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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2024-04-23 08:27
熱原檢測(cè)方法的發(fā)展歷史
早在1942~1943年,家兔熱原測(cè)試法就已經(jīng)被建立;1956年發(fā)現(xiàn)細(xì)菌性疾病容易引起鱟血淋巴凝固,1968年發(fā)現(xiàn)脂多糖能夠?qū)е瞒c血淋巴凝固,1971年,正式建立了細(xì)菌內(nèi)毒素(鱟試劑)測(cè)試方法,1987年FDA發(fā)布了關(guān)于LAL測(cè)試指南;1995年開(kāi)啟了體外熱原測(cè)試研究, 2010年,單核細(xì)胞激活測(cè)試法(MAT)被收錄歐洲藥典。以下是熱原檢測(cè)的方法的時(shí)間圖。

圖1熱原檢測(cè)方法歷史進(jìn)程表[1]
傳統(tǒng)方法
家兔熱原測(cè)試(RPT)
家兔熱原測(cè)試是最早的檢測(cè)方法,通常來(lái)講,家兔熱原檢測(cè)被視為熱原檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)。在1942年推出了這一經(jīng)典體內(nèi)測(cè)試法,在該實(shí)驗(yàn)中兔子首先被放置并固定在狹窄的盒子里,讓它們適應(yīng)環(huán)境,然后將測(cè)試物質(zhì)注射到至少三只兔子的上耳靜脈中,檢測(cè)兔子的體溫,體溫升高證明測(cè)試物質(zhì)中存在熱原。家兔熱原檢測(cè)法雖然可以檢測(cè)所有的熱原,但是它存在幾個(gè)缺點(diǎn):①動(dòng)物的飼養(yǎng)條件可能會(huì)影響結(jié)果,導(dǎo)致結(jié)果檢測(cè)不準(zhǔn)確;②由于物種特異性的差異,不同種類(lèi)兔子對(duì)熱原敏感程度也不同,這也會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果存在一定的差異;③某些皮下注射的藥物(比如脂質(zhì)體),某些蛋白質(zhì)溶液(或血液制品)不太適用家兔熱原檢測(cè),因?yàn)樗鼈儠?huì)引起過(guò)敏反應(yīng);④動(dòng)物試驗(yàn)未經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,兔子熱原測(cè)試不能代表人類(lèi);⑤需要使用較多兔子,操作復(fù)雜、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)。優(yōu)點(diǎn):不僅可以檢測(cè)細(xì)菌內(nèi)毒素,還可以檢測(cè)樣品中未表征的熱原。據(jù)文獻(xiàn)[8]報(bào)道,中藥、藥包材和其他熱原的檢測(cè)以RPT法為主,分別在各自類(lèi)別中占比66.7%、100%、78.1%。
細(xì)菌內(nèi)毒素檢測(cè)法(鱟試劑)(LAL)
與RPT相比,LAL測(cè)試更加靈敏,1956年發(fā)現(xiàn)革蘭氏陰性菌會(huì)導(dǎo)致鱟血(血淋巴)凝固,進(jìn)而演變成LAL測(cè)試。LAL測(cè)試法其原理為細(xì)菌內(nèi)毒素分子能夠激活鱟試劑中的鱟血細(xì)胞溶解物以致發(fā)生一系列的凝集酶反應(yīng),從而形成人肉眼可見(jiàn)的凝膠狀物質(zhì);LAL測(cè)試法的優(yōu)點(diǎn):對(duì)革蘭氏陰性菌脂多糖靈敏,其靈敏度可以達(dá)到0.005EU/ml;然而,該方法也存在缺點(diǎn):①其他物質(zhì)(除了藥物)也會(huì)導(dǎo)致鱟血液凝固,比如二價(jià)陽(yáng)離子鹽、螯合物、酸、抗生素和蛋白質(zhì)等,根