Bioburden - im Fokus in der pharmazeutischen Qualität

Bioburden bezeichnet die mikrobielle Belastung eines Produkts oder Materials vor einer Sterilisation. In der pharmazeutischen Qualitätskontrolle dient die Bioburden-Bestimmung dazu, die Anzahl und Art von Mikroorganismen auf Rohstoffen, Zwischenprodukten und Endprodukten zu quantifizieren. Dies ist essenziell, um die Wirksamkeit der Sterilisation zu validieren und Kontaminationsrisiken zu minimieren.
Im Rahmen der Qualitätssicherung stellt das Bioburden-Monitoring sicher, dass Herstellungsprozesse unter kontrollierten hygienischen Bedingungen ablaufen. Es unterstützt die Einhaltung regulatorischer Vorgaben wie GMP (Good Manufacturing Practice) und hilft, Abweichungen frühzeitig zu erkennen. Eine konsistente Bioburden-Kontrolle ist daher ein wichtiger Bestandteil zur Sicherstellung der Produktqualität und Patientensicherheit.

Entwicklung

Auch von regulatorischer Seite wurde das Thema deshalb schon vor Jahren aufgegriffen. Im Pharmacopeial Forum 39(4) veröffentlichte die United States Pharmacopeia (USP) im Jahr 2014 den Entwurf des Kapitels <1115> mit dem Titel "Bioburden Control of Nonsterile Drug Substances and Products". Dieses Dokument präsentierte einen risikobasierten Ansatz zur Kontrolle potenzieller mikrobieller Kontaminationen während der Herstellung nicht-steriler Arzneimittel. Doch das Thema Bioburden-Belastung betrifft keineswegs nur nicht-sterile Produkte. Der aktuelle Anhang 1 des Europäischen GMP-Leitfadens hebt ausdrücklich hervor, dass geeignete Vorfilter zur Reduzierung der mikrobiellen Belastung sowie Sterilisationsfilter an verschiedenen Punkten des Herstellungsprozesses eingesetzt werden können. Darüber hinaus fordert der Leitfaden eine Überwachung der Bioburden vor der Sterilisation. Für diesen Schritt müssen arbeitsplatzspezifische Grenzwerte definiert sein, die sich auf die Effizienz des angewandten Sterilisationsverfahrens beziehen. Außerdem schreibt der Leitfaden vor, dass der Bioburden-Test für jede Charge verpflichtend durchzuführen ist - unabhängig davon, ob es sich um aseptisch abgefüllte Produkte oder um endsterilisierte Produkte handelt. Auch auf internationaler Ebene existieren Vorgaben: Die Bioburden-Prüfung für Medizinprodukte ist weltweit durch die ISO 11737 geregelt.

Diese aktuellen Entwicklungen haben uns dazu veranlasst, das Thema Bioburden-Kontrolle im Gespräch mit Experten, z. B. aus der Pharmaceutical Microbiology Working Group der ECA noch einmal zu beleuchten und unterschiedliche Perspektiven auf dieses wichtige Qualitätskriterium zu diskutieren. Die  Diskussionen mit den Experten aus den Bereichen Pharmakopöe, pharmazeutische Qualitätskontrolle sowie aus Prüflaboren zeigen dabei auf, welche Herausforderungen mit der Etablierung einer Bioburden-Kontrollstrategie verbunden sind und was für Fragestellungen bei einer Implementierung zu erwarten sind.

Fragestellungen

Ein zentrales Thema war die Entwicklung von Bioburden-Kontrollstrategien, die sich an den verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus orientieren. Dazu gehören die frühe klinische Phase, die späte klinische Phase sowie die kommerzielle Phase. Weiterhin taucht die Frage auf, ob der Fokus beim Testen auf "spezifizierte Mikroorganismen" oder auf "unerwünschte Mikroorganismen" gelegt werden sollte. Dies betrifft alle relevanten Stufen von der Prüfung der Rohmaterialien über In-Prozess-Kontrollen, die Arzneimittelsubstanz, das Arzneimittelprodukt bis hin zum Endprodukt.

Ein weiterer Diskussionspunkt war das Thema Biofilme, deren Biologie und Methoden zur Identifikation von Biofilmen in der Bioburden-Entwicklung.

Ein wichtiges Thema ist auch die Frage, an welchen Stellen im Prozess Bioburden-Tests sinnvoll durchgeführt werden sollten. Dazu gehört auch die Vordefinition von Bioburden- oder Endotoxingehalten in Rohmaterialien sowie die Bewertung, ob "unerwünschte Mikroorganismen" in den eingesetzten Rohstoffen vorhanden sind. Hinsichtlich der Methodik kommen verschiedene Testverfahren zur Anwendung, darunter der Total Aerobic Microbial Count (TAMC), der Total Yeast and Mold Count (TYMC), die Methode der Most Probable Number (MPN), weitere klassische Bioburden-Testmethoden sowie moderne mikrobiologische Schnellmethoden.

Auch die Frage, ob Bioburden-Proben eine begrenzte Haltbarkeit haben sollten, wurde in den Diskussionen thematisiert, ebenso wie der Umgang mit sogenannten "fehlenden Bioburden"-Ergebnissen. In Bezug auf Grenzwerte tauchte auch die Frage auf, ob es sinnvoll ist, vordefinierte Bioburden- und/oder Endotoxin-Grenzwerte für vorgelagerte oder nachgelagerte Prozesse - einschließlich Fermentation - sowie für den Gesamtprozess festzulegen.

Ein weiterer Diskussionspunkt drehte sich um die Frage, welches Kontrollsystem bevorzugt wird: ein zweistufiges System mit Warn- und Alarmlimits oder ein dreistufiges System, das zusätzlich eine Rückweisungsgrenze umfasst. Dabei spielt auch die Methode zur Festlegung der Grenzwerte eine Rolle, beispielsweise wie viele Datenpunkte dafür erforderlich sind und welche Philosophie bei neuen Prozessen ohne Erfahrungswerte angewendet wird.

Und auch Abweichungsmanagement bildete einen weiteren Schwerpunkt: Wird im Falle von Grenzwertüberschreitungen grundsätzlich eine Identifizierung der Keime vorgenommen? Falls ja, in welchen Fällen - bei jeder Kolonie oder nur bei Überschreitungen? Ebenso stellt sich die Frage nach bevorzugten Identifikationstechniken sowie geeignete Maßnahmen im Falle von Grenzwertüberschreitungen.

Aktuelle Unterstützung bei Fragestellungen rund um Bioburden

Um diesem Thema mehr Aufmerksamkeit zu widmen, hat die ECA Microbiology Working Group ein Q&A Paper zum Thema Bioburden zusammengestellt das in Kürze veröffentlicht wird, in dem eine Vielzahl von Fragen, die an die Experten gestellt wurden, beantwortet werden.
Darüber hinaus wird im Rahmen der aseptikon am 07.und 08. Oktober in Mannheim erstmals ein deutschsprachiger zweitägiger Konferenztrack zum Thema Bioburden angeboten, in dessen Rahmen Experten/innen aus der Industrie, aus Auftragslaboren und Mitglieder von Expertengruppen der Pharmakopoen das Thema ausführlich beleuchten und diskutieren.