Prevence mikrobiální kontaminace v farmaceutických a biotechnologických výrobních oblastech: komplexní přístup k zavádění odolných kontrolních opatření.

Obrázek 1: Zeď s vodou poškozená a zasažená plísní. (fotografie: Jim Polarine) / Image 1: Water damaged wall covered with mold. (photo by Jim Polarine)

Obrázek 2: Vznik biofilmu v potrubích. (foto: MSU) / Image 2: Biofilm formation in pipes. (photo courtesy MSU)

Obrázek 3 (zbytky dezinfekčního prostředku na epoxidové podlaze)

Obrázek 4 (zbytky dezinfekčního prostředku na vinylové podlaze)

Nedávno vydaný bestseller1 se zabývá otázkou, proč je ochotná celá národnost pomáhat jen několika málo lidem v život ohrožujících situacích (například chilským horníkům), ale pouze málo ochoty ukazuje pomáhat milionům, které se nacházejí v podobné nebo dokonce větší nouzi (například obětem tsunami). To může být iracionální, ale přesně popisuje potíže lidí s prací na abstraktním cíli, který je založen na konceptech a vztazích, jež jsou téměř nemožné pochopit. Záchrana jedné osoby, která je přímo před námi, je mnohem jednodušší než zachránit miliony trpící v vzdálené zemi. V takových situacích máme tendenci odvrátit se, protože nevíme, jak změnit něco, čemu nerozumíme nebo co nemůžeme vidět. Tento fenomén hraje roli také při kontrole oblastí výroby léků: žádáme lidi pracující v těchto oblastech, aby byli extrémně opatrní a dodržovali přísné postupové předpisy, které jsou navrženy tak, aby zabránily kontaminaci léku neviditelnými organismy, které se vyskytují milionkrát. Abychom to jednoduše vyjádřili: lidé pracující v citlivých výrobních oblastech mají tendenci podceňovat vliv, který mají jako jednotlivci na řízení velkého a složitého systému. Nebo na ještě abstraktnější koncepty, jako je veřejné zdraví, které může být ohroženo špatnou kontrolou výroby, jak ukázala nedávná nedostatek chřipkových vakcín2 a stažení výrobků3.

Efektivní kontrola oblastí výroby léků vyžaduje komplexní přístup, při němž jsou identifikovány a sledovány komponenty nejdůležitější pro úspěšný výrobní výsledek. Celostní koncept zohledňuje chování složitých systémů a je založen na interdisciplinárním přístupu, který se silně zaměřuje na měřitelné hodnoty pro pochopení chování systému. Kritické komponenty, které je třeba zkoumat a sledovat, aby bylo zajištěno výrobcé výsledky, jsou výrobní zařízení (konstrukce a stav), personál (školení a řízení) a mikrobiologické kontrolní programy (produkty a jejich použití). V tomto článku jsou všechny tři oblasti podrobně rozebrány.

Útok je nejlepší obrana, zvláště když jsou ve hře velké částky a veřejné zdraví, což není přehnané, pokud jde o vakcíny a jiné biotechnologicky získané účinné látky. V takovém případě je většinou konečná sterilizace nemožná. Proto začíná silný, ofenzivní přístup s robustním plánováním zařízení, při němž jsou složky účinné látky a obalové komponenty izolovány od zdrojů kontaminace. Patří sem například vhodné bariéry (například přepážky, jasné oddělení oblastí), kapacity HVAC (například pro zvládnutí sezónních výkyvů teploty a vlhkosti), kontrola vody (například umístění odtoků a odvodňovacích/odběrových míst pro vodu určenou k injekcím, WFI), dobře čistitelný design (například hladké vlnky, málo překážek) a výběr chemicky a vlhkost odolných stavebních materiálů (například nerezová ocel 316L/1.4404, epoxidové nebo polymerové podlahy). Pokud je k dispozici neomezený čas, prostředky a know-how, je snadné navrhnout lékárnu optimalizovanou pro prevenci kontaminace produktu. Obvykle však podmínky nejsou ideální, a tak uspořádání a stav zařízení často přispívají k mikrobiologickým odchylkám a v některých případech i ke kontaminaci produktu.

