19.06.2017 - Medizinprodukte

Sonderausgabe Arzneimittel Nr. 2: Beurteilung von kritischen Mikroorganismen in nicht-sterilen pharmazeutischen Produkten Teil 2

Einleitung

Im ersten Teil des Arzneimittelnewsletters haben wir die Beurteilung kritischer Mikroorganismen vorgestellt (BAV Newsletter Sonderausgabe Arzneimittel, 2016). Es wurde dargestellt, dass die gefundene Isolate bei der Prüfung nicht-steriler Produkte auf ihr Gefährungspotenzial für das Produkt und den Patienten beurteilt werden sollten. In diesem Newsletter finden Sie ein praktisches Beispiel. Es handelt sich hierbei um ein flüssiges orales Produkt (Hustensirup) als Mehrfachdosis, bei welchem in der Prüfung auf Gesamtkeimzahl Bacillus thuringiensis gefunden wurde.

1. Ergebnisse der Freigabeuntersuchungen 

Produktname: Hustensaft 
Chargennummer: 4570-16 
Analysendatum: 25. Oktober 2016 
Certificate of Analysis: BAV No. 12345678 

Tabelle 1: Ergebnisse 

Indentifizierung der Mikroorganismen: Bacillus thuringiensis

2. Beurteilung der Ergebnisse

2.1. Charakterisierung der Mikroorganismen 

Die Vertreter der Gattung Bacillus gehören zur Familie der Bacillaceae, welche normalerweise gram-positive, aerobe, sporenbildendende Stäbchenbakterien sind. Gemäss Versalovic et al. (2011) sind bis 2011 insgesamt 162 Arten in der Gattung Bacillus beschrieben worden. 

Vertreter der Gattung Bacillus werden meist aus dem Boden oder der Umgebung isoliert, können aber auch im Wasser, der Nahrung oder in klinischen Befunden gefunden werden. Die meisten Arten leben saprophytisch im Boden, kommen ubiquitär vor und werden durch den Wind über weite Strecken verbreitet. Der grösste Teil der Bacillus Arten haben nur ein sehr geringes oder kein human-pathogenes Potential und sind nur in seltenen Fällen mit menschlichen oder tierischen Krankheiten assoziiert. Grundsätzliche Ausnahmen sind Bacillus anthracis (Anthrax), B. cereus, B. licheniformis und B. pumilus (Nahrungsmittelvergiftungen und opportunistische Infektionen), und B. thuringiensis (pathogen in Invertebraten). Bezüglich der Nahrungsmittelvergiftung muss jedoch eine sehr hohe Zellzahl vorhanden sein, damit ein humanes Risiko besteht; gemäss FDA (2012) liegt dieser Wert bei B. cereus bei ca. 106 KBE/g. Dank ihrer Fähigkeit zur Endosporen-Bildung, können die Vertreter der Gattung Bacillus extremste Bedingungen (Austrocknung, Hitze, Desinfektion, etc.) unbeschadet überdauern. Gerade in getrockneter Nahrung (z.B. Milchpulver, Gewürze) kommen häufig hohe Zahlen von Bacillus Sporen vor, welche dann bei der Zugabe von Wasser auskeimen und sich vermehren können. Dadurch kann es zum Verderb oder Nahrungsmittelvergiftung kommen (Bergey’s Manual 2009, Vol. 3, Versalovic et al. 2011). 

