Obecność niektórych drobnoustrojów w preparatach farmaceutycznych może mieć wpływ na obniżenie skuteczności leków, a także na zdrowie pacjentów. Dlatego wytwórcy zobowiązani są do zapewnienia niskiego poziomu zanieczyszczeń przez wprowadzenie wszystkich zasad Dobrej Praktyki Wytwarzania. Jednym z takich elementów jest zapewnienie odpowiedniej jakości mikrobiologicznej substancji czynnych farmaceutycznie (Active Pharmaceutical Ingredients, API). Szczególnie istotne znaczenie ma to w kontekście leków podawanych parenteralnie, wziewnie, do oczu oraz preparatów stosowanych u pacjentów z obniżoną odpornością, takich jak osoby po transplantacjach, chorzy onkologicznie czy pacjenci zakażeni wirusem HIV. W tych przypadkach nawet niskie poziomy kontaminacji mikrobiologicznej mogą prowadzić do poważnych następstw klinicznych, w tym zakażeń oportunistycznych, które pogorszają skuteczność leczenia, a w skrajnych przypadkach nawet zagrażają życiu. Poziom zanieczyszczenia mikrobiologicznego w istotnym stopniu zależy od źródła pochodzenia substancji czynnej oraz stosowanego procesu technologicznego podczas jej produkcji. API syntetyzowane metodami chemii klasycznej, przy zachowaniu dobrych praktyk produkcyjnych (GMP), są zwykle mniej narażone na kontaminację mikrobiologiczną ze względu na wysoką temperaturę reakcji, użycie rozpuszczalników organicznych i często kwaśne lub zasadowe środowisko nieprzyjazne dla rozwoju mikroorganizmów. W takich przypadkach ryzyko obecności drobnoustrojów jest zazwyczaj ograniczone i możliwe do skutecznego kontrolowania przy użyciu standardowych procedur.
Inaczej przedstawia się sytuacja w przypadku API wytwarzanych z materiału biologicznego, roślinnego bądź przy użyciu fermentacji mikrobiologicznej. Takie procesy, które z natury są bardziej złożone, często obejmują hodowle komórkowe, mikroorganizmy produkcyjne lub ekstrakcję z materiału naturalnego. Zwiększa to znacząco ryzyko obecności niepożądanych drobnoustrojów, endotoksyn bakteryjnych, a także produktów ich metabolizmu. Produkcja tego typu API wymaga zatem nie tylko odpowiednich warunków środowiskowych, lecz również bardziej zaawansowanych technik monitorowania, identyfikacji oraz walidacji metod analitycznych ukierunkowanych na mikrobiologiczną jakość produktu.
Zarówno przepisy obowiązujące w Unii Europejskiej, jak i te regulujące rynek farmaceutyczny w Stanach Zjednoczonych, uznają znaczenie mikrobiologicznej jakości API i nakładają na wytwórców obowiązek przeprowadzenia oceny ryzyka mikrobiologicznego, wdrożenia odpowiednich środków kontrolnych oraz potwierdzenia skuteczności metod analitycznych. Mimo że istnieją różnice w zakresie struktur regulacyjnych i podejścia proceduralnego, np. forma przedstawiania danych, klasyfikacja obszarów produkcyjnych czy wymagania dokumentacyjne, zarówno EMA, jak i FDA wykazują zbieżność w zakresie podstawowych założeń dotyczących mikrobiologicznego bezpieczeństwa API.
WYMAGANIA MIKROBIOLOGICZNE: UE VS. USA
Zarówno Unia Europejska, jak i Stany Zjednoczone opracowały odrębne, lecz w wielu aspektach zbieżne podejścia do zapewnienia jakości mikrobiologicznej substancji API. Dla producentów działających globalnie kluczowe znaczenie ma nie tylko spełnienie lokalnych wymagań, ale również harmonizacja procedur kontroli jakości tak, aby umożliwić bezproblemowe wprowadzanie produktu na różne rynki.
