医薬品の工程内バイオバーデンテスト(In-Process Bioburden Testing Of Pharmaceuticals): The Story Behind The Data

By Crystal M. Booth, PSC Biotech

In-process bioburden testingは、製造工程における微生物の量と種類を分析するために実施されるものです。 正確なデータを得るためには、メソッドを適切に開発し、バリデートする必要があります。 データの傾向分析は、不利な傾向、季節変動、さらには滅菌フィルター上の微生物負荷の監視に使用できるため、有用である。 しかし、それだけではありません。 それは、規格外品の調査において最も可能性の高い根本原因を語る物語であり、不注意による汚染や未検出の化膿したバイオフィルムの証拠を明らかにする物語です。

この記事では、インプロセス生物負荷試験と正確なデータの確立および有害傾向の日常的なモニタリングの重要性について説明します。 また、定期的なデータスパイクの評価の重要性と、そのようなデータスパイクの評価によって完全な製造停止を防ぐことができたという仮想ケーススタディについても説明します。

インプロセス バイオバーデン試験の概要

医薬品のインプロセス試験用バイオバーデンアッセイは、製造プロセス中の製品内の微生物の種類と量を把握する上で中心となるものです。 好気性好中球性細菌と真菌をスクリーニングし、得られたデータから最終製品の品質を事前に把握することができる。 例えば、最終製品に異物が混入していないこと、消費者にとって安全であること、そして潜在的には、製品が意図したとおりに反応することが、結果のデータから推測できます。

特定の微生物は製品の活性に悪影響を与え（すなわち、減少または不活性化）、患者の健康に影響することがあります2。 “医薬品成分および製品の工程内バイオバーデンのモニタリングは、適切な滅菌工程管理のための汚染管理プログラム全体の必須要素である “3

バイオバーデン測定は、米国薬局方（USP）<61>, Microbiological Examination of Nonsterile Productsで議論されている微生物列挙試験に利用されている方法と同様である。 微生物菌数試験 バイオバーデンテストの方法は、一般的にUSP <61>, USP <71> Sterility Tests、およびUSP <1231> Water for Pharmaceutical Purposesなどの水試験ガイドラインから変更されます。 アッセイは以前から存在する規制上の期待であり、FDAの警告書にも記載されている。 3681>

• Code of Federal Regulations (CFR) 21 CFR 211.113
• 21 CFR 211.165 (b)
• 21 CFR 211.84 (d)(6)
• USP Chapter <1111> Microbiological Examination of Nonsterile Products.Instrumented Microbiology Examination (USP)の一部。 4081>
• USP Chapter <1115> Bioburden Control of Nonsterile Drug Substances and Products
• Guidance for Industry — Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing — Current Good Manufacturing Practice (Food and Drug Administration )
• Annex 1.無菌製剤と医薬品用物質についての審査基準
• USP Chapter [3852>1111> Biosburden Control of Nonsterile Drug Substances and Products 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”

バイオバーデンの低減は無菌製品の製造工程を通して行われるべきです1。 工程内のバイオバーデン仕様を知ることで、メソッド開発およびバリデーションプロセスの合理化が可能になります。 製品によっては、バイオバーデン仕様がガイダンス文書で定められているものもあれば、製造工程や過去のデータに基づいて計算したり、科学的に正当化したりしなければならないものもあります。 USP <1111> は、推奨される好気性微生物総数（TAMC）および酵母とカビの合計数（TYMC）など、非無菌製品の受け入れ基準をいくつか挙げています。

バイオバーデンテスト体制を確立する際に考慮すべき点は、製品の品質に対するリスク、製造工程における位置、患者に対するリスク、および滅菌フィルターへの潜在的な負荷が含まれます。 USP <1229.3>, Monitoring of Bioburden では、アッセイの既知の変動性、過去のデータ、バッチサイズ、材料、製造工程、および環境の影響など、その他の検討事項が述べられています3。 また、試験が実施されなかったり、適切にバリデーションされなかったり、得られたデータが適切に吟味されなかったりした場合、好ましくない微生物が検出されない可能性がある。 データが適切に精査されない場合、製造装置内で微生物が増殖する危険性がある。

The Story Behind The Data

異常な傾向を早期に発見し、微生物の増殖を修正することは、修復作業におけるコストの削減や製品リコールを防止できる可能性があります。 バイオバーデンデータと傾向を評価して、時間が経ってもレベルが適切かどうかを判断し、データの定期的なスパイクは、制限内に収まっていても評価する必要があります1

傾向および工程内のバイオバーデンデータを正しく監視することの重要性を説明するケーススタディが複数あります。 次の仮想ケーススタディでは、バイオバーデンデータの背後にあるストーリーを発見する1X社を追います。

仮想ケーススタディ

多くの製造施設では、時折、警告レベルが急上昇することがあります。 1X 社も例外ではありませんでした。 工程内の上流バイオバーデン・データには、低レベルのバイオバーデン（ほとんどの場合、<5 CFU/100 mL）の傾向がありました。 時折、警告レベルを超えるスパイクが発生することがありました。 製造速度と培養時間の関係で、アラートは通常、微生物学研究室が対応する前に自己修正されます。 このアラートは、同社が定義する「有害な傾向」に当たることはなく、3回連続してアラートが発生した。 この状態は何年も続き、大きな調査や懸念はありませんでした。

