In-Process Bioburden Testing Of Pharmaceuticals: The Story Behind The Data

By Crystal M. Booth, PSC Biotech

Procesowe badanie obciążenia biologicznego jest wykonywane w celu analizy ilości i typów mikroorganizmów w procesie wytwarzania. Aby dane były dokładne, metoda musi być odpowiednio opracowana i zwalidowana. Trendowanie danych jest przydatne, ponieważ może być wykorzystane do monitorowania niekorzystnych trendów, wahań sezonowych, a nawet obciążenia mikrobiologicznego filtrów sterylizujących. Ale to nie wszystko. Z danymi często wiąże się jakaś historia — historia, która może opowiedzieć o najbardziej prawdopodobnej pierwotnej przyczynie podczas dochodzenia w sprawie niezgodności ze specyfikacją i która może ujawnić dowody nieumyślnego skażenia lub niewykryte ropiejące biofilmy.

Ten artykuł dotyczy testowania bioburdenów w procesie i znaczenia ustanowienia dokładnych danych oraz rutynowego monitorowania danych pod kątem niekorzystnych trendów. Omówiono również znaczenie oceny okresowych skoków danych oraz hipotetyczne studium przypadku, w którym ocena takich skoków danych mogła zapobiec całkowitemu zamknięciu produkcji.

Overview Of The In-Process Bioburden Test

Atest bioburdenowy do badania wewnątrzprocesowego farmaceutyków jest kluczowy dla zrozumienia typów i ilości mikroorganizmów w produkcie podczas procesu produkcyjnego. Badanie przesiewa tlenowe bakterie mezofilne i grzyby, a uzyskane dane dają wstępne wskazania dotyczące jakości produktu końcowego. Na przykład, z uzyskanych danych można wywnioskować, że produkt końcowy nie będzie zafałszowany obcym materiałem mikrobiologicznym, bezpieczny dla konsumenta i, potencjalnie, że produkt będzie reagował zgodnie z przeznaczeniem.

Niektóre mikroorganizmy mogą negatywnie wpływać (tj. zmniejszać lub inaktywować) na działanie produktów i wpływać na zdrowie pacjentów.2 „Monitorowanie bioburdenów w procesie produkcji składników farmaceutycznych i produktów jest istotnym elementem ogólnego programu kontroli zanieczyszczeń dla odpowiedniej kontroli procesu sterylizacji. „3

Test bioburdenowy jest podobny do metodologii stosowanej w teście oznaczania liczby drobnoustrojów omówionej w United States Pharmacopeia (USP) <61>, Microbiological Examination of Nonsterile Products: Microbial Enumeration Tests. Metodologia badania bioburdenowego jest powszechnie modyfikowana na podstawie norm USP <61>, USP <71> Sterility Tests oraz wytycznych dotyczących badania wody, takich jak USP <1231> Water for Pharmaceutical Purposes. Badanie jest oczekiwaniem regulacyjnym, które istnieje od pewnego czasu i jest wymieniane w listach ostrzegawczych FDA. Niektóre mające zastosowanie dokumenty regulacyjne i ogólne wytyczne są następujące:

• Code of Federal Regulations (CFR) 21 CFR 211.113
• 21 CFR 211.165 (b)
• 21 CFR 211.84 (d)(6)
• USP Rozdział <1111> Microbiological Examination of Nonsterile Products: Acceptance Criteria for Pharmaceutical Preparations and Substances for Pharmaceutical Use
• 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: 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, Rozdział 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”

Zmniejszanie bioburdenu powinno występować w całym procesie wytwarzania produktu sterylnego.1. Znajomość specyfikacji bioburdenu w trakcie procesu umożliwi usprawnienie procesu opracowywania i walidacji metod. W zależności od produktu, niektóre specyfikacje bioburdenów mogą być ustalone w dokumentach z wytycznymi, podczas gdy inne muszą być obliczone lub naukowo uzasadnione na podstawie procesu produkcyjnego lub danych historycznych. USP <1111> wymienia niektóre kryteria akceptacji dla produktów niesterylnych, w tym zalecaną całkowitą liczbę drobnoustrojów tlenowych (TAMC) i całkowitą połączoną liczbę drożdży i pleśni (TYMC).

Kilka rozważań przy ustalaniu reżimów testowania bioburdenów powinno obejmować ryzyko dla jakości produktu, umiejscowienie w procesie produkcyjnym, ryzyko dla pacjenta i potencjalne obciążenie filtrów sterylizujących. USP <1229.3>, Monitorowanie bioburdenów, omawia inne czynniki, w tym znaną zmienność testu, poprzednie dane, wielkość partii, materiały, proces produkcyjny i wpływy środowiskowe.3 Te czynniki powinny być uwzględnione podczas opracowywania metody badania bioburdenów.

