AQUIOS STEM: confronto del flusso di lavoro tra il sistema AQUIOS STEM e Stem-Kit per FC500

Autori: Andreas Böhmler, Maja Diemel

Affiliazione: Beckman Coulter Germania, Krefeld

In questa pagina potrete:

• Conoscere le differenze tra il sistema AQUIOS STEM e Stem-Kit per FC500
• Scoprire i vantaggi del sistema AQUIOS STEM
  
   

Obiettivo

Attualmente vengono praticati ogni anno in tutto il mondo più di 90.000 trapianti di cellule progenitrici e staminali ematopoietiche (HPC) per il trattamento di diverse neoplasie ematologiche e per indicazioni non ematologiche.

I laboratori clinici si affidano a soluzioni IVD disponibili in commercio per l’enumerazione di HCP CD34+ per sottrarsi alla necessità di effettuare la convalida di test definiti dall'utente, che richiede tempo e risorse. La maggior parte dei kit di reagenti e dei pacchetti software sono stati sviluppati in riferimento alle Linee guida ISHAGE del 1996 e 1998, che non sono state aggiornate in seguito all'aumento della domanda dei laboratori diagnostici, in particolare in termini di capacità di automazione. Nei laboratori di ematoncologia, i campioni di HPC arrivano spesso in laboratorio come campioni urgenti (STAT) e richiedono un’attenzione immediata, interrompendo le procedure di routine. Qualsiasi eventuale problema emerso in relazione a questi campioni richiede di raddoppiare gli sforzi, aumentando il rischio potenziale di errore umano. Per questi laboratori sarebbe preferibile integrare i campioni di HPC nelle normali procedure, in modo da ridurre al minimo il rischio di errori nel prelievo di campioni o di altri problemi, perché il fattore tempo è essenziale ai fini dell’analisi delle cellule HPC CD34+.

In questo caso di studio il flusso di lavoro del sistema AQUIOS STEM, recentemente sviluppato per l’enumerazione automatizzata di CD34+, viene messo a confronto con il metodo utilizzato in precedenza, Stem-Kit per citofluorimetro FC500 (entrambi di Beckman Coulter, Inc.), valutandone l'efficacia sotto diversi aspetti: tempo di lavoro, tempo di esecuzione delle operazioni manuali e numero di fasi potenzialmente soggette a errori che potrebbero influenzare l’integrità del campione o del risultato.

Panoramica dei processi di citofluorimetria tradizionale

Diverse soluzioni di citofluorimetria tradizionale per l’enumerazione di CD34+, ad esempio Stem-Kit per FC500 di Beckman Coulter, richiedono la preparazione manuale dei campioni, la creazione manuale di liste di lavoro, la revisione manuale dei dati e la tabulazione manuale dei dati numerici. Il processo può richiedere tempi di esecuzione più lunghi, un maggior numero di operazioni manuali e la presenza di operatori più esperti.

Per eseguire un test di enumerazione di CD34+ con il metodo precedente (Stem-Kit per FC500), l'operatore deve controllare manualmente l'allineamento della strumentazione, preparare i controlli necessari per verificare e definire lo spillover del fluorocromo (compensazione), preparare ed effettuare il controllo del processo, e infine preparare ed elaborare i campioni effettivi del paziente/donatore. I dati ottenuti devono essere verificati e trasferiti manualmente nel sistema informatico del laboratorio (LIS). I registri di reagenti e controllo qualità vengono in genere compilati manualmente. La Figura 1 mostra un esempio di processo di citofluorimetria manuale.

Figura 1. Esempio rappresentativo di un processo di citofluorimetria manuale

Panoramica del processo per il citofluorimetro AQUIOS CL

AQUIOS CL è un sistema automatizzato che esegue la maggior parte delle fasi preparatorie che portano al risultato del test, consentendo di bypassare la maggior parte delle fasi di preparazione manuale.

