Hva er formålet med fjerning av endotoksin?

Endotoksin er en vanlig forurensning av medisinske produkter som stammer fra bakterier. Tilstedeværelsen av endotoksin kan komme fra iboende komponenter i produksjonsprosessen eller fra utilsiktet forurensning av produktet. Endotoksin kan forårsake endotoksisk - eller septisk - sjokk, vevsskade og til og med død. Fjerning av endotoksin før godkjenning av legemidlet for utgivelse er derfor nødvendig for å unngå å forårsake sykdom hos mottakeren av et medikament.

Endotoksinforurensning oppstår når en viss gruppe bakterier, kalt Gram-negative bakterier, er til stede eller har vært til stede i produksjonsprosessen. Med bakterier som vanligvis er delt opp i to grupper, Gram-negative og Gram-positive, er Gram-negative bakterier ekstremt vanlige. Den Gram-negative betegnelsen stammer fra bakterienes utseende etter at en spesifikk fargeprosess, kalt en Gram-flekk, er blitt utført. Endotoksin er til stede i alle Gram-negative bakterier, uavhengig av om de forårsaker sykdom.

Den ytre delen av en Gram-negativ bakterie inneholder lipopolysaccharides (LPS) som brukes for strukturell stabilitet. Endotoksin refererer til denne LPS-delen av bakterien. For eksempel inneholder en E. coli-celle omtrent 2 millioner LPS-molekyler. LPS er ikke bare til stede i cellene til levende eller døde bakterier, men frigjøres også kontinuerlig i miljøet. Frigjøringen skjer under vekst og deling av bakterien og når cellen dør.

LPS-molekylet har en indirekte skadelig effekt på kroppen. Endotoksinet interagerer med immunforsvaret gjennom binding med celler i blodet kalt makrofager og monocytter. Denne bindingen forårsaker en inflammatorisk respons ved å frigjøre faktorer som interleukin-6, interleukin-1 og tumor nekrose faktor. Denne inflammatoriske responsen fører til feber og noen ganger endotoksisk sjokk og død.

Disse farlige effektene oppstår enten med en enkelt høy dose endotoksin eller med gjentatte lavere eksponeringsnivåer. En dose på 1 nanogram LPS per milliliter produkt kan påkalle en endotoksisk reaksjon hos pattedyr når produktet injiseres intravenøst. Personer med sykdommer som AIDS, leukemi eller diabetes er spesielt utsatt for endotoksisk sjokk.

Genmanipulerte Gram-negative bakterier brukes regelmessig i produksjonen av biologisk aktive proteiner og peptider. Tilstedeværelsen av LPS-molekylene i både de produserende cellene og den omkringliggende kulturen betyr at produktet krever rensing og endotoksinfjerning. Lipopolysaccharide er et veldig stabilt molekyl sammenlignet med proteiner, som motstår ekstrem pH og temperaturer, så fjerning av endotoksin nødvendiggjør komplekse fjerningsteknikker. Produsenter bruker derfor metoder som ionebytterkromatografi, ultrafiltrering og membranbasert kromatografi for fjerning eller reduksjon av endotoksin til et akseptabelt nivå.