Dokonce i nerezová ocel může při nadměrném vystavení chemikáliím utrpět poškození a začít rezivět. Zejména rez a díry znamenají významné poškození povrchu a představují dvojí výzvu pro účinnou mikrobiologickou kontrolu: jednak poskytují útočiště mikroorganismům, jednak brání tomu, aby čisticí a dekontaminační prostředky dosáhly bakterií a zbytků a aby byla dosažena dostatečná doba působení. Nerezová ocel není jediným povrchem, který může být napaden: také epoxidové a polymerové podlahy mohou být poškozeny intenzivní chůzí nebo těžkým zatížením a již nejsou odolné vůči vlivům silných chemikálií. Obě situace mohou vést ke shromažďování vody a s tím spojeným mikrobiologickým problémům, jako je plíseň a množení bakterií. Významné poškození struktury vodou, například kvůli netěsnostem střech nebo problémům s odvodněním, může způsobit endemické problémy s plísněmi (viz obrázek 1) a bakteriální kontaminaci. Problémy s odvodněním mohou vést ke vzniku biofilmu (viz obrázek 2), který může způsobit závažné a opakované napadení bakterií a jinými bakteriemi, protože má zvýšenou odolnost vůči antimykrobiálním látkám4. Dalším aspektem při návrhu je plánování dostatečných bariér, které oddělují výrobní proces léků. Starší zařízení nebo ta, která nebyla původně určena pro tento účel, nemusí mít optimální bariérový design. Například sklad nebo přípravná místnost pro komponenty nemusí být ideálně umístěny tak, aby zabránily úniku nežádoucích částic. V některých případech není možné kvůli strukturálním omezením zajistit jednosměrný provoz. Obě situace ztěžují kontrolu kontaminace a tím i kontrolu výrobního procesu léků.

Nejčastější přístup k omezení mikrobiologických problémů způsobených plánovacími chybami nebo poškozením zařízení spočívá ve zvýšení koncentrace, frekvence použití antimykrobiálních produktů nebo obojího. V některých případech lze krátkodobě použít i extrémně agresivní chemikálie, například koncentrovaný bělící prostředek. Tato opatření vedou ke okamžitému zlepšení monitorovacích dat, ale mohou dlouhodobě způsobit další poškození a ztížit kontrolu prostředí zařízení. Nejlepším řešením pro efektivní kontrolu je oprava nebo modernizace zařízení, což samozřejmě s sebou nese vysoké náklady. Přesto je to stále levnější než alternativy, jako jsou zjišťování příčin mikrobiologických odchylek nebo kontaminace produktů a jejich stažení.

Největší hrozbou při výrobě léků jsou zaměstnanci v aseptických výrobních oblastech. To neznamená, že zaměstnanci nejsou angažovaní, protože většina lidí chce svou práci dělat dobře, ale spíše je to otázka lidské přirozenosti. Lidé jsou neuvěřitelní bioreaktory: odhady5 uvádějí, že 90 % buněk v lidském těle je mikrobiálního původu. I s kompaktními školícími programy se často nedaří, aby se pracovníci v čistých prostorách vždy drželi správných aseptických praktik. Nejčastější chybné chování má spíše co do činění s nedbalostí než s úmyslným porušováním aseptických předpisů. Například může snadno dojít ke škrábnutí rány, utření potu z čela nebo kýchání. Úmyslné odchylky od standardního postupu se někdy vyskytnou, protože se chce snížit riziko nepřijatelných hodnot prostředí. Například postřikem sterilním izopropylalkoholem nebo Tyvekovým oděvem těsně před nanesením povlaku lze okamžitě zabránit riziku špatných výsledků, což však nikdy není akceptováno. Někdy je však těžší pochopit úmyslné nedodržování standardních postupů a aseptických praktik. Před několika lety řekla jedna zaměstnankyně, že do schváleného čisticího roztoku pro čisté místnosti přidává neschválené domácí mycí prostředky, protože schválený produkt nevytváří dostatek pěny, což je podle ní nezbytné pro důkladné čištění (mýtus, který se snadno vyvrátil během školení). V tomto příkladu byly její úmysly dobré, ale její chování stále nebylo v souladu s předpisy správné výrobní praxe (cGMP). To její nadřízené postavilo do složité právní situace a v nejhorším případě mohlo ovlivnit účinnost dezinfekčního prostředku a ohrozit tak lék.