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,抗生素(比如四環(huán)素、氨基糖苷、大環(huán)內(nèi)酯、克林霉素等)、白蛋白、β-葡聚糖(該物質(zhì)激發(fā)鱟血凝固原理如下圖)均會(huì)干擾測(cè)試結(jié)果;②鱟試劑在采血過(guò)程中,會(huì)對(duì)鱟動(dòng)物有一定的影響,根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,對(duì)鱟進(jìn)行采血會(huì)導(dǎo)致鱟死亡,其死亡率可以達(dá)到10~30%;③僅對(duì)革蘭氏陰性菌敏感。
由于鱟試劑的緊缺,后來(lái)發(fā)展了重組因子C測(cè)試法,該方法是通過(guò)細(xì)菌內(nèi)毒素與重組因子C結(jié)合,通過(guò)熒光信號(hào)來(lái)定量產(chǎn)品中的內(nèi)毒素,該方法的靈敏度可以達(dá)到0.005EU/ml,但也僅能鑒別出革蘭氏陰性菌的細(xì)菌內(nèi)毒素,與LAL相比,該方法沒(méi)有使用鱟試劑,可解決鱟試劑缺乏的問(wèn)題。目前LAL和重組因子C均已列入2020版《中國(guó)藥典》細(xì)菌內(nèi)毒素檢查法應(yīng)用指導(dǎo)原則中。

圖2 內(nèi)毒素介導(dǎo)的具有交替葡聚糖激活途徑的LAL凝血級(jí)聯(lián)激活[1]
單核細(xì)胞激活測(cè)試(MAT)
其原理為內(nèi)毒素接觸人全血的免疫細(xì)胞(單核細(xì)胞)可以釋放細(xì)胞因子蛋白,如白細(xì)胞介素-1-β(IL-1-β),從而引發(fā)機(jī)體發(fā)熱,據(jù)此建立酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)測(cè)定全血樣品中IL-1-β與內(nèi)毒素的含量。簡(jiǎn)言之,即將人血直接暴露于試驗(yàn)材料表面,通過(guò)量化促炎細(xì)胞因子進(jìn)行熱原的測(cè)定。該方法的優(yōu)點(diǎn):①不需要使用動(dòng)物,沒(méi)有物種差異;②可以利用家兔熱原無(wú)法測(cè)試的產(chǎn)品;③MAT法常用于測(cè)定較難處理的基質(zhì)樣品,與RPT法具有較高的相關(guān)性,其檢出限低于0.1 EU/mL;缺點(diǎn):成本更高,時(shí)間要求更高,接受程度更低,雖然已進(jìn)入歐洲藥典,但中國(guó)藥典未被納入;近10 年來(lái)研究人員對(duì)細(xì)胞法又做了許多的改進(jìn)與探索工作,按細(xì)胞的來(lái)源不同可將單核細(xì)胞法分為3大類(lèi),包括全血法、單核細(xì)胞系法與人外周血單個(gè)核細(xì)胞( human peripheral blood monocytic cells,PBMC),Nair等[2]將全血中分離得到的淋巴細(xì)胞進(jìn)行凍存,以IL-1β 為檢測(cè)指標(biāo),對(duì)該方法用于檢測(cè)熱原(包括LPS和LTA)的可行性進(jìn)行研究,結(jié)果表明該方法可用于替代熱原檢測(cè)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方法。賀慶[9]等研究發(fā)現(xiàn)PBMC-IL-6 法可檢測(cè)多種熱原,如革蘭陰性菌來(lái)源的LPS、革蘭陽(yáng)性菌來(lái)源的LTA和真菌來(lái)源的酵母多糖等,其對(duì)上述熱原的反應(yīng)總體較家兔法靈敏。對(duì)該方法的驗(yàn)證結(jié)果為:實(shí)驗(yàn)室內(nèi)重復(fù)性為92%,實(shí)驗(yàn)室間重現(xiàn)性為86%,方法靈敏度(即真陽(yáng)性率)為 90.1% ,特異度( 即真陰性率)為92.3%,與國(guó)際同類(lèi)方法相當(dāng)。結(jié)果表明,PBMC-IL-6法具有對(duì)熱原的檢測(cè)譜寬、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。作為現(xiàn)有熱原檢測(cè)方法的補(bǔ)充,該方法應(yīng)得到進(jìn)一步應(yīng)用。