Właściwa walidacja testu bioburdenów jest niezbędna do zapewnienia dokładności wyników. Ponadto, budzące zastrzeżenia mikroorganizmy mogą pozostać niewykryte, jeśli badania nie są przeprowadzane lub nie są właściwie zwalidowane, lub jeśli uzyskane dane nie są właściwie sprawdzone. Jeśli dane nie są odpowiednio sprawdzane, może istnieć ryzyko, że mikroorganizmy mogą rozmnażać się w sprzęcie produkcyjnym.

The Story Behind The Data

Wczesne wykrywanie nieprawidłowych trendów i korygowanie wzrostu drobnoustrojów może potencjalnie zaoszczędzić pieniądze na działaniach naprawczych i zapobiec wycofaniu produktu z rynku. Dane i trendy dotyczące bioburdenów powinny być oceniane w celu określenia, czy poziomy pozostają odpowiednie w czasie, a okresowe skoki w danych powinny być oceniane, nawet jeśli pozostają w granicach limitów.1

Istnieje wiele przykładów studiów przypadku, które wyjaśniają znaczenie prawidłowego monitorowania trendów i danych dotyczących bioburdenów w procesie. Poniższe hipotetyczne studium przypadku śledzi losy firmy 1X, która odkrywa historię kryjącą się za danymi dotyczącymi bioburdenów.

Hipotetyczne studium przypadku

Wiele zakładów produkcyjnych otrzymuje sporadyczne skoki poziomu alarmowego. Firma 1X nie była inna. Dane dotyczące bioburdenów w procesie miały tendencję do niskiego poziomu bioburdenów (przez większość czasu <5 CFU/100 mL). Sporadycznie pojawiał się skok powyżej poziomu alarmowego. Ze względu na szybkość produkcji i czas inkubacji alerty były zwykle korygowane samoczynnie, zanim laboratorium mikrobiologiczne zdążyło zareagować. Alerty nigdy nie były zgodne z obowiązującą w firmie definicją „niekorzystnego trendu”, czyli trzech kolejnych przekroczeń poziomu alarmowego. Taki stan rzeczy utrzymywał się przez wiele lat, bez większych dochodzeń czy obaw.

Jednego roku, po długim weekendzie, mikrobiolodzy odczytali wiele dziennych próbek za jednym razem, tak jak robili to wiele razy wcześniej bez żadnych problemów. Ale tym razem liczby wymknęły się spod kontroli i wszczęto alarm. W miarę jak próbka po próbce wychodziła z badania, liczebność była wykreślana i poddawana trendom. Trend był nie tylko niekorzystny i nie uległ samoregulacji, ale mikroorganizm był Gram-ujemnym mikroorganizmem wytwarzającym endotoksyny. Produkcja została wstrzymana i rozpoczęto szeroko zakrojone dochodzenie.

Zbadano wszystkie dane i możliwe przyczyny, w tym roczne trendy i harmonogramy konserwacji. Podczas dochodzenia stwierdzono, że laboratorium nie naruszyło żadnych SPO. Wszystkie kontrole laboratoryjne pozostały na miejscu, pracownicy zostali odpowiednio przeszkoleni, a personel nie zgłaszał żadnych nietypowych zdarzeń podczas procesu zbierania próbek lub analizy. Personel produkcyjny i konserwacyjny również został odpowiednio przeszkolony i postępował zgodnie ze swoimi procedurami. Cały sprzęt był odpowiednio skalibrowany i działał prawidłowo. Sprzęt produkcyjny był nawet ostatnio konserwowany przez wykonawcę wynajętego przez producenta sprzętu. Nic nie wydawało się odbiegać od normy.

Okazało się, że odpowiedź kryła się w danych dotyczących obciążenia biologicznego. Nałożenie na siebie harmonogramu rutynowej konserwacji sprzętu i trendów bioburdenowych ujawniło, że za każdym razem, gdy miała miejsce konserwacja, tuż za nią następował wzrost poziomu alarmowego. Kiedy przeprowadzono wywiad z wykonawcą, ujawniono, że kalibrował on sprzęt zgodnie z SPO, co obejmowało końcowe płukanie wodą. Wykonawca pozostawiłby wodę w rurach sprzętu, ponieważ SPO nie nakazywało mu jej usunięcia.