Zarówno w UE, jak i USA nacisk kładzie się na zapewnienie odpowiedniego poziomu czystości mikrobiologicznej substancji czynnych na podstawie ich przeznaczenia, drogi podania i ryzyka mikrobiologicznego. Jednak różnice występują w sposobie klasyfikacji produktów, definiowania parametrów oraz w zakresie szczegółowości opisów wymagań. Może to prowadzić do błędów interpretacyjnych lub pojawienia się rozbieżności w prowadzeniu i kontroli procesów wytwórczych.
Poniżej przedstawiono zestawienie aktualnych wymagań mikrobiologicznych dla API w ujęciu europejskim i amerykańskim, ze szczególnym uwzględnieniem najważniejszych aktów prawnych, monografii farmakopealnych oraz granicznych wartości liczbowych dla zanieczyszczeń mikrobiologicznych.
EUROPEJSKA AGENCJA LEKÓW (EMA)
W Unii Europejskiej mikrobiologiczne wymagania dotyczące substancji czynnych wynikają z kilku komplementarnych dokumentów:
- EudraLex Volume 4, Annex 1 (2022) – dotyczącego zasad GMP [1],
- ICH Q7 – jako wspólnego standardu GMP dla API [2],
- Europejskiej Farmakopei (Ph. Eur.), w szczególności monografii ogólnych 5.1.4 (testy na obecność mikroorganizmów określonych) oraz 5.1.8 (granice mikrobiologiczne dla API w postaci ekstraktów roślinnych wykorzystywanych w ich przygotowaniu) [3].
Europejska Farmakopea nie narzuca jednego uniwersalnego limitu mikrobiologicznego dla wszystkich API, lecz opiera się na podejściu opartym na analizie ryzyka. Producenci zobowiązani są do indywidualnej oceny zagrożeń mikrobiologicznych związanych z daną substancją czynną oraz do zaproponowania odpowiednich limitów jakościowych, które muszą być uzasadnione naukowo i zatwierdzone w dokumentacji rejestracyjnej.
W celu wsparcia oceny ryzyka Ph. Eur. 5.1.4 przedstawia orientacyjne limity dla całkowitej liczby drobnoustrojów tlenowych (TAMC) oraz drożdży i pleśni (TYMC), rozróżniając API na grupy wysokiego i niskiego ryzyka mikrobiologicznego.
Przykładowe wartości orientacyjne (Ph. Eur. 5.1.4):
- API wysokiego ryzyka: TAMC ≤ 10³ cfu/g, TYMC ≤ 10² cfu/g.
AMERYKAŃSKA AGENCJA FDA
W Stanach Zjednoczonych wymagania mikrobiologiczne dla API są uregulowane w ramach:
- 21 CFR Part 210/211 – przepisów cGMP dla produktów gotowych, mających również zastosowanie pośrednie do substancji czynnych [4],
- ICH Q7 – jako wspólnego standardu z UE,
- United States Pharmacopeia (USP), w szczególności rozdziałów <61>, <62> oraz <1111> [5].
W przeciwieństwie do Ph. Eur., USP częściej odnosi się do konkretnych monografii substancji czynnych, w których mogą znajdować się limity mikrobiologiczne ustalone na podstawie właściwości API oraz danych klinicznych. W przypadkach, gdy brak jest szczegółowych monografii, zaleca się stosowanie wytycznych zawartych w USP <1111>.
Przykładowe wartości orientacyjne (USP <1111>):
- Droga podania doustna: TAMC ≤ 10³, TYMC ≤ 10².
KLUCZOWE ASPEKTY ZAPEWNIENIA JAKOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ API
Zapewnienie mikrobiologicznej jakości substancji czynnych wymaga kompleksowego i zintegrowanego podejścia, opartego na zasadach zarządzania ryzykiem. Kluczowe znaczenie mają tu: gruntowna ocena potencjalnych źródeł zanieczyszczeń, dostępność surowców o pożądanej jakości, skuteczna kontrola środowiska i procesów technologicznych, a także stosowanie zwalidowanych metod analitycznych dostosowanych do charakterystyki danej substancji.
