In-Process Bioburden Testing Of Pharmaceuticals: La storia dietro i dati

di Crystal M. Booth, PSC Biotech

Il test di bioburden in-process viene eseguito per analizzare le quantità e i tipi di microrganismi nel processo di produzione. Affinché i dati siano accurati, il metodo deve essere adeguatamente sviluppato e convalidato. L’andamento dei dati è utile perché può essere utilizzato per monitorare le tendenze negative, le fluttuazioni stagionali e anche la carica microbica sui filtri di sterilizzazione. Ma non è tutto. C’è spesso una storia con i dati – una storia che potrebbe raccontare la storia della causa più probabile durante un’indagine di fuori specifica e che potrebbe rivelare prove di contaminazione involontaria o biofilm incancreniti non rilevati.

Questo articolo esamina i test di bioburden in-process e l’importanza di stabilire dati accurati e monitorare regolarmente i dati per tendenze negative. Discute anche l’importanza di valutare i picchi di dati periodici e un ipotetico caso di studio in cui la valutazione di tali picchi di dati avrebbe potuto evitare un arresto completo della produzione.

Panoramica del test di bioburden in-processo

Il test di bioburden per i test in-processo dei farmaci è fondamentale per comprendere i tipi e le quantità di microrganismi nel prodotto durante il processo di produzione. Il test cerca batteri mesofili aerobi e funghi, e i dati risultanti danno un’indicazione preliminare della qualità del prodotto finale. Per esempio, si potrebbe dedurre dai dati risultanti che il prodotto finale non sarà adulterato con materiale microbico estraneo, sicuro per il consumatore e, potenzialmente, che il prodotto reagirà nel modo previsto.

Alcuni microrganismi possono avere un impatto negativo (cioè, ridurre o inattivare) l’attività dei prodotti e influenzare la salute dei pazienti.2 “Il monitoraggio della carica batterica dei componenti e dei prodotti farmaceutici durante il processo è un elemento essenziale del programma generale di controllo della contaminazione per un adeguato controllo del processo di sterilizzazione. “3

Il test di carica batterica è simile alla metodologia utilizzata nel test di enumerazione microbica discusso nella Farmacopea degli Stati Uniti (USP) <61>, Esame microbiologico dei prodotti non sterili: Test di conteggio microbico. La metodologia per il test di bioburden è comunemente modificata da USP <61>, USP <71> Test di sterilità, e dalle linee guida per il test dell’acqua, come USP <1231> Water for Pharmaceutical Purposes. Il test è un’aspettativa normativa che esiste da un po’ di tempo ed è menzionato nelle lettere di avvertimento della FDA. Alcuni documenti normativi e di guida generale applicabili sono i seguenti:

• Codice dei regolamenti federali (CFR) 21 CFR 211.113
• 21 CFR 211.165 (b)
• 21 CFR 211.84 (d)(6)
• USP Capitolo <1111> Esame microbiologico dei prodotti non sterili: Criteri di accettazione per preparazioni e sostanze farmaceutiche per uso farmaceutico
• USP Capitolo <1115> Controllo della carica batterica di sostanze e prodotti farmaceutici non sterili
• Guidance for Industry — Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing — Current Good Manufacturing Practice (Food and Drug Administration )
• Annex 1: EudraLex-The Rules Governing Medicinal Products in the European Union, Volume 4, Good Manufacturing Practice, Medicinal Products for Human and Veterinary Use, Part II: Basic Requirements for Active Substances used as Starting Materials
• FDA Compliance Program Guidance Manual 7356.002A, Chapter 56- Drug Quality Assurance, Sterile Drug Process Inspections, November 5, 2015
• Pharmaceutical Microbiology Manual, 2014- “ANSI/AAMI/ISO 11737-1:2006/(R)2011 sterilization of health care products – Microbiological methods – Part 1”

La riduzione del bioburden dovrebbe avvenire durante tutto il processo di produzione di prodotti sterili.1 Conoscere le specifiche della carica batterica durante il processo consentirà di semplificare il processo di sviluppo e convalida del metodo. A seconda del prodotto, alcune specifiche di bioburden possono essere stabilite in documenti guida, mentre altre devono essere calcolate o giustificate scientificamente in base al processo di produzione o ai dati storici. USP <1111> elenca alcuni criteri di accettazione per i prodotti non sterili, compresa la conta microbica aerobica totale (TAMC) e la conta totale combinata di lieviti e muffe (TYMC) raccomandate.

