Qual è lo scopo della rimozione dell'endotossina?
Endotossina è un contaminante comune dei prodotti medici che deriva dai batteri. La presenza di endotossina può provenire da componenti intrinseci del processo di produzione o dalla contaminazione accidentale del prodotto. L'endotossina può causare shock endotossico - o settico - lesioni ai tessuti e persino la morte. La rimozione dell'endotossina prima di approvare il 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 determinato gruppo di batteri, chiamato batteri Gram negativi, è presente o è presente nel processo di produzione. Con i batteri generalmente divisi in due gruppi, i batteri Gram negativi e gram positivi, Gram negative sono estremamente comuni. La designazione Gram negativa deriva dall'aspetto dei batteri dopo che è stato eseguito uno specifico processo di colorazione, chiamato macchia di Gram. L'endotossina è presente in tutti i batteri Gram negativi, indipendentemente dal fatto che causino malattie.
OutER parte di un batterio Gram negativo contiene lipopolisaccaridi (LPS) che vengono utilizzati per la stabilità strutturale. L'endotossina si riferisce a questa parte LPS del batterio. Ad esempio, una cellula E. coli contiene circa 2 milioni di molecole LPS. LPS non è solo presente nelle cellule dei batteri viventi o morti, ma vengono anche continuamente rilasciati 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 nel sangue chiamato 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, a volte, shock endotossico e morte.
Questi effetti pericolosi si verificano o con una singola hdose alta di endotossina o con livelli ripetuti di esposizione. Una dose di 1 nanogramma di LPS per millilitro del prodotto può invocare una reazione endotossica nei mammiferi quando il prodotto viene iniettato per via endovenosa. Le persone con malattie come AIDS, leucemia o 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 LPS nelle cellule produttrici e nella coltura circostante significa che il prodotto richiede purificazione e rimozione dell'endotossina. Il lipopolisaccaride è una molecola molto stabile rispetto alle proteine, resistendo al pH e alle temperature estreme, quindi la rimozione di endotossina richiede tecniche di rimozione complesse. I produttori, quindi, usano metodi come la cromatografia a scambio ionico, l'ultrafiltrazione e la cromatografia a base di membrana per la rimozione dell'endotossina o la riduzione a un livello accettabile.