Con il sistema AQUIOS STEM per l’enumerazione di CD34+ su AQUIOS, l’operatore deve caricare i reagenti sul sistema una sola volta, avviare la strumentazione, effettuare l'elaborazione dei campioni per il controllo del flusso e il controllo qualità, e infine caricare e analizzare i campioni dei pazienti per il resto della giornata lavorativa (Figura 2).

Figura 2. Esempio rappresentativo del processo relativo al sistema di citofluorimetria AQUIOS CL

Protocollo di confronto

L'obiettivo di questo caso di studio è valutare la progettazione del citofluorimetro AQUIOS CL per l’enumerazione di CD34+ e adattare il processo attraverso un confronto con Stem-Kit per FC500 di Beckman Coulter (metodo precedente). Questo caso di studio valuta i seguenti parametri di processo:

• Tempo di lavoro: per i sistemi alternativi, la misurazione della durata inizia con la fase di preparazione del primo campione e termina una volta ottenuti i risultati completi del test. Per il sistema AQUIOS CL la misurazione della durata inizia con il posizionamento del campione nel caricatore automatico e termina una volta ottenuti i risultati completi del test per l’ultimo campione visualizzato. In entrambi i sistemi, la durata non include la fase di controllo qualità.
• Tempo di esecuzione delle operazioni manuali da parte dell’operatore: tempo necessario all’utente per eseguire fisicamente le operazioni indicate nelle procedure di test, seguendo le Istruzioni per l’uso del produttore.

Nota: i tempi di riferimento sono stati acquisiti videoregistrando la preparazione del campione e i processi di analisi e adattati utilizzando un software di analisi del processo interno.

Tempo di lavoro per effettuare l'elaborazione del campione e tempo di esecuzione delle operazioni manuali da parte dell’operatore

Questo test prevede scenari con 1 campione o con un lotto di 10 campioni di sangue periferico mobilizzato, preparato in duplicato e con controllo negativo. Il sistema AQUIOS STEM è stato confrontato direttamente con il metodo precedente, Stem-Kit per FC500. Vengono riportati i dati per test a seguito di processi in duplicato e con controllo negativo.

Per un campione, non sono state riscontrate differenze significative nel tempo necessario per ottenere risultati a partire dalla preparazione del campione fino alla generazione del risultato (56:19 minuti per il metodo precedente e 53:54 minuti per AQUIOS; Figura 3a, a sinistra), perché le fasi del processo sono definite principalmente in base ai tempi di incubazione con il reagente di lisi di cellule ematiche e anticorpi.

Tuttavia, per il tempo di esecuzione delle operazioni manuali da parte dell’operatore è stata riscontrata una possibile riduzione del 95%: da 6:23 minuti con il metodo precedente a 0:20 minuti con AQUIOS (Figura 3a, a destra).

Per un lotto di 10 campioni (ovvero un carico di lavoro giornaliero medio in un centro di trapianto di cellule staminali di medie dimensioni), le differenze diventano particolarmente significative. Il tempo necessario per ottenere risultati a partire dalla preparazione del campione fino alla generazione del risultato si è ridotto, passando da 2:30:04 ore con il metodo precedente a 1:56:54 ore con AQUIOS (Figura 3b, a sinistra), con una riduzione del tempo di esecuzione delle operazioni manuali da parte dell’operatore da 55:44 minuti con il metodo precedente a 3:20 minuti con il sistema AQUIOS STEM (Figura 3b, a destra).

Come avviene anche con il processo manuale, alcune operazioni possono essere eseguite in parallelo (pipettando il campione successivo durante il periodo di incubazione del primo campione, ecc.): il tempo complessivo per 10 campioni è inferiore rispetto a quello che si otterrebbe sommando per 10 volte il tempo necessario per un singolo campione.

Figura 3. Tempo di lavoro per effettuare l'elaborazione del campione e tempo di esecuzione delle operazioni manuali da parte dell’operatore per un campione di CD34+ (a) o un lotto di 10 campioni di CD34+ (b) su FC500 con Stem-Kit (metodo alternativo: colonne grigie) e con il sistema AQUIOS STEM (AQUIOS: colonne rosse).

