Screening NAT per HCV-RNA nei Centri Trasfusionali: organizzazione della Regione Marche e primi risultati Giovanna Salvoni, Barbara Tonnarelli, Donatella Domenella, Santa Masciandaro, Mario Piani Servizio di Immunoematologia e Medicina Trasfusionale, Azienda Ospedaliera Umberto I, Ancona Although the risk for transfusion-transmitted HCV infection is extremely low, there is still a small chance that blood donated by infected individuals before seroconversion can escape detection by current antibody-based assays. The application of nucleic acid amplification techniques (NAT) to blood screening has reduced the window period of infected donors. The aim of this study is to report the Marche Region organization about NAT testing and the preliminary results of the screening NAT in blood and blood products. Parole chiave: biologia molecolare, tecnologia NAT, virus epatite C, screening delle unità donate Key words: molecular biology, nucleic acid amplification technology, hepatitis C virus, screening of blood donations Introduzione I dati riportati dalla letteratura scientifica degli ultimi anni indicano come il rischio di trasmissione di malattie ad eziologia virale mediante terapia trasfusionale si sia enormemente ridotto ma non sia del tutto scomparso. Il rischio residuo di trasmissione durante le fasi precoci d'infezione (periodo finestra) è stato stimato in Europa, in uno studio del 1996 su 4.000.000 di donatori, pari a 1:48.000 per HCV, 1:65.000 per HBV e 1:1.000.000 per HIV con le tecniche di screening allora in uso1. Il rischio di trasmissione del virus dell'epatite B è legato sia a livelli di antigenemia così bassi che sfuggono ai kit di rilevazione dell'HBsAg, sia alla complessazione dell'antigene s con l'anticorpo specifico, sia alla presenza di mutanti del virus B. Al contrario, per il virus dell'epatite C il rischio è attribuibile principalmente al lungo periodo di tempo che intercorre dal Ricevuto: 5 giugno 2002 - Accettato: 12 luglio 2002 Corrispondenza: Dr.ssa Giovanna Salvoni Via Enrico Toti, 20 60123 Ancona momento di acquisizione dell'infezione alla comparsa degli anticorpi specifici. Le tecniche immunoenzimatiche oggi in uso, pur essendo dotate di elevata sensibilità e specificità, presentano limiti che sono propri della diagnosi di tipo indiretto, cioè basata sulla rilevazione di anticorpi specifici e non direttamente sui marcatori virali 2. Le tecniche di biologia molecolare sviluppate inizialmente nella ricerca di base, hanno trovato in poco tempo un largo impiego anche nella diagnostica di laboratorio, nella terapia e nel monitoraggio delle infezioni virali. Tra queste, le tecniche di amplificazione degli acidi nucleici (NAT) sono quelle attualmente più sensibili per una precoce diagnosi di infezione. Dopo l'introduzione della Polymerase Chain Reaction (PCR) sono state sviluppate altre tecniche di rilevazione degli acidi nucleici: Nucleic Acid Sequence-Based Amplification (NASBA), Transcription-Mediated Amplification (TMA), branched DNA signal amplification (bDNA), Ligase Chain Reaction (LCR) che hanno consentito, da una parte, la standardizzazione delle metodiche e la semplificazione delle procedure operative e, dall'altra, la loro semi-automazione che ne consente l' applicazione in attività di routine. In campo trasfusionale l'introduzione della ricerca di HCV-RNA direttamente nello screening delle unità di sangue e di emocomponenti, aumenta la sicurezza trasfusionale in quanto riduce sensibilmente il "periodo finestra" soprattutto per l'HCV3,4. Recenti studi americani hanno valutato il rischio residuo di trasmissione di HCV prima e dopo l'introduzione della NAT, utilizzando modelli matematici sviluppati da Lackritz e Schreiber che combinano l'incidenza delle sieroconversioni nei donatori al periodo finestra5. Inoltre, l'elevata sensibilità della tecnica permette di analizzare oltre che campioni in singolo, anche pool costituiti