Bioburden - Fragen und Antworten zur biopharmazeutischen Herstellung

Die Bioburden-Kontrolle spielt inzwischen in verschiedenen Bereichen der pharmazeutischen bzw. biopharmazeutischen Herstellung und Qualitätskontrolle eine Rolle. Zum einen durch das  Kapitel <1115> "Bioburden Control of Nonsterile Drug Substances and Products" der USP, das dieses Thema Bioburden in den Fokus der Arzneimittelhersteller nimmt und Schwerpunkte bei der Kontrolle der mikrobiellen Populationen während des gesamten Produktionszyklus von Hilfsstoffen, Wirkstoffen und Fertigarzneimitteln hat.

Zum anderen ist "Bioburden" auch ein Thema der sterilen Herstellung. Anhang 1 des europäischen GMP-Leitfadens fordert: "Die biologische Belastung sollte vor der Sterilisation überwacht werden. Es sollten Arbeitsgrenzwerte für die Kontamination unmittelbar vor der Sterilisation festgelegt werden, die sich auf die Effizienz des anzuwendenden Verfahrens beziehen. Der Bioburden-Test sollte für jede Charge durchgeführt werden, sowohl für aseptisch abgefüllte Produkte als auch für endsterilisierte Produkte." (Übers. der Red.)

Außerdem wird die Bioburdenprüfung für Medizinprodukte, die in den USA hergestellt oder verwendet werden, durch Titel 21 des Code of Federal Regulations und weltweit durch ISO 11737 geregelt.

Hintergrund

Darauf basierend hatte die ECA Academy dieses Thema in einer speziellen Workshop-Sitzung augegriffen, um es aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten und Informationen über den rechtlichen Hintergrund sowie praktische Beispiele und Strategien für die Bioburden-Kontrolle zu liefern. Pharmakopöe-Experten, Vertreter der pharmazeutischen Qualitätskontrolle und Prüflaboratorien stellten die wichtigsten Informationen zusammen und zeigten die Herausforderungen der Bioburden-Kontrollstrategie und die Umsetzung einer angemessenen Kontrolle in Unternehmen auf.

Aus den Fragen, die während dieses Workshops aufkamen, stellten die Experten eine erste Q&A-Sammlung zusammen. Dieses erste Q&A betrifft die  "Biopharmazeutische Herstellung", zusammengestellt vom Vorsitzenden der ECA-Arbeitsgruppe Pharmazeutische Mikrobiologie, Sven Deutschmann, Roche Diagnostics, und von Sebastian Thoelken von der Novartis Pharma Stein AG. In dieser News finden Sie einen ersten Ausschnitt aus diesem Q&A Dokument, das folgende Bereiche umfasst:

• Bioburden-Tests - Richtlinien und Vorschriften
• Mikrobielle Kontrollstrategie für die biopharmazeutische Produktion
• Bioburden für Sterilbetriebe
• Bewertung von Bioburden-Exkursionen in nicht sterilen biologischen Herstellungsprozessen

Fragen und Antworten

Frage:
(i) "Was ist die untere Spezifikation für einen Bioburden? Ist ein Bioburden mit einer Spezifikation von weniger als 1 realistisch? (aufgrund der Umgebung, der Verbrauchsmaterialien und der Ausrüstung des Tests)? Was sollte also die untere Spezifikation sein? Weniger als 3? Weniger als 5?" 
(ii) "Bezüglich der Grenzwerte für die Keimbelastung: Proben aus der Drug Substance
-Produktion der Klassen D, C und B werden aseptisch entnommen und in einem nicht klassifizierten mikrobiologischen Labor analysiert. Gelegentlich können ein paar Kolonien auf den Platten wachsen, die als Sekundärkontamination von der Probenahme oder der Handhabung herrühren. Ist es in diesem Fall sinnvoll, einen Grenzwert für die Keimbelastung von <1 KBE/10 mL festzulegen, oder was würden Sie empfehlen?
Antwort: Es wird eine stufenweise Abstufung der Grenzwerte festgelegt. Engere Grenzwerte werden näher am Ende des Prozesses mit ≤ 10 KBE/10 mL festgelegt, wenn die Drug Substance/der Wirkstoff eingefroren wird.

Frage:
(i) "Haben Sie für jede definierte Probenahmestelle einen Eignungstest für die Bioburdenmethode durchgeführt? Oder haben Sie einen Ansatz gewählt, der auf einer Worst-Case-Probe basiert (Wahrscheinlichkeit, dass das Zwischenprodukt / der Puffer den Test stört), um einige andere Schritte abzudecken und den Aufwand für die Methodeneignungsprüfung auf der Grundlage einer Risikobewertung zu verringern?"
(ii) "Behörden und Inspektoren - inwieweit erwarten sie eine Überwachung der Kontrolle der Keimbelastung im gesamten Prozess Puffer/Arzneimittel/Arzneimittelprodukt, ist dies alles risikobasiert?"
Antwort: Ja, für jede definierte Probenahmestelle wird ein Methodeneignungstest durchgeführt. Bei der Festlegung der Probenahmestellen wird ein risikobasierter Ansatz verwendet, bei dem u. a. Folgendes berücksichtigt wird: (i) die Konfiguration der Prozessausrüstung, einschließlich der Platzierung von Filtern zur Reduzierung der mikrobiologischen Belastung, um mögliche blinde Flecken bei der Erkennung von Verunreinigungen zu vermeiden, oder (ii) offene Verarbeitungsschritte und die umgebende Umgebung oder (iii) die potenziellen Auswirkungen von Konditionierungsschritten (z. B. extreme pH-Einstellungen oder Zugabe von Säuren oder Detergenzien) zur Inaktivierung potentieller virologischen Belastungen oder (iv) die wachstumsfördernde Fähigkeit des Prozesspools.

