналитическая область методики (диапазон применения); линейность; правильность; повторяемость; внутрилабораторная прецизионность и специфичность. Пределы количественного определения (ПКО) для анализируемых элементов были определены ранее на стадии мониторинга содержания элементных примесей в РФЛП [13]. Величины предела обнаружения (ПО) и ПКО определяли по величине стандартного отклонения сигнала и коэффициенту чувствительности калибровочного графика. ПО и ПКО элемента в растворе (мкг/л) рассчитывали по формулам (1) и (2) соответственно:

ПО=3,3×S/b, (1)

ПКО=10×S/b, (2)

где S — стандартное отклонение аналитического сигнала; b — коэффициент чувствительности, представляющий собой отношение аналитического сигнала к определяемой величине (тангенс угла наклона калибровочной кривой). Значения S и b рассчитывались автоматически при помощи программного обеспечения прибора (MassHunter 4.5, США) при построении калибровочного графика.

Статистическая обработка валидационных характеристик была произведена в программе Microsoft Office Excel 2007 с установленным пакетом «Анализ данных». Для объективной оценки внутрилабораторной прецизионности разработанной аналитической процедуры было проведено сравнение наблюдаемых значений статистических критериев Фишера и Стьюдента с критическими величинами соответствующих распределений (F_табл и t_табл)⁷. Критерий Фишера использовался для верификации существенности расхождений между дисперсией двух серий результатов анализа Z_i, предварительно прошедших проверку на соответствие закону нормального распределения. Оценка данных с помощью критерия Стьюдента осуществлялась для сравнения средних арифметических величин в указанных сериях измерений. Табличные значения статистических критериев Фишера и Стьюдента представляют собой максимальные значения критериев, обусловленные исключительно действием случайных ошибок при числе степеней свободы (n=16) и при заданном уровне значимости (95%).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Руководство по определению элементных примесей Международного совета по гармонизации (ICH)⁸ и созданная на его основе ОФС 1.1.0040 «Элементные примеси» ГФ РФ XV изд.⁹, в которых для лекарственных средств приведены значения суточных предельно допустимых концентраций (ПДК) элементов с учетом пути их поступления в организм, не распространяются на РФЛП. Так как нормы содержания элементных примесей в РФЛП отсутствуют, в качестве аналитической области были выбраны диапазоны содержания анализируемых элементов в эталонных растворах, рекомендованных ГФ СССР XI изд. для построения калибровочных графиков при определении содержания элементных примесей в РФЛП¹⁰ (1–20 мг/л для Al, As и Zn; 0,05–1 мг/л для Cu; 0,25–5,0 мг/л для Pb). Исключение сделано для определения Fe, так как его минимальная концентрация в эталонном растворе (25 мкг/л) ниже установленного значения ПКО для данного элемента (227,9 мкг/л). Для определения Fe аналитическая область методики установлена в диапазоне 2,5–5,0 мг/л, для Li — в диапазоне 12,5–25 мг/л.

Линейность методики оценивали по результатам анализа пяти модельных смесей. Изучали зависимость интенсивности сигналов от концентрации элемента, внесенного в модельную смесь (табл. 1, рис. 1).

Согласно требованиям ГФ РФ¹¹ показателем приемлемости линейной зависимости является значение коэффициента корреляции ≥0,99 и отношение относительных стандартных отклонений для наименьшего и наибольшего уровня калибровки, которое должно быть в пределах 0,5÷2,0 (в нашем случае 0,8 для Li; 1,6 — Al; 1,8 — As; 0,7 — Cu; 1,1 — Pb; 0,8 — Fe). Данные таблицы 1 и рисунка 1 подтверждают удовлетворительную линейность предлагаемой методики.

Правильность оценивали, проверяя открываемость, при этом использовали данные, ранее полученные при определении линейности. Результаты определения правильности приведены в таблице 2, из которых следует, что предложенная методика удовлетворяет установленным нормативам ГФ РФ по открываемости для примесей (80÷120%)¹², обеспечивая таким образом требуемую правильность. Значения открываемости свидетельствуют о том, что искажения аналитических сигналов определяемых элементов, вызванные присутствием в пробе других компонентов (матричные эффекты), незначительны.

Повторяемость и внутрилабораторную прецизионность валидируемой методики определяли путем проведения серии параллельных испытаний для каждого из трех уровней концентраций элементов (минимальном, среднем и максимальном). Результаты оценки приведены в таблице 3.

Критерии приемлемости прецизионности аналитической методики определения содержания элементных примесей приведены в соответствующей ОФС¹³: относительное стандартное отклонение (RSD) должно быть ≤20% для повторяемости и ≤25% для промежуточной (внутрилабораторной) прецизионности. Анализ полученных экспериментальных данных (табл. 3) свидетельствует о выполнении установленных требований ко всем определяемым элементам. Рассчитанные значения критериев Фишера и Стьюдента (табл. 4) оказались существенно меньше пороговых величин, что подтверждает отсутствие значимых различий между результатами, полученными разными операторами лаборатории. Значения RSD на уровнях повторяемости и внутрилабораторной прецизионности ≤10%. Следовательно, валидируемая методика характеризуется приемлемой прецизионностью.

Специфичность подтверждена соответствием требованию для правильности определения элементов¹⁴. Следовательно, методика позволяет однозначно оценивать каждый определяемый элемент в присутствии других элементных примесей и компонентов препарата.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенного исследования экспериментально подтвердили, что ранее разработанная аналитическая методика определения содержания примесей Al, As, Cu, Fe, Pb, Zn в РФЛП [¹⁸F]-флудезоксиглюкоза методом ИСП-МС надежна, воспроизводима и пригодна для определения содержания Al, Cu, Zn, Li, Pb, Fe, As в РФЛП [¹⁸F]-ПСМА-1007. Оцененные валидационные параметры гарантируют, что результаты измерений достоверны и воспроизводимы. Данная методика может использоваться на производстве при подтверждении надежности технологических процессов и оценке стабильности выпускаемого продукта при осуществлении внутреннего мониторинга качества данного РФЛП.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства критериям ICMJE. Наибольший вклад распределен следующим образом: В.М. Щукин — поиск и анализ литературных данных, написание текста рукописи; Ю.Н. Швецова — получение экспериментальных данных, обработка результатов; А.А. Ерина — пробоподготовка, получение экспериментальных данных; Н.Е. Кузьмина — дизайн исследования, интерпретация результатов исследования, критический пересмотр текста рукописи.

Использование генеративного искусственного интеллекта. Авторы заявляют, что не использовали генеративный ИИ при подготовке рукописи.

Author contributions. All authors confirm that they meet the ICMJE criteria for authorship. The most significant contributions were as follows. Victor M. Shchukin searched and analyzed the literature data, and drafted the manuscript. Yulia N. Shvetsova obtained the experimental data and processed the results. Alina A. Erina performed sample preparation and obtained the experimental data. Natalia E. Kuz'mina conceptualized the study, interpreted the results, and critically revised the manuscript.

Use of generative artificial intelligence. The authors declare that no generative AI was used during the preparation of this manuscript.