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Problem der mikrobiellen Sicherheit von Gewebezubereitungen
11. September 2008 Langen Infektionssicherheit von Knochentransplantaten Problem der mikrobiellen Sicherheit von Gewebezubereitungen Utta Schurig Thomas Montag Paul Ehrlich Institute Fachgebiet Mikrobielle Sicherheit Paul-Ehrlich-Str. 51-59 63225 Langen GERMANY [email protected] http://www.pei.de Europäische Regelungen Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Directive 2004/23/EC on setting standards of quality and safety of human tissues and cells • Commission Directive 2006/17/EC implementing Directiv 2004/23/EC as regards certain technical requirements for the donation, procurement and testing of human tissues and cells – Ausschlußkriterien – Labortests Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 2 Europäische Regelungen Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Guideline on human cell-based medicinal products (1. September 2008) – – – – – – Risikoanalyse Ausgangsmaterialien Herstellungsprozeß In-Prozeß-Kontrollen Definition einer Charge Charakterisierung des CBMP (einschl. Abwesenheit von Viren, Bakterien, Mykoplasmen, Pilzen) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 3 Gesetz über Qualität und Sicherheit von menschlichen Geweben und Zellen Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • 20. Juli 2007 • Umsetzung der europäischen Richtlinie 2004/23/EC • Änderung des Transplantationsgesetzes – TPG-Gewebeverordnung • Änderung des Arzneimittelgesetzes • Änderung des Transfusionsgesetzes Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 4 Änderung des Transplantationsgesetzes Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Gewebe wurde neben Organen in TPG aufgenommen • Rechtliche Anforderungen hinsichtlich der Entnahme sind ähnlich • Vorrang der Entnahme und Übertragung eines vermittlungspflichtigen Organs • Dokumentation, Meldung schwerwiegender Zwischenfälle und unerwünschter Reaktionen, Rückverfolgungsverfahren bei Geweben • §16a: BMG kann Anforderungen an Qualität und Sicherheit der Entnahme und Übertragung von Geweben regeln (TPG-GewebeVO) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 5 Änderungen des Arzneimittelgesetzes Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • § 20 b: Erlaubnis für die Gewinnung von Gewebe und die Laboruntersuchungen • § 20 c: Erlaubnis für die Be- oder Verarbeitung, Konservierung, Lagerung oder das Inverkehrbringen von Gewebe oder Gewebezubereitungen • § 21 a: Genehmigung von Gewebezubereitungen • § 63 c: Besondere Dokumentations- und Meldepflichten bei Blut- und Gewebezubereitungen • § 72 b: Einfuhrerlaubnis und Zertifikate für Gewebe und bestimmte Gewebezubereitungen • & 142: Übergangsvorschriften aus Anlass des Gewebegesetzes Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 6 Änderungen des Transfusionsgesetzes Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG • Betreffend die zuständigen Personen – – – – Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • • • • § 4: Anforderungen an die Spendeeinrichtung § 5: Auswahl der spendenden Personen § 7: Anforderungen zur Entnahme der Spende § 8: Spenderimmunisierung § 9: Blutstammzellen § 11 a: Blutdepot § 12: Verordnungsermächtigung § 12 a (neu): Richtlinien zum Stand der Erkenntnisse der medizinischen Wissenschaft und Technik zur Gewinnung von Blutbestandteilen Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 7 Behördliche Überwachung und Zulassung Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • AMG, TPG und TFG – geben einerseits einen Regelungsrahmen vor, der die Erfüllung hoher Sicherheitsanforderungen gewährleistet – bieten andererseits genügend Flexibilität, um innovative Produkte auf den Markt zu bringen und die Standards auf die jeweilige Arzneimittelgruppe anzupassen • Ziel: Verbesserung der Qualität und Sicherheit sowie einheitliche Bewertungsmaßstäbe für gleichartige Produkte Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 8 Behördliche Überwachung und Zulassung Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Zelltherapeutika: Zulassung und Genehmigung klinischer Prüfung bei einer Vielzahl unterschiedlichster