Existuje stovky způsobů, jak může aseptické prostředí být narušeno záměrnými nebo neúmyslnými chybami méně zkušených a dohlížejících zaměstnanců. Nejlepší způsob, jak snížit provozní rizika spojená s personálem v těchto oblastech, je robustní platforma cGMP ve školícím programu. Tato platforma by měla ukázat historii výroby léků a používat příklady z reálného života, aby ukázala, jaké škody mohou způsobit kontaminované léky na zdraví. Každý zná někoho, kdo alespoň čas od času používá farmaceutika (například vakcíny, chemoterapeutika). Když vidíte, co může špatná kontrola výroby udělat příteli, milované osobě nebo sobě, činí to poselství osobnější a motivaci k uváženému chování větší. Základní školení v mikrobiologii, antimikrobiální chemii a technikách čištění vede k lepšímu dodržování předpisů tím, že vytváří porozumění tomu, proč se používají určitá produktová a provozní prostředí. Jinými slovy, prostřednictvím osvěty se z velkého, složitého systému, který vyžaduje kontrolu milionů neviditelných objektů, dostáváme na úroveň, kterou může pracovník v čisté místnosti pochopit a osvoji si ji. Tato školení zaměstnanců musí být po zavedení posilována pravidelnou kontrolou managementu. Bohužel se vedoucí pracovníci stále méně věnují výrobním závodům a mají tak méně příležitostí sledovat chování, podporovat správné chování a korigovat chybné. A protože stále více úkolů přesahuje jejich základní funkci – školení a řízení zaměstnanců – mohou vzniknout problémy s dohledem. „Obzvlášť neexistuje žádný dohled, který by zajišťoval, že vedoucí směn kontrolují, zda každý zaměstnanec splňuje požadavky školení. Byly najaty dvě pomocné síly, které však neobdržely předepsané školení – seznámení s postupy a zavedení do správné výrobní praxe (GMP), jak stanovují firemní školící postupy.“ (GMP Trends, Inc., 01.12.2010)

Čištění je požadavek cGMP. Prostředí musí být kontrolováno, aby se zabránilo částicové nebo mikrobiální kontaminaci léku, obalových komponentů a povrchů s kontaktem s produktem. Způsob, jakým se provádí čištění a mikrobiologická kontrola (například produkty, metody použití a frekvence), se liší mezi závody, což je částečně dáno různými zařízeními a výrobními požadavky. Existují však směrnice6,7 a osvědčené postupy, které by měly být integrovány do strategie čištění a mikrobiologické kontroly. Existují také praktiky, které nejsou plošně aplikovány nebo jsou někdy nesprávně pochopeny. Jednou z nich je rotace dezinfekčních prostředků/sporicidů. I samotný pojem se v posledním desetiletí změnil. Dříve znamenala rotace střídavé použití dvou širokospektrálních dezinfekčních prostředků s podobným chemickým složením (například dva fenoly nebo dvě kvartérní amoniové sloučeniny). Rotace dvou odlišných formulací s podobnými účinnými látkami a odlišnými chemickými či fyzikálními vlastnostmi (například pH, alkalita) umožňuje bojovat proti širšímu spektru mikroorganismů (bakterie, plísně, viry). Současně se minimalizuje tvorba problematických zbytků z interakce dvou odlišných a potenciálně neslučitelných chemických skupin (například fenoly a kvartérní amoniové sloučeniny). V současnosti je výše popsaný typ rotace stále dominantní, jak ukázalo 483 nedávných pozorování: „Společnost nedodržovala písemné pokyny pro čištění a dezinfekci tříd 10 000 (ISO 7) čistých prostor, protože výrobní personál nepoužíval střídavě dezinfekční prostředky pro bazény a povrchy, jak stanoví standardní postup.“ (GMP Trends, 15.08.2007) S rostoucím důrazem na boj proti odolným organismům, jako jsou spory plísní a bakteriální endospory, jsou rotace často doplňovány o sporicid. Střídání rutinních dezinfekčních prostředků nebo rutinního dezinfekčního prostředku s sporicidem se rychle stává preferovaným modelem a je zakotveno v různých regulačních dokumentech a doporučeních, včetně norem 1072 (Disinfectants and Antiseptics) a 32-NF27 americké farmakopeje (USP): „Je vhodné doplňovat denní použití bakteriálních dezinfekčních prostředků o týdenní (nebo měsíční) použití sporicidu. Denní použití sporicidů se obecně nedoporučuje, protože může poškodit zařízení a představovat bezpečnostní riziko při dlouhodobé expozici obsluhy. Jiné schémata rotace dezinfekčních prostředků mohou být doporučena na základě přezkoumání historických dat o prostředí.“