圖3MAT方法概述[3]

圖4單核細(xì)胞測(cè)試法相對(duì)于其他檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)[4]
熱原檢測(cè)的新方法
轉(zhuǎn)基因細(xì)胞
2024年中國(guó)食品藥品檢定研究院Qing He[5]發(fā)表了一篇關(guān)于轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系的熱原檢測(cè)新方法,該方法是利用NF-κB(一種介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的中樞信號(hào)分子)作為致熱原標(biāo)記物,通過(guò)使用轉(zhuǎn)染了受NF-κB調(diào)控的熒光素酶報(bào)告基因的單核細(xì)胞系THP-1作為體外模型,通過(guò)測(cè)量熒光信號(hào)強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)熱原;通過(guò)研究表明,該方法可以定量和靈敏地檢測(cè)內(nèi)毒素(來(lái)自不同菌株的脂多糖)和非內(nèi)毒素?zé)嵩?,?9代細(xì)胞中,NF-κB活性和細(xì)胞表型穩(wěn)定性良好,可用于生物制品中熱原的檢測(cè)。通過(guò)該方法檢測(cè)巴利昔單抗、腦炎疫苗等,結(jié)果顯示,三個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)重復(fù)性分別為85%、80%和80%,實(shí)驗(yàn)室間重復(fù)性分別為83.3%、95.6%和86.7%,試驗(yàn)的敏感性(真陽(yáng)性率)和特異性(真陰性率)可以達(dá)到為89.9%和90.9%。
去除熱原的方法
在GMP體系中,通常認(rèn)為,熱原就是細(xì)菌內(nèi)毒素,目前常用的去除內(nèi)毒素的方法主要包括超濾法、活性炭吸附法、化學(xué)降解法、相分離法、陰離子交換色譜法、親和色譜法、膜吸附法、離子放電色譜法等。其中活性炭吸附法國(guó)家不建議采用,化學(xué)降解法通常是采用高濃度酸高濃度堿進(jìn)行破壞,該種手段較為激烈,破壞內(nèi)毒素的同時(shí),很有可能會(huì)將活性藥物破壞。下面匯總分析各種去除細(xì)菌內(nèi)毒素的方法及優(yōu)缺點(diǎn)。


圖5 內(nèi)毒素去除方法
根據(jù)上述表格我們可以知道,細(xì)菌內(nèi)毒素每種方法都有不同程度的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)于不同化合物需要根據(jù)情況進(jìn)行篩選。
對(duì)于化學(xué)藥物注射劑(小分子藥物)
對(duì)于化學(xué)藥物注射劑生產(chǎn)來(lái)說(shuō),去除內(nèi)毒素的方法更多的是通過(guò)原輔包控制以及生產(chǎn)過(guò)程控制,其中比較可行簡(jiǎn)單的方法如超濾法、膜吸附法、酸堿處理以及干熱滅菌法;
干熱主要適用于玻璃包材、生產(chǎn)管道、生產(chǎn)設(shè)備等;通常情況,玻璃類(lèi)內(nèi)包材除熱原主要分為兩個(gè)步驟,第一步是對(duì)生產(chǎn)設(shè)備或包材進(jìn)行清洗并用注射用水進(jìn)行淋?chē)?;第二個(gè)步是采用250℃干熱處理至少30min;而對(duì)于膠塞類(lèi)、軟管、密封圈等,主要是通過(guò)注射用水沖洗或者漂洗,然后在進(jìn)行121℃滅菌處理。