Współczesne wymagania regulacyjne — zarówno europejskie, jak i amerykańskie — podkreślają znaczenie działań zapobiegawczych oraz ciągłego nadzoru nad jakością mikrobiologiczną. Odejście od polegania wyłącznie na badaniu produktu końcowego na rzecz kontroli w całym cyklu życia substancji czynnej jest zgodne z podejściem jakości wbudowanej w cały proces.
W praktyce oznacza to konieczność monitorowania i zarządzania jakością mikrobiologiczną na każdym etapie: od projektowania procesu wytwórczego, poprzez produkcję, kontrolę jakości, aż po magazynowanie i dystrybucję. Tylko takie podejście umożliwia zapewnienie wysokiego poziomu bezpieczeństwa i zgodności produktu z wymaganiami GMP.
OCENA RYZYKA MIKROBIOLOGICZNEGO
Skuteczny system kontroli mikrobiologicznej dla substancji czynnych powinien być oparty na formalnej, udokumentowanej ocenie ryzyka, zgodnej z zasadami zarządzania jakością (ICH Q9, ICH Q7). W procesie tym należy uwzględnić szereg czynników wpływających na potencjalne zagrożenie mikrobiologiczne:
- Pochodzenie API: substancje chemicznie syntetyzowane zwykle wiążą się z niższym ryzykiem kontaminacji. Z kolei API pochodzenia fermentacyjnego, biologicznego lub roślinnego mogą stwarzać wyższe ryzyko mikrobiologiczne m.in. ze względu na możliwość obecności patogenów, endotoksyn czy produktów metabolizmu mikroorganizmów.
- Warunki wytwarzania: kluczowe znaczenie mają warunki środowiskowe, w tym klasa czystości pomieszczeń. Dla API stosowanych w produktach o wysokich wymaganiach mikrobiologicznych (np. preparaty parenteralne, wziewne, okulistyczne) zaleca się prowadzenie procesu co najmniej w środowisku klasy D lub wyższej, zgodnie z wymaganiami GMP.
- Droga podania: limity mikrobiologiczne są różne w zależności od przeznaczenia produktu końcowego. Dla API stosowanych doustnie dopuszczalne są wyższe limity, natomiast dla substancji przeznaczonych do produktów jałowych obowiązują znacznie ostrzejsze wymagania, łącznie z koniecznością braku wzrostu określonych mikroorganizmów.
- Stabilność substancji: API wrażliwe na działanie enzymów, wilgoci czy innych czynników biologicznych powinny być szczególnie chronione — zarówno na etapie procesu, jak i poprzez odpowiednie warunki przechowywania oraz zastosowanie zabezpieczających systemów opakowaniowych.
SYSTEM KONTROLI MIKROBIOLOGICZNEJ ZGODNY Z WYMAGANIAMI GMP
Na podstawie przeprowadzonej oceny ryzyka mikrobiologicznego producenci substancji czynnych mają obowiązek wdrożenia spójnego i skutecznego systemu kontroli mikrobiologicznej, obejmującego zarówno środowisko produkcyjne, jak i sam proces technologiczny.
- Walidacja procesu czyszczenia
Szczególną uwagę należy zwrócić na:
- skuteczność usuwania biofilmów,
- odporność mikroorganizmów na stosowane środki czyszczące i dezynfekujące,
- regularny przegląd i aktualizację procedur.
Brak udokumentowanej walidacji lub zaniedbania w przeglądzie programu czyszczenia są częstym źródłem niezgodności podczas inspekcji — zarówno ze strony europejskich, jak i amerykańskich organów nadzoru.
2. Monitoring środowiskowy (EM)
Monitoring mikrobiologiczny środowiska powinien obejmować:
-
- kontrolę jakości powietrza, powierzchni roboczych i odzieży personelu,
- prowadzenie monitoringu zgodnie z planem opartym na analizie ryzyka,
- określenie punktów poboru próbek, częstotliwości badań oraz limitów ostrzegawczych i krytycznych.
