In der biopharmazeutischen Produktion ist die Kontaminationskontrolle ein wesentlicher Bestandteil der Sicherung kritischer Qualitätsmerkmale (CQAs), die die Patientensicherheit gewährleisten. Die Prüfung auf Endotoxine, Mykoplasmen und Sterilität ist für Rohstoffe, die vorgelagerte Zellkultur und die nachgelagerte Reinigung erforderlich, um die Produktintegrität und die Patientensicherheit zu gewährleisten. Weltweit gelten in den Arzneibüchern spezifische Anforderungen für jeden Parameter, die grundlegende Kontrollpunkte in den Qualitätsstrategien für Bioprozesse darstellen.
Endotoxintest
Die Endotoxinkontrolle ist während des gesamten Bioprozesses vorgeschrieben, beginnend mit Rohstoffen wie Wasser für Injektionszwecke (WFI), Medienkomponenten und Hilfsstoffen. USP <85>, EP 2.6.14 und JP 4.01 definieren alle den aktuellen Goldstandard-Assay, das Limulus-Amöbozyten-Lysat (LAL), der validierte Methoden (Gel-Gerinnung, Trübungsmessung oder chromogene Methode) mit nachgewiesener Empfindlichkeit erfordert, um Ergebnisse unterhalb der festgelegten Endotoxingrenzwerte zu gewährleisten. Die EMA-Richtlinien empfehlen eine routinemäßige Überwachung während des Prozesses, um sicherzustellen, dass die Reinigungsschritte Endotoxine konsistent auf ein akzeptables Niveau entfernen. In der Vergangenheit war der Limulus-Amöbozyten-Lysat-Test (LAL) der Goldstandard für Endotoxintests. Der LAL-Test ist zwar empfindlich und gut etabliert, birgt jedoch mehrere Herausforderungen, darunter die Abhängigkeit von Tieren (Lysat von Pfeilschwanzkrebsen), Störungen durch Prozessmatrizen und Variabilität. Um diese Einschränkungen zu beheben, ersetzen rekombinante Faktor-C-Assays (rFC) zunehmend LAL in der Bioverarbeitung. rFC verwendet eine rekombinante Version des Gerinnungsenzyms von Pfeilschwanzkrebsen, wodurch kein tierisches Lysat mehr benötigt wird.
Zu den Vorteilen von rFC gehören:
- Nachhaltigkeit und Ethik: Es werden keine Pfeilschwanzkrebse gefangen, wodurch der Test umweltfreundlich ist.
- Matrixrobustheit: rFC-Tests sind oft weniger anfällig für Störungen durch komplexe Medien und Hilfsstoffe, wodurch der Bedarf an aufwendiger Probenvorbereitung reduziert wird.
- Konsistenz und Reproduzierbarkeit: Die rekombinante Produktion gewährleistet Chargenkonsistenz und zuverlässige Leistung über verschiedene Standorte und Produktionskampagnen hinweg.
Behörden wie die FDA und die EMA erkennen rFC nun als akzeptable Alternative zu LAL an, sofern die Gleichwertigkeit durch eine Methodenvalidierung nachgewiesen wird. In der modernen Bioverarbeitung unterstützt der Einsatz von rFC einen nachhaltigen Betrieb und gewährleistet gleichzeitig die für die Produktsicherheit erforderliche strenge Endotoxinkontrolle.
Mycoplasma-Test
Zellkulturbasierte Prozesse sind sehr anfällig für Mycoplasma, das über kontaminierte Rohstoffe (z. B. Rinderserum, Trypsin) oder durch Exposition des Bedieners/der Umgebung in vorgelagerten Prozessen eindringen kann. USP <63> und EP 2.6.7 verlangen, dass biologische Arzneimittel, die unter Verwendung von Säugetierzellen hergestellt werden, vor der Freigabe der Charge auf Mykoplasmen getestet werden (6,7). Klassische Tests nach Arzneibuchvorschriften umfassen 28-tägige Bouillon- und Agarkulturmethoden in Kombination mit Indikatorzell-Assays (DNA-Färbung). Die Leitlinien der FDA und der EMA lassen jedoch validierte Nukleinsäureamplifikationstechniken (NATs) als schnelle Alternativen zu, die eine frühere Erkennung während der vorgelagerten Verarbeitung ermöglichen und das Risiko einer großflächigen Kontamination verringern. Gemäß den Best Practices für die Bioprozessverarbeitung werden Mykoplasmentests nicht nur für den endgültigen Wirkstoff, sondern auch für Master-Zellbanken (MCB), Arbeitszellbanken (WCB) und während des Prozesses gewonnene Materialien durchgeführt.
Sterilitäts-Schnelltests
Die Sterilitätssicherung erstreckt sich über die gesamte Bioprozesskette. USP <71>, EP 2.6.1 und JP 4.06 schreiben Sterilitätstests für fertige Arzneimittel vor, entweder mittels Membranfiltration (bevorzugt für klare Lösungen und große Volumina) oder direkter Inokulation (verwendet für Produkte mit kleinem Volumen oder auf Ölbasis) mit einer Inkubationszeit von 14 Tagen (10–12). Für Rohstoffe wie WFI und Kulturmedien gelten vorgelagerte mikrobiologische Grenzwerte (USP <61>, <62>) (13,14). In der nachgelagerten Verarbeitung sind aseptische Filtration, Reinraumkontrollen und validierte Sterilisationsfilter (0,22 μm) erforderlich, um die Sterilitätssicherung aufrechtzuerhalten. Bei Arzneimitteln für neuartige Therapien (ATMPs) und biologischen Produkten mit kurzer Haltbarkeit kommen zunehmend schnelle mikrobiologische Methoden (RMMs) zum Einsatz, sofern sie als gleichwertig oder überlegen gegenüber den in der Pharmakopöe festgelegten Sterilitätstests validiert sind (15,16).
Fazit
Bei Rohstoffen, vorgelagerten und nachgelagerten Bioprozessen sind Endotoxin-, Mykoplasmen- und Sterilitätstests nach wie vor unverzichtbare CQAs. Die Vorschriften der Arzneibücher gewährleisten Konsistenz und Patientensicherheit, während sich weiterentwickelnde Schnellverfahren Effizienzsteigerungen ermöglichen, ohne die Compliance zu beeinträchtigen. Bei modernen Biologika und zellbasierten Therapien ist die Integration einer robusten Kontaminationskontrolle in jede Phase des Bioprozesses für die behördliche Zulassung und den therapeutischen Erfolg unerlässlich.
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