Produkte • Gentherapeutika: Zulassung und Genehmigung klinischer Prüfung • Gewebezubereitungen: Genehmigung nach Verfahrensbewertung (Herzklappen, Cornea, Knochenmaterialien) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 9 Konventionelle Arzneimittel Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Ausgangsmaterial ist standardisiert und kann auf Sterilität getestet werden • Zwischenprodukte können in der Regel charakterisiert werden • Endprodukt kann sterilisiert und aussagekräftig auf Sterilität getestet werden Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 10 Sterilitätstestung nach Ph. Eur. 2.6.1 Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten Vorschrift: Inkubation für mind. 14 Tage Anaerobes Kulturmedium Ablesen der Trübung des Mediums • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Aerobes Kulturmedium Detektionslimit: 107 bis 108 CFU / ml Th. Montag, U. Schurig 11 Besonderheiten von Zelltherapeutika und Gewebezubereitungen Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Ausgangsmaterial – Unterschiedlichste Entnahmestellen (Haut, innere Organe, Nabelschnur) – Situation des Spenders (Anamnese, lebend, tot, endogene Bakteriämie) – Hospitalflora (multiresistente Hospitalstämme) – Vorrang der Übertragung eines Organs hat u. U. negative Auswirkungen auf Qualität für Zell- und Gewebeprodukte – Sterilität kann nicht garantiert werden – Situation vergleichbar mit Transfusionsmedizin, wo 0,2 bis 0,5 % der zellulären Blutkomponenten bakteriell kontaminiert sind Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 12 Besonderheiten von Zelltherapeutika und Gewebezubereitungen Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Sterilisierbarkeit – Verfahren: Hitze, radioaktive Strahlen, Gase, Sterilfiltration – Antibiotikaeinsatz: führt nicht zur Sterilität, sondern maskiert u.U. eine Kontamination; nach der Transplantation kann es zur Keimvermehrung kommen – Zellprodukte können nicht sterilisiert werden – Gewebszubereitungen sind z.T. sterilisierbar; auch hier kann die Funktionalität beeinträchtigt werden – Sterilisierung von Gewebszubereitungen erfordert sorgfältige Validierung unter Beachtung der besonderen Problematik der bakteriellen Sporen, da hohe Resistenz gegen alle bekannten Verfahren Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 13 Besonderheiten von Zelltherapeutika und Gewebezubereitungen Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Sterilitätstestung – Unterliegt dem Probenfehler – Direktinokulation: Zellsuspension führt zur sofortigen Trübung, Einsatz antimikrobieller Wirkstoffe während der Herstellung beachten – Membranfiltration nicht anwendbar für Zellsuspensionen – Haltbarkeit von Zelltherapeutika oft extrem kurz (1-2 Tage) – klassische Sterilitätstests nicht anwendbar Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 14 Besonderheiten von Zelltherapeutika und Gewebezubereitungen Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Notwendigkeit einer komplexen Strategie zur mikrobiellen Sicherheit – Erfahrungen aus der Transfusionsmedizin sind hier anzuwenden (Thrombozytenkonzentrate, Transfusionsrichtlinie) – Individuelle Bewertung (Spender, Material, Applikation) mit Nutzen-Risiko-Abwägung – Einsatz von Antibiotika muß als Ausnahme betrachtet werden und begründet sein – Pyrogenität ! Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 15 Besonderheiten von Zelltherapeutika und Gewebezubereitungen Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Notwendigkeit neuer Schnellmethoden für die Sterilitätstestung (Monografie 5.1.6 „Alternative methods for control of microbiological quality“) – Frühe Detektion von Wachstum (elektrochemische Methoden, Gasproduktion oder –verbrauch, Biolumineszenz, Mikrocalorimetrie, Trübung) – Medienentwicklung – Festphasen- und Durchflußzytometrie – Fettsäurenanalyse – NAT Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 16 FDA Draft Guidance 2008 Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 17 Sterilitätstestung Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Nachweis von Bakterien mittels Durchflußzytometrie – Späte Probenziehung bei Thrombozytenkonzentraten, Nachweis hoch kontaminierter