超濾法比較適用于小分子化學(xué)藥物,特別是分子量與內(nèi)毒素分子量差別較大的化學(xué)藥,在制劑生產(chǎn)過(guò)程中可以在原輔料生產(chǎn)工序或原輔料配制工序中添加,也可以在制劑端加入。de Mas, Kientzler, &Kleindiens等[6]人利用超濾將小分子藥物BMS-753493(分子量1.57kDa)與細(xì)菌內(nèi)毒素進(jìn)行分離,通過(guò)使用3 kDa和10 kDa 兩種膜尺寸去除BMS-753493 中的內(nèi)毒素,結(jié)果顯示,兩種膜尺寸均可有效將內(nèi)毒素濃度降低至<0.03 EU/ml,但與3 kDa相比,10 kDa膜的藥物產(chǎn)量較高,約為95%,而3 kDa膜的損失約為55% BMS -753493。該超濾方法最適合從水、鹽和對(duì)內(nèi)毒素沒(méi)有親和力的小分子藥物。目前市面上更多的是采用切向流超濾,超濾法也是唯一通過(guò)美國(guó)FDA認(rèn)證的除熱原方法。
對(duì)于大分子藥物
對(duì)于大分子藥物,比如蛋白類(lèi),納米顆粒等分子量較大藥物,超濾法可能不大適用,也許親和色譜法、相分離法、陰離子交換色譜法、膜吸附法更加可行。在以前,膜吸附法并未被廣泛使用,主要是因?yàn)槟の椒ǖ娜コ齼?nèi)毒素效率較弱;最近,研究發(fā)現(xiàn),在過(guò)濾膜上結(jié)合吸附劑,能夠大大提高內(nèi)毒素的去除效率,根據(jù)文獻(xiàn)[7]研究報(bào)道,將兩親性炭質(zhì)顆粒嵌入PVDF濾膜上,成功去除牛血清白蛋白溶液,結(jié)果顯示,細(xì)菌內(nèi)毒素去除效率能夠大于99.8%,蛋白質(zhì)回收率大于90%。
總結(jié):
從熱原檢測(cè)手段來(lái)看,目前主要是采用家兔熱原檢測(cè)和細(xì)菌內(nèi)毒素(鱟試劑)LAL方法,這兩種方法相對(duì)來(lái)說(shuō)比較傳統(tǒng)。與家兔熱原檢測(cè)法相比,MAT法更加方便,體外即可檢測(cè),值得被廣泛的推廣,也許未來(lái)會(huì)取代家兔熱原檢測(cè)法。與細(xì)菌內(nèi)毒素LAL法相比,重組因子C現(xiàn)已進(jìn)入中國(guó)藥典指導(dǎo)原則,雖然暫未列入法定標(biāo)準(zhǔn),但隨著時(shí)代的發(fā)展,鱟試劑的緊缺,重組因子C很有可能會(huì)替代LAL法。至于熱原檢測(cè)的新方法-轉(zhuǎn)基因細(xì)胞,目前尚處于實(shí)驗(yàn)階段,還需更多實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。
從去除熱原方法看,我們需要根據(jù)具體情況而定,對(duì)于小分子藥物,更多采用原輔料控制,生產(chǎn)過(guò)程控制,對(duì)于實(shí)在無(wú)法購(gòu)買(mǎi)符合熱原要求的原輔料,也許超濾法是目前相對(duì)成熟以及接受程度較高的方法。
對(duì)于大分子藥物,比如蛋白類(lèi)藥物,采取過(guò)程控制的同時(shí),可以根據(jù)具體工藝選擇合適的方式進(jìn)行熱原去除,隨著未來(lái)的發(fā)展,膜吸附法可能是一個(gè)比較有前景的方法,因?yàn)樗哂蟹奖?、?jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),但該方法還在發(fā)展中,相信不久將來(lái),膜吸附法能夠被廣泛使用。
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來(lái)源:藥事縱橫