da campioni diversi6. In Italia il Decreto Ministeriale 29 marzo 1999 ha recepito le indicazioni dei competenti organismi europei LA TRASFUSIONE DEL SANGUE vol. 47 - num. 4 luglio agosto 2002 (443-446) 443 G Salvoni et al. (CPMP/BWP/390/97 e Farmacopea Europea), che stabilivano che a partire dal 1° luglio 1999, i farmaci plasmaderivati potessero essere prodotti solo da pool di plasma risultati non reattivi per HCV-RNA mediante tecniche di amplificazione degli acidi nucleici (NAT) utilizzando metodi validati dal Ministero della Sanità per specificità e sensibilità. L'applicazione del Decreto Ministeriale ha posto problemi di natura etica e medicolegale in considerazione del diverso livello di sicurezza trasfusionale tra i farmaci plasmaderivati e gli emocomponenti labili (piastrine, globuli rossi e plasma fresco congelato) non testati. Il Ministero della Sanità italiano ha emanato la Circolare n° 17 del 30 ottobre 2000, indirizzata agli Assessori alla Sanità delle Regioni (a statuto ordinario e speciale) e agli Assessori alla Sanità delle province autonome, su "Adeguamento dei livelli di sicurezza trasfusionale in presenza di metodiche atte alle indagini sui costituenti virali per HCV", nella quale veniva indicato il termine di un anno (dalla data della pubblicazione) per l'introduzione della ricerca di costituenti virali dell'HCV, mediante tecnica NAT sul sangue e sugli emocomponenti destinati ad uso trasfusionale. L'Istituto Superiore della Sanità ha affidato ad un gruppo di lavoro interno al Comitato Tecnico Scientifico l'incarico di condurre uno "Studio di Fattibilità" individuando il Centro Nazionale Trasfusione Sangue-Croce Rossa Italiana di Roma ed il Dipartimento Trasfusionale AVIS dell'Azienda Ospedaliera "S.Anna" di Torino7. Ad integrazione della precedente è seguita la Circolare n°14 del 19 dicembre 2001, dove il Ministero della Sanità ha provveduto alla definizione di importanti parametri. Metodi Al fine di garantire una reale economia di scala, il Servizio Sanità della Regione Marche, con delibera della Giunta Regionale n° 610 del 20/03/2001, ha individuato il laboratorio di riferimento regionale per l'esecuzione di test di biologia molecolare (NAT) per lo screening del virus dell'epatite C sulle unità di sangue donate, nel Servizio di Immunoematologia e Medicina Trasfusionale dell'Azienda Ospedaliera "Umberto I" di Ancona. Sulla base delle indicazioni fornite dalla Linea Guida disponibile sulle metodiche NAT destinate alla rilevazione di HCV-RNA in pool di plasma (PA/PH/OMCL 98/22), elaborata dall'European Network of Medicines Control Laboratories, sono stati valutati diversi aspetti organizzativi tra i quali: - strutturazione del laboratorio, anche ai fini della sua autorizzazione da parte degli esperti competenti; - validazione del laboratorio e degli operatori; - trattamento del campione dal momento del prelievo, 444 durante la conservazione, l'invio, il trasporto e fino all'esecuzione del test; - valutazione della opportunità di eseguire il test su pool (e sue dimensioni ottimali) o su singole unità; - gestione del risultato reattivo di un pool, con riferimento particolare ai componenti a scadenza più rapida (concentrati piastrinici); - valutazione dei costi in relazione alle diverse soluzioni organizzative adottate. Dopo avere individuato i locali, sono stati predisposti i laboratori rispettando la fondamentale suddivisione di due aree adeguatamente separate tra loro: zona preamplificazione e zona post-amplificazione per entrambe le tecnologie Polymerase Chain Reaction e Transcription Mediated Amplification (PCR e TMA). La temperatura all'interno dei laboratori viene mantenuta tra i 21 °C ed i 27 °C, e viene rispettato il corretto flusso unidirezionale di campioni ed operatori dalla zona di prealla zona di post-amplificazione e mai viceversa. I campioni vengono raccolti in provette PPT (Plasma Preparation Tube), identificate