Alcune considerazioni quando si stabiliscono i regimi di test del bioburden dovrebbero includere il rischio per la qualità del prodotto, la posizione nel processo di produzione, il rischio per il paziente e il carico potenziale su qualsiasi filtro sterilizzante. USP <1229.3>, Monitoring of Bioburden, discute altre considerazioni, tra cui la variabilità nota del test, i dati precedenti, la dimensione del lotto, i materiali, il processo di produzione e le influenze ambientali.3 Queste considerazioni dovrebbero essere incluse nello sviluppo del metodo per il test di bioburden.

La corretta convalida del test di bioburden è essenziale per garantire che i risultati siano accurati. Inoltre, i microrganismi discutibili possono passare inosservati se i test non sono condotti o non sono adeguatamente convalidati, o se i dati ottenuti non sono adeguatamente controllati. Se i dati non sono controllati correttamente, ci potrebbe essere il rischio che i microrganismi possano proliferare nelle apparecchiature di produzione.

La storia dietro i dati

Rilevare precocemente le tendenze anomale e correggere la crescita microbica potrebbe potenzialmente far risparmiare denaro sugli sforzi di bonifica e prevenire il ritiro dei prodotti. I dati sulla bioburden e le tendenze dovrebbero essere valutati per determinare se i livelli rimangono appropriati nel tempo, e i picchi periodici nei dati dovrebbero essere valutati, anche se rimangono entro i limiti.1

Ci sono molteplici esempi di casi di studio che spiegano l’importanza di monitorare correttamente le tendenze e i dati sulla bioburden in-process. Il seguente ipotetico caso di studio segue l’azienda 1X mentre scopre la storia dietro i suoi dati di bioburden.

Caso di studio ipotetico

Molte strutture di produzione ottengono un picco occasionale del livello di allarme. La società 1X non era diversa. I dati di bioburden a monte del processo avevano una tendenza di bioburden di basso livello (la maggior parte delle volte <5 CFU/100 mL). Occasionalmente, si verificava un picco sopra il livello di allarme. A causa della velocità di produzione e del tempo di incubazione, gli allarmi di solito si autocorreggono prima che il laboratorio di microbiologia possa rispondere. Gli allarmi non hanno mai raggiunto la definizione dell’azienda di “tendenza avversa”, ovvero tre escursioni di allarme consecutive. Questo è continuato per molti anni, senza grandi indagini o preoccupazioni.

Un anno, dopo un lungo fine settimana, i microbiologi hanno letto più campioni giornalieri in una sola volta, come avevano fatto molte volte prima senza problemi. Ma questa volta, i conteggi erano fuori controllo, e fu lanciato un allarme. Man mano che un campione dopo l’altro usciva dal test, i conteggi venivano tracciati e seguivano una tendenza. La tendenza non solo era negativa e non riusciva ad autocorreggersi, ma il microrganismo era un microrganismo Gram-negativo produttore di endotossine. La produzione è stata interrotta e ne è seguita un’importante indagine.

Sono stati esaminati tutti i dati e le possibili cause, comprese le tendenze annuali e i programmi di manutenzione. Durante l’indagine, si è concluso che il laboratorio non ha violato alcuna SOP. Tutti i controlli di laboratorio sono rimasti sul posto, i dipendenti sono stati adeguatamente formati e il personale ha riferito che non si è verificato nulla di anomalo durante la raccolta dei campioni o il processo di analisi. Anche il personale di produzione e di manutenzione è stato adeguatamente formato e ha seguito le proprie procedure. Tutte le attrezzature erano calibrate in modo appropriato e funzionavano correttamente. L’attrezzatura di produzione era stata persino sottoposta a manutenzione di recente da un appaltatore assunto dal produttore dell’attrezzatura. Nulla sembrava fuori dall’ordinario.

Si è scoperto che la risposta si nascondeva nei dati sulla carica batterica. La sovrapposizione del programma di manutenzione ordinaria delle attrezzature e le tendenze della carica batterica hanno rivelato che ogni volta che c’era un evento di manutenzione, c’era un’escursione del livello di allarme che seguiva da vicino la manutenzione. Quando l’appaltatore è stato intervistato, è stato rivelato che avrebbe calibrato l’attrezzatura secondo la SOP, che includeva un lavaggio finale dell’acqua. L’appaltatore lasciava l’acqua nei tubi dell’attrezzatura perché il SOP non lo istruiva a rimuovere l’acqua.

