Qual è lo scopo della rimozione dell'endotossina?
L'endotossina è un comune contaminante dei prodotti medici che deriva da batteri. La presenza di endotossina può provenire da componenti intrinseci del processo di fabbricazione o da contaminazione accidentale del prodotto. L'endotossina può causare shock endotossici - o settici -, lesioni ai tessuti e persino la morte. La rimozione dell'endotossina prima dell'approvazione del farmaco per il rilascio è quindi necessaria per evitare di causare malattie nel destinatario di un farmaco.
La contaminazione da endotossina si verifica quando un certo gruppo di batteri, chiamati batteri Gram negativi, sono presenti o sono stati presenti nel processo di fabbricazione. Con i batteri generalmente suddivisi in due gruppi, Gram negativi e Gram positivi, i batteri Gram negativi sono estremamente comuni. La designazione Gram negativa deriva dall'aspetto dei batteri dopo che è stato eseguito uno specifico processo di colorazione, chiamato colorazione Gram. L'endotossina è presente in tutti i batteri Gram negativi, indipendentemente dal fatto che causino malattie.
La parte esterna di un batterio Gram negativo contiene lipopolisaccaridi (LPS) utilizzati per la stabilità strutturale. L'endotossina si riferisce a questa parte LPS del batterio. Ad esempio, una cellula di E. coli contiene circa 2 milioni di molecole LPS. LPS non è solo presente nelle cellule di batteri viventi o morti, ma viene anche continuamente rilasciato nell'ambiente. Il rilascio avviene durante la crescita e la divisione del batterio e quando la cellula muore.
La molecola LPS ha un effetto indirettamente deleterio sul corpo. L'endotossina interagisce con il sistema immunitario attraverso il legame con le cellule del sangue chiamate macrofagi e monociti. Questo legame provoca una risposta infiammatoria rilasciando fattori come l'interleuchina-6, l'interleuchina-1 e il fattore di necrosi tumorale. Questa risposta infiammatoria porta alla febbre e, talvolta, allo shock e alla morte endotossici.
Questi effetti pericolosi si verificano con una singola dose elevata di endotossina o con livelli di esposizione più bassi ripetuti. Una dose di 1 nanogramma di LPS per millilitro di prodotto può provocare una reazione endotossica nei mammiferi quando il prodotto viene iniettato per via endovenosa. Le persone con malattie come l'AIDS, la leucemia o il diabete sono particolarmente a rischio di shock endotossico.
I batteri Gram negativi geneticamente modificati vengono regolarmente utilizzati nella produzione di proteine e peptidi biologicamente attivi. La presenza delle molecole di LPS nelle cellule produttrici e nella cultura circostante significa che il prodotto richiede purificazione e rimozione dell'endotossina. Il lipopolisaccaride è una molecola molto stabile rispetto alle proteine, resistente a pH e temperature estremi, quindi la rimozione dell'endotossina richiede tecniche di rimozione complesse. I produttori, quindi, usano metodi come cromatografia a scambio ionico, ultrafiltrazione e cromatografia su membrana per la rimozione o riduzione dell'endotossina a un livello accettabile.