con lo stesso ID barcode della relativa unità del donatore (con la codifica UNI) e trasportati in opportuni contenitori refrigerati. Esiste un sistema regionale giornaliero di raccolta delle provette prelevate presso i Centri di Raccolta, che utilizza tre automobili. Abbiamo eseguito la validazione del laboratorio e degli operatori seguendo le linee guida del Consiglio d'Europa (PA/PH/OMCL (98) 22, DEF)8, definendo il limite di rilevamento (detection limit o cut-off) calcolato mediante opportuna analisi statistica (analisi dei probit), la robustezza della metodica ed al suo interno la cross-contaminazione. Il limite di rilevamento del nostro laboratorio è di 12,31 UI/mL con 95% confidence limit di 7,53 e 31,65. Per effettuare questa valutazione è stato utilizzato lo Standard Internazionale ISS 0498 che è una preparazione liquida di HCV-RNA di genotipo 1 preparata dal Laboratorio di Immunologia dell'Istituto Superiore di Sanità (gentilmente fornito dai Dott. Gentili, Dott. Pisani e coll.), al quale, a seguito di uno studio collaborativo internazionale9, è stato attribuito un titolo di 1.700 UI/mL. Materiali I due test utilizzati nel nostro laboratorio si basano uno sulla tecnologia TMA della Ditta Chiron Blood Testing (Emeryville, CA, USA) che si applica su campione singolo ed è in grado di rilevare simultaneamente la presenza di HCV-RNA ed HIV-1/RNA (kit Chiron Procleix TMA HIV-1/ HCV Assay), e l'altro sulla tecnologia rt-PCR della Ditta Roche Diagnostics SpA (Monza-Italia) con i kit Cobas Organizzazione per lo screening HCV-RNA nelle Marche Ampliscreen HCV v. 2.0 e Cobas Ampliscreen Multiprep, che sono stati registrati per l'applicazione su mini–pool e rilevano la presenza di HCV-RNA. La metodica rt-PCR si esegue di routine dal 5 novembre 2001 mentre la metodica TMA si esegue di routine dal mese di gennaio 2002. Nell'area di lavoro dedicata alla preparazione dei campioni vengono allestiti i pool (da 24 campioni) per l'esecuzione del test Roche, utilizzando il preparatore automatico Tecan Genesis, il cui software gestisce le liste di lavoro e l'abbinamento dei barcode dei campioni al barcode del pool. Il programma Amplipool della Ditta Themix Italia gestisce il risultato del pool e lo distribuisce ai campioni che ne fanno parte. In una seconda area di lavoro, dedicata alla preparazione dei campioni per l'esecuzione del test TMA della Ditta Chiron, un altro Tecan Genesis dispensa automaticamente i campioni all'interno delle Ten Tube Units (TTU). Le fasi analitiche sono state rispettate alla lettera per entrambe le metodiche. Risultati Il numero dei campioni pervenuti al nostro laboratorio nel periodo 1/11/2001-31/1/2002 sono stati 17.960, di cui 16.860 sono stati analizzati con metodica rt-PCR (PCR di retrotrascrizione) ed i restanti 1.100 con metodica TMA. I risultati relativi alle sedute analitiche sono riportati in tabella I e tabella III per la Ditta Roche, in tabella II e tabella III per la Ditta Chiron. La validazione della seduta analitica per entrambi i test è basata sulla corrispondenza dei risultati dei calibratori, dei controlli negativi e positivi, del run control e sulla valutazione del numero dei campioni invalidi (inferiore al 10%). La validazione del singolo risultato è basata sulla reattività del controllo interno. I risultati vengono inseriti per via informatica al sistema gestionale centrale per la validazione biologica delle unità, mentre i risultati relativi alle donazioni eseguite presso gli altri Servizi/Centri Trasfusionali della Regione Marche vengono inviati automaticamente al nostro server del Centro Regionale di Coordinamento e Compensazione il quale, grazie ad un programma applicativo, smista i risultati ai centri corrispondenti (codifica UNI dei codebar) ed invia i risultati per posta elettronica. Discussione I test di amplificazione degli acidi nucleici aprono oggi una nuova era tecnologica nel campo della sicurezza