Im vorliegenden Fall wurde Bacillus thuringiensis identifiziert. Die Art gehört in den B. cereus Komplex, in welchem die Arten nicht immer einfach zu differenzieren sind. B. thuringiensis ist, wie oben erwähnt, für seine Bt-Toxine, welche gegenüber wirbellosen Tieren toxisch ist, bekannt. Sowohl das Toxin, als auch die Sporen von B. thuringiensis, werden industriell hergestellt und zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt (Madigan & Martinko 2009, Versalovic et al. 2011, Wikipedia 2013). Für den Menschen sind gemäss Versalovic et al. (2011) einige Fälle von Gastroenteritis, Bakteriämie und Wundinfektionen durch B. thuringiensis beschrieben. Wobei zumindest in einigen dieser Fällen nicht klar ist, ob nicht B. cereus der Verursacher war. Unkritische Vertreter der Gattung Bacillus – unter anderem auch B. thuringiensis – werden im mikrobiologischen Monitoring in pharmazeutischen Produktionen häufig nachgewiesen (z.B. Rieth 2012). 
Gemäss der „Einstufung von Organismen: Bakterien“ (Frey 2011, ESV 2008) ist B. thuringiensis in der Kategorie 1 eingestuft. Die Kategorie 1 ist definiert als „Organismen, die kein oder ein vernachlässigbar kleines Risiko aufweisen“. Die Art hat noch den Vermerk +n, welcher bedeutet, dass die Art für Nichtwirbeltiere pathogen ist und das in Einzelfällen die Art als Krankheitserreger nachgewiesen oder vermutet wird, aber überwiegend bei erheblich abwehrgeminderten Menschen und die Identifizierung der Art oft nicht zuverlässig ist. 

2.2. Verabreichungsform und Patientengruppe 

Hustensaft ist ein flüssiges, orales Produkt zur Behandlung bei akuten und chronischen Erkrankungen der Bronchien mit zähem Schleim. Der Wirkstoff ist HS-7070, welcher synthetisch hergestellt wird. Die enthaltenen Hilfsstoffe sind Wasser für Injektionszwecke (Water for Injection), Sucrose und Glycerol (600 mg/ml). Die applizierte Menge beträgt 15 Tropfen zweimal täglich. Die Behandlungsdauer sollte drei Wochen nicht überschreiten. 
Patienten sind Personen ab 6 Jahren, welche an einem trockenen Husten leiden. 

2.3. Mikrobiologische Stabilität des Produktes 

Die Prüfung auf ausreichende Konservierung („Efficacy of Antimicrobial Preservation“) nach Ph. Eur. Kapitel 5.1.3. wurde für das Produkt Hustensaft im Rahmen der Entwicklung und an Stabilitätsmustern durchgeführt. Die Resultate der Prüfung auf ausreichende Konservierung für Hustensaft wurden im Jahr 2008 und 2013 vom BAV Institut (BAV 2008, 2013) vorgenommen. Die Formulierung entsprach den Akzeptanzkriterien für orale Produkte nach Ph. Eur. Kapitel 5.1.3. für alle getesteten Mikroorganismen. 

2.4. Historische Daten der mikrobiologischen Prüfung 

Die nachfolgende Tabelle gibt die Resultate der mikrobiologischen Prüfungen von Hustensaft vom Jahr 2013 bis September 2016 wieder. In dieser Zeitspanne wurde bei einer weiteren Charge Mikroorganismen (ebenfalls Vertreter der Gattung Bacillus) nachgewiesen. Diese Resultate zeigen die grundsätzlich einwandfreie Qualität des Produktes. Der vorliegende Befund mit 1 KBE/ml kann als Einzelfall bzw. als normale Belastung des Produktes betrachtet werden und stellt keine spezielle Auffälligkeit dar. 

Tabelle 2: Zusammenstellung der Resultate der mikrobiologischen Prüfung von Hustensaft seit 2013. 