Mikrobiolodzy wreszcie mieli swoją prawdopodobną przyczynę! W czasie, jaki zajęło QA przejrzenie danych kalibracyjnych i ponowne rozpoczęcie działalności produkcyjnej, mikroorganizmy rozmnażały się w niewielkiej ilości wody pozostawionej w rurkach aparatury. Drobnoustroje przedostawały się do strumienia produktu, powodując sporadyczne przekroczenia poziomu alarmowego, które ulegały samoregeneracji, ponieważ rurki były wypłukiwane przez turbulentny przepływ produktu. Dalsza obróbka usunie i/lub zniszczy niskie poziomy mikroorganizmów. Produkt końcowy zawsze spełniał wszystkie specyfikacje testów produktu końcowego. Rutynowe monitorowanie nie wskazywało na tworzenie się biofilmu w rurkach sprzętu.

Podczas przestoju, zestaw produkcyjny został całkowicie oczyszczony, sprzęt zepsuty, rurki sprzętu zostały wymienione, a kilka partii produktu zostało odrzuconych. Chociaż Firma 1X przeprowadziła testy na endotoksyny, sterylność i inne testy na uwolnienie, aby zapewnić, że produkt jest bezpieczny i skuteczny, nie przeprowadziła testów na każdy potencjalny produkt uboczny mikroorganizmu poza specyfikacją. Dla konsumentów bezpieczniejsze było odrzucenie produktu przez Firmę 1X niż wypuszczenie produktu, który mógłby zostać uznany za zafałszowany nieznanymi substancjami.

Gdyby okresowe skoki zostały ocenione, prawdopodobna przyczyna mogłaby zostać zidentyfikowana wcześniej i można by zapobiec późniejszej utracie produktu i całkowitemu zamknięciu produkcji.

Wniosek

Badanie bioburdenowe w badaniach procesowych farmaceutyków jest kluczowe dla zrozumienia typów i ilości mikroorganizmów w produkcie podczas procesu produkcyjnego. Badanie to jest wymogiem prawnym i jest wymieniane w listach ostrzegawczych, dokumentach zawierających wytyczne i przepisach.

Zmniejszenie bioburdenu powinno mieć miejsce podczas całego procesu wytwarzania produktów sterylnych.1 Specyfikacje badania mogą być wykorzystane do usprawnienia rozwoju metod i badań walidacyjnych. Specyfikacje bioburdenów mogą być ustalone na podstawie dokumentów z wytycznymi lub obliczone przy użyciu uzasadnienia naukowego lub danych historycznych. Właściwa walidacja testu na obecność bioburdenów jest niezbędna do zapewnienia dokładności generowanych danych.

Dane i trendy dotyczące bioburdenów powinny być oceniane w celu określenia, czy poziomy pozostają odpowiednie w czasie, a okresowe skoki w danych powinny być oceniane, nawet jeśli pozostają w granicach limitów.1 Dane są zbierane nie tylko dlatego, że jest to wymóg regulacyjny, ale w danych może być ukryta historia, która może zaoszczędzić firmie czas i pieniądze, a ostatecznie chronić pacjenta.

1. Sandle, T. (2015) Assessing Process Hold Times for Microbial Risks: Bioburden and Endotoxin. Institute of Validation Technology. 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., ma ponad 19 lat doświadczenia w mikrobiologii farmaceutycznej, pracując w laboratoriach zapewnienia jakości, CDMO, badawczo-rozwojowych i kontroli jakości, w tym w firmach rozpoczynających działalność. W trakcie swojej kariery zawodowej opracowała i zwalidowała metody dla antybiotyków, produktów otulinowych, kremów miejscowych, maści miejscowych, produktów doustnych w postaci stałej, produktów doustnych w postaci płynnej, produktów weterynaryjnych, produktów pozajelitowych dla ludzi, szczepionek, leków biologicznych, produktów napełnianych aseptycznie i produktów sterylizowanych terminalnie. Metody te obejmują badania limitów mikrobiologicznych, badania endotoksyn bakteryjnych, badania cząstek stałych, badania sterylności, walidacje systemów wody farmaceutycznej, programy monitorowania środowiska, walidacje odzyskiwania powierzchni, badania skuteczności środków dezynfekcyjnych, badania minimalnego stężenia hamującego, badania skuteczności środków przeciwdrobnoustrojowych, badania czasu przechowywania i walidacje różnych urządzeń. Crystal uzyskała tytuł licencjata biologii na Old Dominion University oraz tytuł magistra mikrobiologii na North Carolina State University.

.