Frage: "Sollten Puffer, die steril gefiltert angeliefert werden, vor der Verwendung in der Produktion auf Bioburden getestet werden? Oft wird doch bereits auf Endotoxine getestet."
Antwort: Es gibt keine Spezifikationen oder Vorgaben, die dies vorschreiben. Wenn die Sterilität des Puffers zwingend vorgeschrieben ist, dann sollte dies auch durch Zertifikate oder Tests nachgewiesen werden.

Frage:
(i) "Sollte es Warngrenzen für alle Bioburden In-Prozess-Kontrollen (IPCs) aus der aseptischen Produktion geben?"
(ii) "Empfehlen Sie für die aseptische Produktion in Reinräumen der Klasse C-D weiterhin Aktionsgrenzen (AG) für alle IPC-Schritte? Oder sind Warngrenzen (WG) für IPC-Schritte nur bei aseptischer Produktion in Klasse A-B erforderlich?"
Antwort: (i) Ja. (II) Es sind AG und WG für alle IPC-Stufen erforderlich.

Frage: "Können Prozesse der pH-Behandlung des Pools (wie die Virusinaktivierung) das Vorhandensein von Bioburden oder Endotoxinen darin verschleiern? Ich meine, ist es möglich, dass Bioburden in der Bioburden-Analyse in einer Probe des Pools vor der Durchführung der viralen Inaktivierung aber nicht nach der Beendigung der viralen Inaktivierung nachgewiesen wird?"
Antwort: Ja - die potenziellen Auswirkungen von Konditionierungsschritten (z. B. extreme pH-Einstellungen oder Zugabe von Lösungsmitteln/Detergenzien) auf die potenzielle Inaktivierung mutmaßlicher Keime müssen bei der Festlegung der Probenahmestellen berücksichtigt werden.

Frage: "Nehmen Sie immer Proben und testen Sie auf Endotoxine parallel zu Bioburden? Wenn nicht, warum?" (Anmerkung: ausdrückliche Frage an den Kollegen von Novartis zu desssen Vortrag zur Drug Product-Herstellung)
Antwort: In den meisten Fällen werden beide IPCs parallel bemustert (Eine Ausnahme kann zum Beispiel der Ausschluss eines "Low Endotoxin Recovery"-Effekts (Maskierung von Endotoxinen durch z. B. spezielle Pufferkompositionen) sein, durch den die Notwendigkeit für eine parallele Testung auf Endotoxine in bestimmten Prozessabschnitten ggf. nicht mehr gegeben ist). Anmerkung: In der EMA-GUIDELINE ZUR STERILISIERUNG VON ARZNEIMITTEL, WIRKSTOFF, EXZIPIENT UND PRIMÄRBEHÄLTER wird nicht gefordert, vor der Sterilfiltration auf Endotoxine zu testen. Es wird lediglich eine Bioburden-Kontrolle verlangt.

Frage: "Wenn Warn- und Aktionsgrenzen für alle IPC-Schritte erforderlich sind, gilt dies dann für alle Produktphasen (Phase I-III, PPQ und kommerziell)? Und wie legt man diese Grenzen für die Phasen I-III und PPQ fest, wenn nur eine geringe Anzahl von Chargen produziert wurde?"
Antwort: Ja. Vorläufige Grenzwerte werden während der Entwicklung verwendet, bis genügend historische Daten vorliegen. Alternativ können für Produkte, die nur selten hergestellt werden (z. B. in der Entwicklung), Daten aus ähnlichen Verfahren verwendet werden.

Frage: "Da im Rahmen der Drug Product-Produktion die Bioburden-Probe vor der Sterilisation durch Filtration entnommen wird, ist das Produkt noch nicht steril, so dass einige Inspektoren wollen, dass wir alle Erwartungen anwenden, die eher auf biologische Drug Substance/Wirkstoffe anwendbar sind. Ist dies relevant? Was würden Sie empfehlen?"
Antwort: Die Philosophie des schrittweisen Anstiegs der Grenzwerte sollte auch für die Herstellung von Drug Product gelten. Daher sollten die für die Herstellung von Arzneimitteln geltenden Grenzwerte nicht weniger streng sein als die für Arzneimittelwirkstoffe festgelegten Grenzwerte. Schrittweises Absenken der Grenzwerte.

Frage: "Wie sieht es mit den Auswirkungen der biologischen Belastung (und ihrer Nebenprodukte) auf gebrauchte Produktionsanlagen aus? Gibt es im Falle einer mikrobiellen Belastung eine Richtlinie/Rationale, um die Sicherheit von Harzen/Filtrationsmembranen für die Wiederverwendung im Herstellungsprozess zu bewerten? Wenn es sich um eine nicht zählbare Keimbelastung (too numerous to count - TNTC) handelt und keine Berechnungen durchgeführt werden können, gibt es dann eine Möglichkeit (z. B. eine Art Leerlaufstudie), um zu gewährleisten, dass dieses Nebenprodukt keine Auswirkungen hat?"
Antwort: Die Reinigungs- und Desinfektionsverfahren sollten streng genug sein, um Verunreinigungen und etwaige Nebenprodukte zu entfernen. Die Wirksamkeit der Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen muss in einer Reinigungsvalidierung nachgewiesen werden und eine Überwachung der Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen muss in der Routine etabliert werden.

Frage: "Ist es wichtig, Haltezeiten für jeden Prozessschritt zu definieren? Oder ist aus mikrobiologischer Sicht die Gesamthaltezeit (alle Prozessschritte bis zum Beginn der Sterilisation) entscheidend?"
Antwort: Ja. Es muss eine maximale Haltezeit für jeden Prozessschritt definiert und validiert werden.