Problemi di sterilità e contaminazione incrociata nell’ingegneria tissutale e nella medicina rigenerativa

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regenerative medicine
 

Abstract

Attualmente la medicina rigenerativa è in forte espansione. Grazie ai numerosi sforzi compiuti dalla ricerca in questo campo, gli aspetti produttivi commerciali dei bio-prodotti meritano sempre più attenzione. Da una prospettiva GMP, la sfida più critica correlata a fattori specifici che caratterizzano la manipolazione delle cellule è l’asepsi del processo. Il presente documento mette in luce anche altri fattori critici nel processo di presentazione di una visione completa dei rischi connessi a questa attività. Una possibile soluzione a questi problemi è la tecnologia di isolamento, comunemente usata nell’industria farmaceutica e suggerita dalle linee guida relative alle normative in materia.

Introduzione

I processi che coinvolgono la manipolazione delle cellule si applicano in svariati settori: dall’ingegneria tissutale alla ricerca e all’uso delle cellule staminali. La comunità scientifica riconosce l’enorme potenziale di questa tecnologia all’interno della medicina rigenerativa e della terapia genica. D’altra parte, la realtà odierna non si limita a una semplice ricerca, ma coinvolge capacità produttive soggette a valutazione regolamentare.

Le Good Manufacturing Practice GMP (Buone Norme di Fabbricazione) europee riguardanti bio-materiali sono descritte nell’Allegato 2 (Produzione di principi attivi biologici e prodotti medicinali per uso umano), dove vengono riportati i requisiti per l’asepsi del processo che sono assolutamente correlati a ciò che viene riportato nell’Allegato 1, la base normativa fondamentale per la produzione sterile.

Pertanto, una domanda importante è: la sterilità e la contaminazione incrociata sono problemi importanti nella manipolazione cellulare?

Definizione del problema

La sterilità o l’asepsi del processo di manipolazione delle cellule possono essere valutati esaminando una serie di fattori importanti nelle procedure adottate.

1 – La manipolazione delle cellule è sostanzialmente un processo manuale composto da diverse fasi complesse durante le quali le cellule vengono spesso direttamente esposte all’ambiente esterno. In ambienti classificati, la prima fonte di contaminazione proviene dal corpo umano; è per questo che devono essere attuate rigide procedure per gli operatori per i quali vige l’obbligo di indossare il camice. Inoltre, tutte quelle persone che hanno bisogno di lavorare in un ambiente pulito devono periodicamente frequentare corsi di formazione.

2 – L’ampio utilizzo di mezzi di coltura è necessario per la proliferazione delle cellule. Gli antibiotici vengono talvolta aggiunti ai mezzi per ridurre il rischio di contaminazione microbica, ma ciò non è sempre possibile e, inoltre, non elimina il rischio. Paradossalmente, le condizioni di incubazione sono esattamente le più appropriate per la proliferazione dei batteri, come indicato nell’Allegato 2 delle GMP:

“Dal momento che i materiali e le condizioni di lavorazione utilizzati nei processi di coltivazione vengono progettati per fornire le condizioni per la crescita di cellule e microrganismi specifici, ciò fornisce la possibilità di crescere ai contaminanti microbici estranei”.

3 – Le attrezzature di laboratorio di solito non sono state progettate per essere sottoposte ad un ciclo di decontaminazione automatizzato. Il più delle volte le attrezzature di laboratorio utilizzate, come incubatori, centrifughe, frigoriferi e microscopi, vengano disinfettate manualmente strofinandole con agenti igienizzanti. Ciò è dovuto al fatto che l’uso di agenti ossidanti come il perossido di idrogeno vaporizzato in processi di decontaminazione automatizzati, oggi molto comune nell’industria farmaceutica, non è così popolare nelle fabbriche che si occupano di produzione di apparecchiature da laboratorio.

4 – Il materiale di partenza (cellule) proviene dalle sale operatorie degli ospedali in cui le procedure asettiche non sono sotto stretto controllo a causa di limiti tecnici e mancanza di formazione. Ciò significa che la contaminazione può anche essere introdotta nel processo dalle cellule originali.

Alla luce di questi quattro fattori, la sterilità nella manipolazione cellulare rappresenta il problema più importante dal punto di vista produttivo delle GMP e sicuramente il rischio di contaminazione è superiore rispetto alla lavorazione asettica comune, utilizzata, ad esempio, nella preparazione di prodotti iniettabili.

