L’endotossina ? un contaminante comune dei prodotti medici che deriva dai batteri. La presenza di endotossine pu? derivare da componenti intrinseche del processo produttivo o da contaminazioni accidentali del prodotto. L’endotossina pu? causare shock endotossico o settico, lesioni tissutali e persino la morte. La rimozione dell’endotossina prima dell’approvazione del farmaco per il rilascio ? quindi necessaria per evitare di causare malattie nel ricevente del farmaco.
La contaminazione da endotossine si verifica quando un determinato gruppo di batteri, chiamati batteri Gram negativi, ? presente o ? stato presente nel processo di produzione. Con i batteri generalmente divisi in due gruppi, Gram negativi e Gram positivi, i batteri Gram negativi sono estremamente comuni. La designazione Gram-negativa deriva dalla comparsa dei batteri dopo che ? stato eseguito uno specifico processo di colorazione, chiamato colorazione di Gram. L’endotossina ? presente in tutti i batteri Gram negativi, indipendentemente dal fatto che causino malattie.
La parte esterna di un batterio Gram negativo contiene lipopolisaccaridi (LPS) che vengono utilizzati per la stabilit? strutturale. L’endotossina si riferisce a questa parte LPS del batterio. Ad esempio, una cellula di E. coli contiene circa 2 milioni di molecole di LPS. LPS non ? solo presente nelle cellule di batteri vivi o morti, ma viene anche continuamente rilasciato nell’ambiente. Il rilascio avviene durante la crescita e la divisione del batterio e quando la cellula muore.
La molecola LPS ha un effetto indirettamente deleterio sul corpo. L’endotossina interagisce con il sistema immunitario attraverso il legame con le cellule del sangue chiamate macrofagi e monociti. Questo legame provoca una risposta infiammatoria rilasciando fattori come l’interleuchina-6, l’interleuchina-1 e il fattore di necrosi tumorale. Questa risposta infiammatoria porta a febbre e, a volte, shock endotossico e morte.
Questi effetti pericolosi si verificano con una singola dose elevata di endotossina o con livelli di esposizione inferiori ripetuti. Una dose di 1 nanogrammo di LPS per millilitro di prodotto pu? provocare una reazione endotossica nei mammiferi quando il prodotto viene iniettato per via endovenosa. Le persone con malattie come l’AIDS, la leucemia o il diabete sono particolarmente a rischio di shock endotossico.
I batteri Gram-negativi geneticamente modificati vengono regolarmente utilizzati nella produzione di proteine ??e peptidi biologicamente attivi. La presenza delle molecole di LPS sia nelle cellule produttrici che nella coltura circostante significa che il prodotto richiede la purificazione e la rimozione delle endotossine. Il lipopolisaccaride ? una molecola molto stabile rispetto alle proteine, resistendo a pH e temperature estreme, quindi la rimozione delle endotossine richiede tecniche di rimozione complesse. I produttori, quindi, utilizzano metodi come la cromatografia a scambio ionico, l’ultrafiltrazione e la cromatografia su membrana per la rimozione o la riduzione delle endotossine a un livello accettabile.