Su una media di 10 campioni per ogni giorno lavorativo per un periodo di un anno, il sistema AQUIOS STEM consente al laboratorio di risparmiare centinaia di ore di tempo prezioso ogni anno. Inoltre, ridurre il tempo necessario per ottenere risultati con l'elaborazione di un carico di lavoro medio di 10 campioni al giorno facilita l'esecuzione dei test in cui il tempo rappresenta un fattore essenziale, come l’enumerazione di CD34+.

Tempo di elaborazione e tempo di esecuzione delle operazioni manuali da parte dell’operatore per le procedure di controllo qualità

In un ambiente regolamentato, le prestazioni del sistema devono essere verificate attraverso controlli di processo e controlli della qualità adeguati, sia per la configurazione della strumentazione che per i test. Per Stem-Kit per FC500 e AQUIOS, la verifica quotidiana dell’allineamento ottico del citofluorimetro e del sistema fluidico viene eseguita con le fluorosfere di controllo del flusso, una sospensione testata di fluorosfere (microsfere fluorescenti). Per il controllo del processo di verifica dei parametri analitici di interesse, il metodo precedente utilizza cellule CD34+ liofilizzate che vengono aggiunte a un normale campione di sangue (cellule Stem-Trol), mentre il sistema AQUIOS STEM utilizza preparazioni liquide di leucociti umani stabilizzati (linfociti, monociti e granulociti) ed eritrociti che hanno proprietà di lisi, diffusione della luce, espressione dell'antigene e colorazione degli anticorpi con le stesse caratteristiche di quelle individuate in campioni di sangue umano intero (cellule di controllo CD34 di AQUIOS STEM).

Il tempo di esecuzione delle operazioni manuali da parte dell’operatore si riduce, passando da 12:22 minuti (metodo precedente) a 1:51 minuti (AQUIOS) al giorno (Figura 4a, a destra), con un risparmio totale di 52 minuti alla settimana per il tempo di esecuzione delle operazioni manuali per le procedure di controllo qualità (Figura 4b, a destra).

Figura 4. Tempo di elaborazione e tempo di esecuzione delle operazioni manuali da parte dell’operatore per le procedure di controllo qualità su FC500 con Stem-Kit (metodo alternativo, colonne grigie) e con il sistema AQUIOS STEM (AQUIOS, colonne rosse) per ogni giorno di lavoro (a) e in una settimana lavorativa di 5 giorni (b).

Riepilogo

In tutti gli scenari di test, il sistema AQUIOS STEM ha richiesto un tempo di esecuzione delle operazioni manuali notevolmente inferiore rispetto al metodo precedente. In una settimana lavorativa standard di 5 giorni con 10 campioni al giorno, il sistema AQUIOS STEM riduce il carico di lavoro manuale di circa 6 ore, consentendo al laboratorio di ripartire le risorse in modo più efficiente. Inoltre, il sistema AQUIOS STEM riduce il tempo di lavoro complessivo dalla preparazione del campione al risultato, aspetto fondamentale in un test come l’enumerazione di CD34+ in cui il tempo rappresenta un fattore essenziale.

Il sistema AQUIOS STEM è una soluzione automatizzata di quantificazione che esegue l’enumerazione di cellule progenitrici e staminali ematopoietiche CD34+ per la preparazione del campione “senza lavaggio”. Si tratta di un sistema indicato per l'analisi automatizzata con trattamento dei campioni senza intervento dell’operatore dall'introduzione del campione alla comunicazione dei risultati, e per questo motivo viene denominato citofluorimetro “Load & Go”. Le caratteristiche di automazione differenziano il sistema AQUIOS STEM da metodi alternativi (incluso il metodo utilizzato precedentemente, ovvero Stem-Kit per FC500), in cui molte fasi del processo devono essere eseguite manualmente. L’approccio multifunzionale del sistema AQUIOS STEM permette di risparmiare tempo e contribuisce ad aumentare l'efficienza del processo in un laboratorio moderno.