Volba dezinfekčních prostředků a sporicidů by měla být založena na vědecky prokázané účinnosti proti požadovanému spektru organismů a na dalších důležitých úvahách, jako je kompatibilita substrátů a bezpečnost obsluhy. Existuje nespočet dostupných referencí8, které poskytují informace o mechanismu účinku různých chemikálií proti strukturám různých mikroorganismů. Tyto materiály mohou pomoci při výběru dezinfekčních prostředků a sporicidů. Nicméně vědecky podložené reference a běžná praxe při výběru produktů nezbavují výrobce povinnosti validovat své dezinfekční prostředky a sporicidy – a dokonce i izopropylalkohol – pro použití ve svých závodech, a to proti prostředí izolovaným kmenům a za skutečných podmínek použití. „Dezinfekční prostředky používané k čištění povrchů v aseptických výrobních prostorách nebyly dostatečně testovány, aby bylo zajištěno, že dosahují požadované mikrobiální dekontaminace při použití podle SOP: a) P při kvalifikační studii byly hodnoceny pouze povrchy z nerezové oceli a žádné jiné povrchy v aseptickém prostředí, například sklo, plast nebo epoxidové povrchy; b) P při kvalifikační studii byly použity delší doby působení, než je předepsáno SOP; c) P při kvalifikační studii bylo nechat dezinfekční prostředek působit ... minut na testovaný povrch, místo aby byl povrch pouze otřen podle SOP.“ (GMP Trends, 01.05.2003)

Kromě mikrobiální účinnosti se role zbytků dezinfekčních a čistících prostředků při kontrole prostředí stala naléhavým problémem. Většina dezinfekčních a čistících prostředků obsahuje neodpařitelné složky, které zůstávají na povrchu po odpaření odpařitelných částí. Často se jedná o inertní látky, které však mohou způsobit optické a funkční narušení povrchu (viz obrázek 3). Proto by měly být posouzeny dopady těchto zbytků na další čištění a monitorování prostředí. „Nebyla provedena žádná hodnocení, zda zbytky z čistícího roztoku neovlivní negativně testy prostředí a odběr vzorků.“ (Warning Letter, 02.07.2008) Proto je vhodné začlenit do kontrolních postupů čištění krok dodatečného oplachu nebo proplachu. Při tom je třeba stanovit použitý prostředek, frekvenci dodatečného oplachu nebo proplachu a speciální aplikační postupy. Pokud má být při otření nebo proplachu použit jiný prostředek než destilovaná voda nebo izopropylalkohol (které nezanechávají zbytky), je nutné vzít v úvahu typ zbytků, které tímto prostředkem mohou být zavedeny. Frekvence použití by měla být stanovena na základě posouzení rizika a přínosu. Příliš časté otírání nebo proplachování vodou nebo jiným prostředkem, zejména po dezinfekci, může mikrobiální kontrolu naopak ztížit: jednak může naředění dezinfekčního prostředku před dosažením požadované doby působení snížit jeho účinnost, a jednak příliš velké množství vody podporuje růst mikroorganismů.

Výrobci léků čelí mnoha výzvám. Musí zajistit, že data o prostředí poskytují dostatečnou kontrolu, aby zabránili změnám produktu, a to v prostředí, kde může uspořádání místnosti, personál a používané metody kontaminace stále přispívat k problémům s kontrolou. Celostní přístup, který zohledňuje všechny části nutné pro správnou funkci složitého systému, je nejlepší cestou, jak získat kontrolu, kterou požadují výrobci léků a kterou si zaslouží spotřebitelé.

Seznam literatury:
1. Ariely, Dan 2010. The Upside of Irrationality, HarperCollins Publishers s. 237-256.
2. Roumeliotis, Gregory, 05. července 2006, zpráva FDA odhaluje problémy společnosti Chiron. Outsourcing-Pharma.com
3. George, John, 17. ledna 2011, Další stažení výrobku Johnson & Johnson. Philadelphia Business Journal.
4. Donlan, Rodney M. Biofilmy a infekce spojené s přístroji. Emerging Infectious Diseases Vol.7, No. 2, březen-duben 2001
5. Glausiusz, Josie, Vaše tělo je planeta. Discover Magazine červen 2007
6. United States Pharmacopeia, USP Disinfectants and Antiseptics, USP 32-NF27
7. EC Guidelines to Good Manufacturing Practice, Medicinal Products for Human and Veterinary Use, Annex 1, Manufacture of Sterile Medicinal Products, 25. listopad 2008 (rev.)
8. Block, Seymour S. 2001. Disinfection, Sterilization, and Preservation. 5. vydání. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins s. 31-79.