dei prodotti destinati alla terapia trasfusionale. Entrambe le tecnologie TMA Chiron e rt-PCR Roche oggi disponibili per lo screening delle unità donate sono adatte ad essere Tabella I: risultati riguardanti lo screening rt-PCR della Ditta Roche rt-PCR n° sedute analitiche eseguite n° sedute analitiche invalide n° pool analizzati (da 24 campioni) n° pool invalidi (da 24 campioni) 83 2 (2.4%)* 742 14 (1.8%)** * 1) problema tecnico dello strumento Cobas Amplicor 2) problema tecnico della centrifuga refrigerata ** Controllo interno non reattivo Tabella II: risultati riguardanti lo screening TMA della Ditta Chiron TMA n° sedute analitiche eseguite n° sedute analitiche invalide n° campioni analizzati n° campioni invalidi 6 1 (16%)* 1.100 83(7.5%) * problema tecnico del luminometro Tabella III: risultati Ditta Roche e Chiron n° pool (rt-PCR)- campioni (TMA) inizialmente reattivi n° pool/ campioni falsi positivi n° campioni confermati reattivi rt-PCR TMA 1 4 0 1 4 0 applicate nei laboratori trasfusionali. Ogni Servizio Trasfusionale può scegliere la tecnologia più adatta alla propria realtà in funzione del carico di lavoro, del personale dedicato, delle dimensioni del laboratorio, della organizzazione interna, dei tempi di raccolta e di validazione. Sembra evidente, comunque, che per garantire economia di scala, riproducibilità analitica e affidabilità del dato, sia utile centralizzare la procedura NAT presso strutture adeguatamente automatizzate, attrezzate (è indispensabile una dotazione di back up della strumentazione), in cui gli operatori siano adeguatamente formati e "validati"10. Nelle stesse strutture il laboratorio deve essere organizzato in modo tale che le aree di lavoro siano attentamente suddivise al fine di evitare i rischi di contaminazione degli ambienti e della strumentazione. La centralizzazione, tuttavia, pone problemi organizzativi notevoli, quali la realizzazione di una rete di trasporto e di un adeguato supporto informatico per la gestione delle informazioni e per il trasferimento dei risultati. Ovviamente, l'introduzione del test NAT rappresenta una attività aggiuntiva alle preesistenti e necessita di risorse umane, tecnologiche e strutturali e, pertanto, di investimenti economici. A tutt'oggi, la legislazione italiana prevede solo l'applicazione delle metodiche NAT per la rilevazione dell'HCV-RNA, ma è 445 G Salvoni et al. ipotizzabile che in un immediato futuro la tecnologia di amplificazione degli acidi nucleici possa essere allargata alla rilevazione simultanea dell'HIV1-RNA e dell'HBV-DNA come già avviene in altri Paesi Europei11-13. Per quanto riguarda la nostra Regione, la mancanza di un Server Web regionale impedisce il rapido trasferimento dei dati, strutturati in modo tale da poter essere importati dai sistemi gestionali periferici. La strutturazione di questo Server Web è attualmente in corso, allo scopo di supportare, come portale, l'insieme delle funzioni specifiche dei Servizi e Centri Trasfusionali, quali il registro regionale dei donatori e le schede di raccolta dati per la stima della prevalenza delle infezioni trasmissibili con la trasfusione di sangue (sorveglianza epidemiologica). - validazione del laboratorio e degli operatori; trattamento del campione dal momento del prelievo, durante la conservazione, l'invio, il trasporto e fino all'esecuzione del test; - esecuzione del test su pool (e sue dimensioni ottimali) o su singole unità; - sequenze organizzative del risultato reattivo di un pool legato ai tempi di validazione delle unità con riferimento particolare ai componenti a scadenza più rapida (concentrati piastrinici); - valutazione dei costi in relazione alle diverse soluzioni organizzative adottate. Nella nostra presentazione vengono riportati i risultati della nostra attività di screening sulle unità donate nella Regione Marche nei primi tre mesi. Ringraziamenti Bibliografia Si ringrazia il personale