Hvad er formålet med fjernelse af endotoksin?
Endotoksin er en almindelig forurening af medicinske produkter, der stammer fra bakterier. Tilstedeværelsen af endotoksin kan komme fra iboende komponenter i fremstillingsprocessen eller fra utilsigtet kontaminering af produktet. Endotoksin kan forårsage endotoksisk - eller septisk - chok, vævsskade og endda død. Fjernelse af endotoksin inden godkendelse af lægemidlet til frigivelse er derfor nødvendigt for at undgå at forårsage sygdom hos modtageren af et lægemiddel.
Endotoksinforurening opstår, når en bestemt gruppe bakterier, kaldet Gram-negative bakterier, er til stede eller har været til stede i fremstillingsprocessen. Med bakterier, der generelt er opdelt i to grupper, Gram-negative og Gram-positive, er Gram-negative bakterier ekstremt almindelige. Den Gram-negative betegnelse stammer fra bakteriens udseende, efter at en specifik farvningsproces, kaldet en Gram-farve, er blevet udført. Endotoksin er til stede i alle Gram-negative bakterier, uanset om de forårsager sygdom.
Den ydre del af en Gram-negativ bakterie indeholder lipopolysaccharider (LPS), der bruges til strukturel stabilitet. Endotoksin henviser til denne LPS-del af bakterien. For eksempel indeholder en E. coli-celle ca. 2 millioner LPS-molekyler. LPS er ikke kun til stede i cellerne fra levende eller døde bakterier, men frigøres også kontinuerligt i miljøet. Frigivelsen sker under vækst og opdeling af bakterien, og når cellen dør.
LPS-molekylet har en indirekte skadelig virkning på kroppen. Endotoksinet interagerer med immunsystemet gennem binding med celler i blodet kaldet makrofager og monocytter. Denne binding forårsager en inflammatorisk respons ved frigivelse af faktorer såsom interleukin-6, interleukin-1 og tumor nekrose faktor. Denne inflammatoriske respons fører til feber og undertiden endotoksisk chok og død.
Disse farlige virkninger forekommer enten med en enkelt høj dosis endotoxin eller med gentagne lavere eksponeringsniveauer. En dosis på 1 nanogram LPS pr. Ml produkt kan påkalde en endotoksisk reaktion hos pattedyr, når produktet injiceres intravenøst. Mennesker med sygdomme som AIDS, leukæmi eller diabetes er især i risiko for endotoksisk chok.
Genmanipuleret Gram-negative bakterier anvendes regelmæssigt til produktion af biologisk aktive proteiner og peptider. Tilstedeværelsen af LPS-molekyler i både de producerende celler og den omgivende kultur betyder, at produktet kræver oprensning og fjernelse af endotoksin. Lipopolysaccharid er et meget stabilt molekyle sammenlignet med proteiner, der modstår ekstrem pH og temperaturer, så fjernelse af endotoksin nødvendiggør komplekse fjernelsesteknikker. Producenter anvender derfor metoder såsom ionbytningskromatografi, ultrafiltrering og membranbaseret kromatografi til fjernelse eller reduktion af endotoksin til et acceptabelt niveau.