Jaký je účel odstranění endotoxinů?

Endotoxin je běžným kontaminantem léčivých přípravků pocházejících z bakterií. Přítomnost endotoxinu může pocházet z vnitřních složek výrobního procesu nebo z náhodné kontaminace produktu. Endotoxin může způsobit endotoxický - nebo septický - šok, poškození tkáně nebo dokonce smrt. Odstranění endotoxinu před schválením pro uvolnění léku je proto nezbytné, aby se zabránilo příčinám nemoci u příjemce léku.

Ke kontaminaci endotoxinem dochází, pokud je ve výrobním procesu přítomna nebo byla přítomna určitá skupina bakterií, zvaná gramnegativní bakterie. S bakteriemi obecně rozdělenými do dvou skupin, gramnegativní a grampozitivní, gramnegativní bakterie jsou extrémně běžné. Gramovo negativní označení je odvozeno od výskytu bakterií poté, co byl proveden specifický proces barvení nazývaný Gramovo barvení. Endotoxin je přítomen ve všech gramnegativních bakteriích, bez ohledu na to, zda způsobují nemoc.

Vnější část gramnegativní bakterie obsahuje lipopolysacharidy (LPS), které se používají pro strukturální stabilitu. Endotoxin označuje tuto LPS část bakterie. Například buňka E. coli obsahuje asi 2 miliony molekul LPS. LPS není přítomen pouze v buňkách živých nebo mrtvých bakterií, ale je také trvale uvolňován do životního prostředí. K uvolnění dochází během růstu a dělení bakterie a když buňka umírá.

Molekula LPS má nepřímo škodlivý účinek na tělo. Endotoxin interaguje s imunitním systémem prostřednictvím vazby s buňkami v krvi zvanými makrofágy a monocyty. Tato vazba způsobuje zánětlivou odpověď uvolňováním faktorů, jako je interleukin-6, interleukin-1 a faktor nekrózy nádorů. Tato zánětlivá odpověď vede k horečce a někdy i endotoxickému šoku a smrti.

K těmto nebezpečným účinkům dochází buď při jedné vysoké dávce endotoxinu nebo při opakovaných nižších úrovních expozice. Dávka 1 nanogramu LPS na mililitr produktu může vyvolat endotoxickou reakci u savců, když je produkt injikován intravenózně. Lidé s nemocemi, jako je AIDS, leukémie nebo diabetes, jsou zvláště ohroženi endotoxickým šokem.

Geneticky upravené gramnegativní bakterie se pravidelně používají při produkci biologicky aktivních proteinů a peptidů. Přítomnost molekul LPS v produkujících buňkách i v okolní kultuře znamená, že produkt vyžaduje čištění a odstranění endotoxinů. Lipopolysacharid je ve srovnání s proteiny velmi stabilní molekula, která odolává extrémnímu pH a teplotám, takže odstranění endotoxinu vyžaduje komplexní techniky odstraňování. Výrobci proto používají metody, jako je ionexová chromatografie, ultrafiltrace a membránová chromatografie, pro odstranění nebo snížení endotoxinu na přijatelnou úroveň.