3. Zusammenfassende Bewertung

Für die vorliegende Charge von Hustensaft besteht aufgrund folgender Punkte kein Risiko für die menschliche Gesundheit bei bestimmungsgemässer Anwendung:

  • Die Gesamtkeimzahl pro Milliliter ist sehr gering und liegt deutlich innerhalb der Spezifikation von 102 KBE/ml. 
  • Die maximale Applikationsdosis pro Tag beträgt 30 Tropfen, was einer geringen Menge (ca. 2 ml) entspricht. Somit ist die appliziert tägliche Quantität sehr gering und eine Kontamination wie die vorliegende, als unproblematisch zu betrachten. 
  • Die Patientengruppe sind Personen, älter als 6 Jahre, welche an einem Husten leiden, aber kein geschwächtes Immunsystem haben. 
  • Das gefundene Bakterium kann für den Menschen als unkritisch klassiert werden. 
  • Es ist aufgrund der geringen Keimzahl und der chemisch-physikalischen Zusammensetzung des Produktes (Stabilisierung durch hohen Sucrose und Glycerol Gehalt) nicht von einer Vermehrung auszugehen. 
  • Die historischen Daten des Produktes zeigen, dass das Produkt grundsätzlich eine sehr gute mikrobiologische Qualität aufweist. Der vorliegende Befund kann als vereinzelter Fall betrachtet werden, welcher aber im Rahmen dessen liegt, was für dieses Produkt normal ist.

4. Abkürzungen

KBE: Koloniebildende Einheit 
N/A: Nicht anwendbar 
OOE: Out of Expectation 
OOS: Out of Specification 
Ph. Eur.: European Pharmacopoeia, Europäisches Arzneibuch 
TAMC: Total aerobic microbial count (Gesamtkeimzahl) 
TYMC: Total combined yeast/molds count (Keimzahl der Hefe- und Schimmelpilze)

5. Literatur

Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (2009). Second Edition. Volume 3. Editors: P. De Vos, G.M. Garrity, D. Jones, N.R. Krieg, W. Ludwig, F.A. Rainey, K.-H. Schleifer, W.B. Whitman. Springer Verlag. 

ESV (2008): Einschliessungsverordnung – Verordnung über den Umgang mit Organismen in geschlossenen Systemen. Bundesamt für Umwelt, Bern. Nr. 814.912, 38 S. 
FDA (2012): The Bad Bug Book - Foodborne Pathogenic Microorganisms and Natural Toxins Handbook. Second Edition. 

Frey J. (2011): Einstufung von Organismen: Bakterien. Stand Juli 2011. Bundesamt für Umwelt, Bern. Umwelt-Vollzug Nr. 1114: 204 S. 

Madigan M.T. & Martinko J.M. (2009): Brock Mikrobiologie, 11., aktualisierte Auflage. Pearson Studium. 

Rieth M. (2012): Pharmazeutische Mikrobiologie – Qualitätssicherung, Monitoring, Betriebshygiene. Wiley-VCH Verlag, Weinheim 

BAV (2008): BAV Prüfbericht-Nr. 12345 (1. Version), Prüfung auf ausreichende antimikrobielle Konservierung für Hustensaft. 

BAV (2013): BAV Prüfbericht-Nr. 56789 (1. Version), Prüfung auf ausreichende antimikrobielle Konservierung für Hustensaft. 

Versalovic J., Carrol K.C., Funke G., Jorgensen J.H., Landry M.L., Warnock D.W. (2011): Manual of Clinical Microbiology. Volume 1 & 2, 10th Edition. ASM Press Washington, DC. 

Wikipedia (2013): Bacillus thuringiensis. http://de.wikipedia.org/wiki/Bacillus_thuringiensis

Zusammenfassung

In diesem Newsletter wird ein praktisches Beispiel, zur Beurteilung eines mikrobiologischen Befundes innerhalb der Spezifikation dargestellt. Als Beispiel wurde ein konservierter Hustensaft ausgewählt, welche mit einer Bazillen-Art geringfügig kontaminiert war. Aufgrund der Abklärung konnte der Befund als unkritische klassiert werden und das Produkt kann freigegeben werden. 
Wie bereits im 1. Teil des Newsletters aufgeführt, sollte aktuell für alle nicht-sterilen Produkte eine solche Beurteilung stattfinden oder ein entsprechendes Konzept, wie man mit solchen Befunden umgeht, vorhanden sein.