I microbiologi avevano finalmente la loro causa probabile! Durante il tempo necessario al QA per rivedere i dati di calibratura e alla produzione per riprendere le attività di produzione, i microrganismi proliferavano nella piccola quantità di acqua lasciata nei tubi dell’attrezzatura. I microrganismi si riversavano poi nel flusso di prodotto a monte, causando un’occasionale escursione del livello di allarme che si autocorreggeva man mano che i tubi continuavano ad essere lavati dal flusso turbolento del prodotto. La lavorazione a valle rimuoveva e/o distruggeva i bassi livelli di microrganismi. Il prodotto finale avrebbe sempre superato tutte le specifiche dei test sul prodotto finale. Il monitoraggio di routine non indicava la formazione di un biofilm nei tubi dell’attrezzatura.

Durante l’arresto, la suite di produzione è stata completamente pulita, l’attrezzatura è stata smontata, i tubi dell’attrezzatura sono stati sostituiti e diversi lotti di prodotto sono stati respinti. Anche se la società 1X ha testato le endotossine, la sterilità e altri test di rilascio per garantire che il prodotto fosse sicuro ed efficace, non ha testato ogni potenziale sottoprodotto del microrganismo fuori specifica. Era più sicuro per i consumatori che la società 1X rifiutasse il prodotto piuttosto che rilasciare un prodotto che avrebbe potuto essere considerato adulterato con sostanze sconosciute.

Se i picchi periodici fossero stati valutati, la probabile causa avrebbe potuto essere identificata prima e la successiva perdita di prodotto e l’arresto completo della produzione avrebbero potuto essere evitati.

Conclusione

Il test di bioburden per i test in-process dei prodotti farmaceutici è fondamentale per comprendere i tipi e le quantità di microrganismi nel prodotto durante il processo di produzione. Il test è un requisito normativo ed è menzionato nelle lettere di avvertimento, nei documenti guida compendiali e nei regolamenti.

La riduzione del bioburden dovrebbe avvenire durante tutto il processo di produzione di prodotti sterili.1 Le specifiche del test possono essere utilizzate per semplificare lo sviluppo del metodo e gli studi di validazione. Le specifiche del bioburden possono essere stabilite da documenti guida o calcolate usando una giustificazione scientifica o dati storici. La corretta convalida del test del bioburden è essenziale per garantire che i dati generati siano accurati.

I dati e le tendenze della bioburden devono essere valutati per determinare se i livelli rimangono appropriati nel tempo, e devono essere valutati i picchi periodici nei dati, anche se rimangono entro i limiti.1 I dati non vengono raccolti solo perché è un requisito normativo, ma potrebbe esserci una storia nascosta nei dati che potrebbe far risparmiare all’azienda tempo e denaro e, in definitiva, proteggere il paziente.

1. Sandle, T. (2015) Assessing Process Hold Times for Microbial Risks: Bioburden ed endotossina. Istituto di tecnologia di convalida. September 30, 2015.
2. United States Pharmacopeia (USP) <1111> Microbiological Examination of Nonsterile Products: Acceptance Criteria for Pharmaceutical Preparations and Substances for Pharmaceutical Use
3. United States Pharmacopeia (USP) <1229.3> Monitoring of Bioburden

About the Author:

Crystal M. Booth, M.M, ha oltre 19 anni di esperienza nella microbiologia farmaceutica, lavorando in laboratori di garanzia della qualità, CDMO, R&D e controllo della qualità, comprese le start-up. Durante la sua carriera, ha sviluppato e convalidato metodi per antibiotici, prodotti ottici, creme topiche, unguenti topici, prodotti a dose solida orale, prodotti a dose liquida orale, prodotti veterinari, parenterali umani, vaccini, biologici, prodotti riempiti asetticamente e prodotti sterilizzati terminalmente. Questi metodi includono test dei limiti microbici, test delle endotossine batteriche, test del particolato, test di sterilità, convalide del sistema idrico farmaceutico, programmi di monitoraggio ambientale, convalide del recupero delle superfici, studi sull’efficacia dei disinfettanti, test della concentrazione minima inibitoria, test dell’efficacia antimicrobica, studi sul tempo di mantenimento e varie convalide delle attrezzature. Crystal ha conseguito la laurea in biologia alla Old Dominion University e il master in microbiologia alla North Carolina State University.