Qual é o objetivo da remoção de endotoxinas?
A endotoxina é um contaminante comum de produtos médicos que deriva de bactérias. A presença de endotoxina pode vir de componentes intrínsecos do processo de fabricação ou de contaminação acidental do produto. A endotoxina pode causar choque endotóxico - ou séptico -, lesão tecidual e até morte. A remoção da endotoxina antes da aprovação do medicamento para liberação é, portanto, necessária para evitar causar doenças no receptor de um medicamento.
A contaminação por endotoxinas ocorre quando um determinado grupo de bactérias, chamado bactérias Gram-negativas, está presente ou esteve presente no processo de fabricação. Com as bactérias geralmente divididas em dois grupos, Gram-negativas e Gram-positivas, as bactérias Gram-negativas são extremamente comuns. A designação Gram-negativa deriva da aparência das bactérias após a realização de um processo de coloração específico, chamado coloração de Gram. A endotoxina está presente em todas as bactérias Gram-negativas, independentemente de causarem doenças.
A parte externa de uma bactéria Gram-negativa contém lipopolissacarídeos (LPS) que são usados para estabilidade estrutural. Endotoxina refere-se a essa parte do LPS da bactéria. Por exemplo, uma célula de E. coli contém cerca de 2 milhões de moléculas de LPS. O LPS não está presente apenas nas células de bactérias vivas ou mortas, mas também é continuamente liberado no ambiente. A liberação ocorre durante o crescimento e a divisão da bactéria e quando a célula morre.
A molécula de LPS tem um efeito indiretamente deletério no corpo. A endotoxina interage com o sistema imunológico através da ligação com células no sangue chamadas macrófagos e monócitos. Essa ligação causa uma resposta inflamatória ao liberar fatores como interleucina-6, interleucina-1 e fator de necrose tumoral. Essa resposta inflamatória leva à febre e, às vezes, choque endotóxico e morte.
Esses efeitos perigosos ocorrem com uma dose alta única de endotoxina ou com níveis repetidos de exposição mais baixos. Uma dose de 1 nanograma de LPS por mililitro de produto pode provocar uma reação endotóxica em mamíferos quando o produto é injetado por via intravenosa. Pessoas com doenças como AIDS, leucemia ou diabetes estão especialmente em risco de choque endotóxico.
As bactérias Gram-negativas geneticamente modificadas são usadas regularmente na produção de proteínas e peptídeos biologicamente ativos. A presença das moléculas de LPS nas células produtoras e na cultura circundante significa que o produto requer purificação e remoção de endotoxinas. O lipopolissacarídeo é uma molécula muito estável em comparação com as proteínas, resistindo a pH e temperaturas extremas; portanto, a remoção de endotoxinas requer técnicas de remoção complexas. Os fabricantes, portanto, usam métodos como cromatografia de troca iônica, ultrafiltração e cromatografia baseada em membrana para remoção ou redução de endotoxinas para um nível aceitável.