Zaleca się prowadzenie monitoringu w trakcie rzeczywistych operacji, a nie tylko w stanie spoczynku.
3. Procedury mycia i dezynfekcji
Procedury powinny być:
-
- zdefiniowane, zatwierdzone i udokumentowane,
- okresowo kwalifikowane pod względem skuteczności,
- dostosowane do realnych zagrożeń mikrobiologicznych w danym środowisku.
Środki używane do czyszczenia i dezynfekcji powinny być skuteczne przeciwko typowym mikroorganizmom obecnym w zakładzie (najlepiej ocenić skuteczność środków dezynfekcyjnych na szczepach „in house”), a jednocześnie nie mogą wprowadzać dodatkowego ryzyka chemicznego dla produktu.
4. Dodatkowe etapy zabezpieczające
W przypadku procesów obejmujących np. rozpuszczanie, filtrację czy koncentrację półproduktów możliwe jest zastosowanie filtracji mikrobiologicznej czy termicznej dekontaminacji (np. pasteryzacja, sterylizacja), o ile działania te nie wpływają negatywnie na stabilność lub czystość chemiczną API i są odpowiednio zwalidowane oraz udokumentowane.
BADANIA MIKROBIOLOGICZNE SUBSTANCJI CZYNNYCH (API)
Oprócz kontroli procesu i środowiska regularne badania czystości mikrobiologicznej stanowią jedną z podstaw zapewnienia jakości substancji czynnych (API). Producent powinien opracować i wdrożyć plan rutynowych analiz dla każdej serii API i stosowanych surowców, zgodnie z wymaganiami odpowiednich farmakopei:
- USP <61> i <62> — dla rynku amerykańskiego,
- Ph. Eur. 2.6.12 i 2.6.13 — dla rynku europejskiego.
Zakres badań obejmuje zazwyczaj:
- oznaczenie ogólnej liczby drobnoustrojów tlenowych (TAMC — Total Aerobic Microbial Count) oraz drożdży i pleśni (TYMC — Total Yeasts and Moulds Count),
- testy na obecność określonych drobnoustrojów chorobotwórczych (np. E. coli, Salmonella spp., P. aeruginosa, S. aureus), które mogą stanowić bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia pacjenta, zwłaszcza w przypadku leków stosowanych parenteralnie, wziewnie lub do oczu.
Ważne jest, aby przed wdrożeniem tych metod przeprowadzić test przydatności, który potwierdza, że badania są odpowiednie dla danej substancji i nie są zakłócane przez jej właściwości. Niektóre produkty (szczególnie zawierające konserwanty, substancje aktywne biologicznie lub o niskim pH) mogą hamować wzrost drobnoustrojów, co może prowadzić do fałszywie negatywnych wyników. Dlatego zanim przystąpimy do rutynowego stosowania danej metody, należy sprawdzić, czy działa ona prawidłowo w obecności konkretnego produktu. Opis walidacji znajduje się w Ph. Eur. w rozdziałach 2.6.12 i 2.6.13 oraz w USP w rozdziałach <61>, <62> oraz <1227>.
TYPOWE NIEZGODNOŚCI I DZIAŁANIA KORYGUJĄCE W ZAKRESIE MIKROBIOLOGICZNEJ JAKOŚCI API
W trakcie inspekcji prowadzonych przez organy regulacyjne, takie jak Europejska Agencja Leków (EMA) czy Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA), często identyfikuje się powtarzające się niezgodności związane z mikrobiologiczną kontrolą jakości substancji czynnych (API).