La seconda parte del problema riguarda la contaminazione incrociata. Nelle pratiche farmaceutiche normali, questo problema si riferisce alla contaminazione tra i diversi lotti. Nella medicina rigenerativa, il batch può essere un singolo prodotto dedicato ad un singolo paziente, quindi questo tipo di rischio è estremamente elevato. La maggior parte del tempo, l’ambiente in cui le cellule vive sono esposte è condiviso con le cellule di origine di altri senza che vi sia una corretta pulizia. Per quanto riguarda questo problema, l’Allegato 2 si focalizza sulle unità di trattamento dell’aria:

“11. L’unità di trattamento dell’aria deve essere progettata, costruita e manutenuta per ridurre al minimo il rischio di contaminazione incrociata tra le diverse aree di produzione e può avere bisogno di essere specifica per un settore […]”.

Il caso della preparazione di un vettore virale per la terapia genica è il caso limite per il rischio di contaminazione crociata, mentre un problema importante è la produzione di organismi patogeni. Il potenziale pericolo di esposizione a questi organismi dal punto di vista dell’HSE (Health and Safety Executive – Organismo di controllo per la sicurezza sul lavoro in Gran Bretagna) deve essere trattato secondo il livello di biosicurezza associato ed è per questo che l‘Allegato 2 evidenzia:

“7. […] per la produzione di organismi patogeni (ad esempio, con livello di biosicurezza 3 o 4) deve essere utilizzata l’area di produzione dedicata”.

Ciò significa che, per queste operazioni particolari, è necessaria anche una strategia di contenimento (cioè la tutela dell’operatore rispetto al prodotto).

Da queste osservazioni si può concludere che vi sono importanti problemi di sterilità, sia in termini di conformità della lavorazione asettica che di contaminazione crociata.

Quindi, cosa si può fare? È possibile migliorare l’asepsi durante la manipolazione delle cellule? Se sì, come?

Soluzione proposta

La prima cosa che abbiamo fatto è stata quella di guardare a ciò che stiamo facendo comunemente nell’industria farmaceutica relativamente alle applicazioni di trattamenti asettici, a volte impiegando anche sostanze pericolose: l’integrazione di tutte le zone critiche nella tecnologia di isolamento.

Gli isolatori sono intesi come involucri sigillati che forniscono una barriera fisica e aerodinamica proveniente dall’ambiente esterno all’applicazione specifica della lavorazione asettica.

Le caratteristiche principali degli isolatori progettati per raggiungere una classe ambiente A (classificazione GMP UE, classificazione classe 100 FDA) sono:

  • assieme completo in acciaio inossidabile 316L
  • funzionamento a pressione positiva legata all’ambiente
  • possibilità di flusso d’aria laminare
  • sistema di decontaminazione automatico che utilizza perossido di idrogeno o acido peracetico.

Date le caratteristiche, gli isolatori possono essere installati in un ambiente di classe D, pur essendo omologati internamente come classe A. Questa capacità fondamentale è ciò che costituisce essenzialmente la rivoluzione di questa tecnologia rispetto alla camera pulita.

Conclusioni

Nel settore farmaceutico, l’uso di isolatori per le lavorazioni asettiche è già una tecnologia ben consolidata con evidenti vantaggi in termini di asepsi del processo, efficienza energetica e migliori condizioni di lavoro degli operatori. Tutti questi vantaggi stanno portando alla riduzione dei costi operativi e a una migliore qualità del prodotto finito. Questo è il motivo per cui da un punto di vista normativo l’Allegato 1 delle GMP suggerisce anche l’uso di questa tecnologia quando applicabile:

“21. L’utilizzo della tecnologia degli isolatori per ridurre al minimo gli interventi umani nelle aree di lavorazione può comportare una significativa diminuzione del rischio di contaminazione microbiologica dei prodotti fabbricati asetticamente rispetto all’ambiente”.

Se questa appare come una soluzione efficace per il rischio di contaminazione nella lavorazione delle cellule, avremmo solo bisogno di verificare se i processi coinvolti specifici possono essere integrati all’interno della tecnologia di isolamento.

Fortunatamente, la risposta è sì. È possibile. I risultati sono impressionanti.

Se desiderate saperne di più sulla nostra soluzione e sulla differenza tra camera pulita e isolatori, compilate il relativo modulo.

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