Vad är syftet med borttagning av endotoxin?

Endotoxin är en vanlig förorening av medicinska produkter som härrör från bakterier. Närvaron av endotoxin kan komma från inneboende komponenter i tillverkningsprocessen eller från oavsiktlig kontaminering av produkten. Endotoxin kan orsaka endotoxisk - eller septisk - chock, vävnadsskada och till och med dödsfall. Endotoxinavlägsnande före godkännande av läkemedlet för frisättning är därför nödvändigt för att undvika att orsaka sjukdom hos mottagaren av ett läkemedel.

Endotoxinförorening inträffar när en viss grupp bakterier, kallad Gram-negativa bakterier, finns eller har varit närvarande i tillverkningsprocessen. Med bakterier som i allmänhet delas upp i två grupper, Gram-negativa och Gram-positiva, är Gram-negativa bakterier extremt vanliga. Den Gram-negativa beteckningen härrör från bakteriens utseende efter att en specifik färgningsprocess, kallad en Gram-fläck, har utförts. Endotoxin finns i alla Gram-negativa bakterier, oavsett om de orsakar sjukdom.

Den yttre delen av en Gram-negativ bakterie innehåller lipopolysackarider (LPS) som används för strukturell stabilitet. Endotoxin hänvisar till denna LPS-del av bakterien. Till exempel innehåller en E. coli-cell cirka 2 miljoner LPS-molekyler. LPS finns inte bara i cellerna i levande eller döda bakterier, utan släpps också kontinuerligt ut i miljön. Frisättningen sker under tillväxt och uppdelning av bakterien och när cellen dör.

LPS-molekylen har en indirekt skadlig effekt på kroppen. Endotoxinet interagerar med immunsystemet genom bindning med celler i blodet som kallas makrofager och monocyter. Denna bindning orsakar ett inflammatoriskt svar genom att frisätta faktorer såsom interleukin-6, interleukin-1 och tumörnekrosfaktor. Detta inflammatoriska svar leder till feber och ibland endotoxisk chock och död.

Dessa farliga effekter uppstår antingen med en enda hög dos av endotoxin eller med upprepade lägre exponeringsnivåer. En dos på 1 nanogram LPS per milliliter produkt kan åberopa en endotoxisk reaktion hos däggdjur när produkten injiceras intravenöst. Personer med sjukdomar som AIDS, leukemi eller diabetes riskerar särskilt endotoxisk chock.

Genetiskt manipulerade Gram-negativa bakterier används regelbundet för produktion av biologiskt aktiva proteiner och peptider. Närvaron av LPS-molekylerna i både de producerande cellerna och den omgivande kulturen innebär att produkten kräver rening och endotoxinavlägsnande. Lipopolysackarid är en mycket stabil molekyl jämfört med proteiner, som motstår extremt pH och temperaturer, så att endotoxinavlägsnande kräver komplexa avlägsnande tekniker. Tillverkare använder därför metoder såsom jonbyteskromatografi, ultrafiltrering och membranbaserad kromatografi för endotoxinavlägsnande eller reduktion till en acceptabel nivå.