Najczęstsze problemy
- Brak kompleksowej oceny ryzyka mikrobiologicznego
Jednym z najczęstszych uchybień jest niewystarczająca analiza ryzyka mikrobiologicznego. Zdarza się, że producenci koncentrują się wyłącznie na czystości chemicznej, pomijając aspekt mikrobiologiczny — zwłaszcza w przypadku substancji przeznaczonych do podania doustnego lub miejscowego. Takie podejście jest niezgodne z aktualnymi wymaganiami ICH Q9, które nakazują analizę ryzyka opartą na drodze podania, charakterystyce materiału oraz warunkach wytwarzania. - Brak walidacji metod mikrobiologicznych
Częstą niezgodnością jest stosowanie niezwalidowanych lub nieadekwatnie zwalidowanych metod mikrobiologicznych w kontroli jakości. Problemy te obejmują m.in.:
- brak formalnej walidacji lub dokumentacji procesu,
- nieodpowiednie parametry czułości i specyficzności,
- niewystarczające testy przydatności metod (suitability tests).
Tego rodzaju niedociągnięcia mogą prowadzić do niskiej wiarygodności wyników analiz i podważają skuteczność całego systemu jakości.
- Niewystarczający monitoring środowiska produkcyjnego
Kolejnym obszarem krytycznym jest niedostateczna kontrola mikrobiologiczna środowiska we wszystkich klasach czystości pomieszczeń (A, B, C, D). Brak monitoringu powietrza, powierzchni roboczych czy odzieży personelu może zwiększyć ryzyko skażenia API, zwłaszcza tych stosowanych w produktach jałowych lub wziewnych. - Wykrycie niebezpiecznych patogenów
Najbardziej alarmującym przypadkiem jest wykrycie mikroorganizmów chorobotwórczych w substancjach czynnych. Obecność takich patogenów może prowadzić do poważnych skutków klinicznych, zwłaszcza u pacjentów z obniżoną odpornością, a nawet do wycofania serii produktu z rynku.
WYMAGANE DZIAŁANIA KORYGUJĄCE I ZAPOBIEGAWCZE (CAPA)
Aby skutecznie odpowiedzieć na te niezgodności, producenci powinni wdrożyć spójny plan działań korygujących i zapobiegawczych, obejmujący:
1. Retrospektywną ocenę ryzyka mikrobiologicznego
Dla wszystkich API wytwarzanych w zakładzie należy przeprowadzić ponowną ocenę ryzyka, uwzględniając:
- drogę podania produktu końcowego,
- źródło i rodzaj surowców,
- historię zanieczyszczeń,
- profil mikrobiologiczny produktu i środowiska.
Ocena ta powinna być udokumentowana i posłużyć jako podstawa do aktualizacji strategii kontroli mikrobiologicznej.
2. Walidację metod mikrobiologicznych
Wszystkie metody stosowane do:
-
- oznaczania ogólnej liczby drobnoustrojów (TAMC, TYMC),
- wykrywania mikroorganizmów określonych w USP <62> i Ph. Eur. 2.6.13
powinny być w pełni zwalidowane, zgodnie z wytycznymi ICH Q2 oraz rozdziałami farmakopei dotyczącymi metod mikrobiologicznych.
3. Przegląd i aktualizację procedur (SOP)
W razie potrzeby należy zaktualizować dokumentację jakościową, w tym:
-
- procedury pobierania próbek,
- czyszczenia i sanityzacji sprzętu oraz powierzchni,
- postępowania w przypadku wykrycia niezgodności mikrobiologicznych.
(SOP — Standard Operating Procedures).
4. Szkolenie personelu i budowanie kultury jakości
Wszystkie działania powinny być wspierane przez regularne szkolenia personelu, które uwzględniają znaczenie mikrobiologii oraz budowanie świadomości zagrożeń i odpowiedzialności za jakość na każdym etapie produkcji.