di tutte le Strutture Trasfusionali della Regione Marche per la fattiva collaborazione prestata alla risoluzione dei problemi organizzativi. Si ringraziano, inoltre, il Dr. G. Gentili ed il Dr. G. Pisani del Laboratorio di Immunologia dell'Istituto Superiore di Sanità di Roma, per avere cortesemente fornito gli standard ISS 0498 ed ISS HC indispensabili per la validazione del laboratorio, degli operatori e per la preparazione del run control. Riassunto A seguito del Decreto Ministeriale 29 marzo 1999, il Ministero della Sanità Italiano ha emanato la Circolare n°17 del 30 ottobre 2000 indirizzata agli Assessori alla Sanità delle Regioni (a statuto ordinario e speciale) e agli Assessori alla Sanità delle province autonome su "Adeguamento dei livelli di sicurezza trasfusionale in presenza di metodiche atte alle indagini sui costituenti virali per HCV" nella quale veniva indicato il termine di un anno (dalla data della pubblicazione) per l'introduzione della ricerca di costituenti virali dell'HCV, mediante tecnica NAT sul sangue e gli emocomponenti destinati ad uso trasfusionale. Al fine di garantire una reale economia di scala, il Servizio Sanità della Regione Marche, con delibera della Giunta Regionale n° 610 del 20/3/2001, ha individuato il laboratorio di riferimento regionale per l'esecuzione di test di biologia molecolare (NAT) per lo screening del virus dell'epatite C nelle unità di sangue donate, nel Servizio di Immunoematologia e Medicina Trasfusionale dell'Azienda Ospedaliera "Umberto I" di Ancona. L'introduzione della NAT ha comportato l'impiego di risorse aggiuntive e la necessità di valutare diversi aspetti organizzativi tra i quali: - strutturazione e organizzazione del laboratorio anche ai fini della sua autorizzazione; 446 1) Schreiber GB, Bush MP, Kleinman SH et al.: The risk of transfusion-transmitted viral infection. N Engl J Med, 334, 1685, 1996. 2) Krajden M.: Hepatitis C virus diagnosis and testing. Can J Public Health, 91 Suppl 1: S34-9, S36-42, 2000. 3) Lee HH, Allain JP: Genomic screening for blood-borne viruses in transfusion setting. Vox Sang, 74 (suppl 2), 119, 1998. 4) Roth WK, Weber M, Seifried E: Feasibility and efficacy of routine PCR screening of blood donation for hepatitis C virus, hepatitis B virus, and HIV-1 in a blood–bank setting. Lancet, 353, 359, 1999. 5) Bush MP, Kleinman SH: Nucleic acid amplification testing of blood donors for transfusion-transmitted infectious disease. Transfusion, 40,143, 2000. 6) Flanagan P, Barbara J: PCR testing of plasma pools: from concept to reality. Transf Med Reviews, 13, 164, 1999. 7) Miceli M, Ghiazza P, Mannella E et al.: Risultati dello studio di fattibilità per l'applicazione delle tecniche NAT allo screening del sangue. Rapporti ISTISAN 00/32. 8) Guidelines for Validation of Nucleic acid Technology (NAT) for the detection of hepatitis C virus (HCV) RNA in plasma pools. European Network of Official Medicines Control Laboratories. Council of Europe, January 1999. 9) Saldanha J, Heath A, Lelie N et al.: Calibration of HCV working reagents for NAT assay against the HCV International Standard. Vox Sang, 78, 217, 2000. 10) Saldanha J: Validation and standardisation of nucleic acid amplification technology (NAT) assay for the detection of viral contamination of blood and blood products. J Clin Virol, 20, 7, 2001. 11) Cardoso MS, Koerner K, Kubanek B: Mini-pool screening by nucleic acid testing for hepatitis B virus, hepatitis C virus and HIV: preliminary results. Vox Sang, 38, 905, 1998. 12) Sun R, Shillimg W, Jayaker H et al.: Simultaneous extraction of hepatitis C virus (HCV), hepatitis B virus (HBV) and HIV-1 from plasma and detection of HCV-RNA by a reverse transcryptasepolymerase chain reaction assay designed for screening pooled units of donated blood. Transfusion, 39, 1111, 1999. 13) Benjamin RJ: Nucleic acid testing: update and applications. Semin Hematol, 38, 11, 2001.