ある年、長い週末の後、微生物学者は、これまで何度も行ってきたように、複数の日次サンプルを一度に読み、何の問題もありませんでした。 しかしこの時、カウントが制御不能になり、アラームが発せられたのです。 検体が次々と検査から外れる中、カウントはプロットされ、トレンドが示された。 その傾向は、自己修正できないばかりか、グラム陰性エンドトキシンを産生する微生物であった。 製造は中止され、大規模な調査が行われた。

毎年の傾向やメンテナンスのスケジュールなど、すべてのデータと考えられる原因を調査した。 調査の結果、研究所はいかなるSOPにも違反していないとの結論に達した。 研究所の管理はすべて適切に行われ、従業員は適切な訓練を受けており、担当者はサンプル採取や分析の過程で通常とは異なることは何も起きていないと報告しています。 製造およびメンテナンス担当者も適切な訓練を受け、その手順に従っていました。 すべての機器は適切に校正され、正しく機能していた。 生産設備は最近、設備メーカーに雇われた業者によってメンテナンスされたばかりでした。 3681>

その答えは、バイオバーデン・データの中に隠されていることが判明した。 機器の定期メンテナンスのスケジュールとバイオバーデンの傾向を重ね合わせると、メンテナンスが行われるたびに、そのすぐ後に警告レベルの逸脱があることがわかりました。 請負業者にインタビューを行ったところ、SOPに従って装置の校正を行っており、その中には最終的な水洗も含まれていたことが明らかになりました。 この業者は、SOPに水を取り除く指示がなかったため、装置のチューブに水を入れたままにしていた。

微生物学者たちは、ついにその原因を突き止めたのです! 品質保証部が校正データを確認し、生産部門が生産活動を再開するまでの間に、装置用チューブに残されたわずかな水の中で微生物が増殖していたのだ。 この微生物は上流の製品流に流れ込み、時折警告レベルを逸脱することがありましたが、チューブが製品の乱流によって洗い流され続けるため、自己修正されました。 下流工程では、低レベルの微生物が除去・破壊されます。 最終製品は常に最終製品試験の仕様に適合していた。 定期的なモニタリングでは、装置のチューブにバイオフィルムが形成されていることは示されませんでした。

シャットダウン中、製造室は完全に清掃され、装置は分解され、装置のチューブが交換され、いくつかの製品のロットが不合格となりました。 1X社は、製品の安全性と有効性を確保するために、エンドトキシン、無菌性、その他の放出試験を行ったが、規格外微生物の潜在的な副産物すべてを試験したわけではない。 1X社は、未知の物質が混入したと考えられる製品をリリースするよりも、製品を拒否する方が消費者にとって安全であった。

定期的なスパイクを評価していれば、より早い段階で推定原因を特定でき、その後の製品損失と完全な製造停止を防ぐことができたかもしれない。

結論

医薬品の工程内試験におけるバイオバーデン試験は、製造工程における製品中の微生物の種類と量を理解するための中心的なものである。 同試験は規制要件であり、警告書、コンペンディアルガイダンス文書、および規制で言及されている。

バイオバーデンの低減は、無菌製品の製造プロセス全体を通じて行われるべきです。1 測定法の仕様は、方法の開発とバリデーション試験の効率化に利用できます。 バイオバーデンの仕様は、ガイダンス文書から確立することも、科学的正当性や過去のデータを用いて算出することも可能です。 バイオバーデンアッセイの適切なバリデーションは、生成されたデータが正確であることを保証するために不可欠である。

バイオバーデンデータと傾向を評価し、時間が経過してもレベルが適切かどうかを判断し、データの定期的なスパイクは、たとえ制限内に収まっていても評価する必要があります1。データは規制要件であるため収集されているだけでなく、データの中に、企業の時間とお金を節約でき、最終的に患者を保護するストーリーが隠れているかもしれません

1. Sandle, T. (2015) Assessing Process Hold Times for Microbial Risks.は、バイオバーデンアッセイを使用したプロセスホールド時間を評価するものです。 バイオバーデンとエンドトキシン。 バリデーション技術研究所. 2015.9.30.
2. United States Pharmacopeia (USP) <1111> Microbiological Examination of Nonsterile Products(非無菌製品の微生物学的検査)。 Acceptance Criteria for Pharmaceutical Preparations and Substances for Pharmaceutical Use
3. United States Pharmacopeia (USP) <1229.3> Monitoring of Bioburden

著者について：

Crystal M. Booth, M.M.., は、医薬品微生物学の分野で19年以上の経験を持ち、スタートアップ企業を含む品質保証、CDMO、R&D、品質管理研究所で勤務してきました。 この間、抗生物質、耳鼻科製品、外用クリーム、外用軟膏、経口固形剤、経口液剤、動物用医薬品、ヒト用非経口剤、ワクチン、生物製剤、無菌充填製品、最終滅菌製品に関するメソッドの開発およびバリデーションを行った。 これらの方法には、微生物限度試験、細菌エンドトキシン試験、微粒子試験、無菌試験、製薬用水システムバリデーション、環境モニタリングプログラム、表面回収バリデーション、殺菌効果試験、最小阻害濃度試験、抗菌効果試験、保持時間試験、各種機器バリデーションが含まれます。 オールドドミニオン大学で生物学の学士号を取得し、ノースカロライナ州立大学で微生物学の修士号を取得しています

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