PRAKTYCZNE WSKAZÓWKI DLA ZAPEWNIENIA ZGODNOŚCI
Wdrożenie skutecznego systemu zapewnienia jakości mikrobiologicznej API wymaga zarówno systematycznego podejścia, jak i dogłębnej wiedzy na temat źródła, charakterystyki oraz ryzyka związanego z konkretnym typem substancji czynnej. Kluczowym elementem jest opracowanie szczegółowego profilu mikrobiologicznego każdego API, który uwzględnia dane z charakterystyki produktu, procesów fermentacyjnych lub syntetycznych, analiz laboratoryjnych oraz warunków środowiskowych panujących podczas wytwarzania. Taki profil stanowi fundament oceny ryzyka oraz ustalania odpowiednich specyfikacji mikrobiologicznych.
Zarządzanie ryzykiem mikrobiologicznym powinno opierać się na zasadach Quality Risk Management (QRM), zgodnie z wytycznymi ICH Q9 (R1). Podejście to umożliwia identyfikację krytycznych punktów kontrolnych w procesie, ocenę wpływu potencjalnych zagrożeń oraz wdrożenie odpowiednich środków kontrolnych. Zastosowanie metod takich jak FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) czy HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) pozwala zminimalizować ryzyko kontaminacji w sposób usystematyzowany i naukowy.
Nieodzownym elementem systemu jakości jest prowadzenie rutynowych badań mikrobiologicznych API zgodnie z wymaganiami zawartymi w USP oraz Ph. Eur. Dobór metod, częstotliwość analiz oraz dobór patogenów powinny być każdorazowo uzależnione od drogi podania produktu końcowego oraz profilu pacjenta. Zapewnienie mikrobiologicznej jakości API nie może ograniczać się jedynie do analiz czystości mikrobiologicznej serii po procesie produkcyjnym — konieczne jest wdrożenie mechanizmów kontroli całego łańcucha dostaw. Regularny audyt dostawców surowców i wytwórców API, szczególnie tych produkujących fermentacyjnie lub w systemach zamkniętych, pozwala na identyfikację potencjalnych źródeł zanieczyszczeń oraz ich eliminację na wczesnym etapie. W ramach nadzoru nad łańcuchem dostaw istotne jest także posiadanie pełnej dokumentacji jakościowej oraz zatwierdzonych certyfikatów analizy z potwierdzeniem spełnienia parametrów mikrobiologicznych.
Na koniec należy podkreślić kluczową rolę kompetentnego personelu mikrobiologicznego w całym procesie zapewnienia jakości. Systematyczne szkolenia, kwalifikacje oraz rozwijanie umiejętności analitycznych pracowników laboratorium mikrobiologicznego i personelu operacyjnego w obszarach produkcji są fundamentem dla uzyskania wiarygodnych wyników badań, prawidłowej interpretacji danych oraz skutecznego reagowania na incydenty mikrobiologiczne. Jedynie zintegrowane podejście, łączące aspekt techniczny, proceduralny i ludzki, umożliwia osiągnięcie pełnej zgodności z wymaganiami mikrobiologicznymi UE i USA.
Zapewnienie mikrobiologicznej jakości API jest krytycznym aspektem zgodności regulacyjnej i bezpieczeństwa pacjenta. Choć przepisy UE i USA różnią się w szczegółach, ich cel pozostaje wspólny: eliminacja ryzyka mikrobiologicznego, które mogłoby zagrażać bezpieczeństwu produktu końcowego. Producenci API muszą wdrożyć zintegrowane strategie zarządzania jakością mikrobiologiczną, oparte na naukowej ocenie ryzyka, walidacji metod oraz monitorowaniu środowiska i procesu.
Źródła
- EudraLex Volume 4, Annex 1 — Manufacture of Sterile Medicinal Products, European Commission, 2022.
- ICH Q7 — Good Manufacturing Practice Guide for Active Pharmaceutical Ingredients, ICH, 2000.
- European Pharmacopoeia, EDQM, 11th Edition, monografie ogólne 5.1.4, 5.1.8.
- 21 CFR Part 210/211 — Current Good Manufacturing Practice for Finished Pharmaceuticals, FDA.
- United States Pharmacopeia (USP) — Chapters <61>, <62>, <1111>, <1227>, 2024.
- ICH Q9 (R1) — Quality Risk Management, ICH, 2023.