Produkte innerhalb 15 min (somit direkt vor der Transfusion möglich), Verhinderung des akuten septischen Schocks – Wahl et al.: Improvement of bacteria detection by flow cytometry (J Lab Med 2006; 30(6), 394401) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 18 Sterilitätstestung • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Frühere Detektion von Bakterien mittels Durchflußzytometrie nach Vorinkubation unter den von der Ph. Eur. vorgegebenen Bedingungen Klebsiella pneumoniae Impedance value Rechtliche Grundlagen Time Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien turbidity noticeable Bakterielle Wachstumskurve (computerbasierte Impedanzmessung) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Probe aus der frühen Phase der Wachstumskurve, analysiert im Flow Cytometer (gelber Pfeil) Th. Montag, U. Schurig 19 Sterilitätstestung Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Staphylococcus epidermidis PEI-B-06-07 Makroskopische Bewertung: Kulturmedium vollständig klar Makroskopische Bewertung: Kulturmedium leicht getrübt Makroskopische Bewertung: Kulturmedium eindeutig getrübt Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien Detektionslimit 102 bis 103 CFU / ml 14 getestete Spezies in weniger als 48 h detektiert (1 bis 10 CFU/Probe zu Beginn mit anschließender Inkubation) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 20 Anwendung auf Knochentransplantate Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Erfahrungen der Transfusionsmedizin – Besiedelung der Hautoberfläche mit residenten und transienten Keimen – Sporenbildner gehören zur transienten Flora, sind deshalb nur an der Hautoberfläche zu erwarten Hof, Dörries (2005) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 21 Anwendung auf Knochentransplantate Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Richtlinien zur Gewinnung von Blut und Blutbestandteilen und zur Anwendung von Blutprodukten (Hämotherapie) – Allgemeine Spenderauswahl, Ausschlußkriterien – Blutentnahme Für die Venenpunktion ist eine gesunde, wirksam desinfizierbare Hautstelle auszuwählen. Die Punktionsstelle ist so vorzubereiten, dass einer Kontamination des entnommenen Blutes weitestgehend vorgebeugt wird. Eine geeignete Methode ist, zunächst mit einem alkoholischen Desinfektionsmittel [11] und einem sterilisierten Tupfer gründlich zu reinigen. Danach wird das gleiche Desinfektionsmittel erneut aufgetragen. Die erforderliche Gesamteinwirkungszeit richtet sich nach den Angaben des Herstellers. Nach der Hautdesinfektion darf die Punktionsstelle nicht mehr palpiert werden. Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 22 Anwendung auf Knochentransplantate Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Erhebung der Kontaminationsraten von Blutkomponenten nach Einführung der Transfusionsrichtlinie (2000) und der Mindestanforderungen zur Sterilitätstestung von Blutkomponenten (1997 AK Blut, PEI, BÄK) – Walther-Wenke et al.: Bacterial contamination of platelet concentrates prepared by different methods: results of standardized sterility testing in Germany (Vox Sanguines 2006, 90, 177-182) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 23 Anwendung auf Knochentransplantate Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Ergebnisse der Sterilitätstestung von Blutkomponenten: – Insgesamt >116 000 Produkte getestet, das sind 0,93% aller Produkte (insgesamt > 12 Mio.) – 178 Produkte (0,153%) wurden als bestätigt positiv getestet – Identifizierte Bakterienspezies: • • • • • koagulase-negative Staphylokokken (70,6%) Propionibakterien (14,7%) Peptostreptokokken (5,9%) Mikrokokken (5,9%) Staphylococcus aureus (2,9%) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 24 Anwendung auf Knochentransplantate Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Vorkommen von Sporen auf der Haut als transiente Mikroflora Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten Keine sporozide Desinfektion Eintrag sporenbildender Bakterien • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Maßnahmen Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien Peressigsäurebehandlung Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Behandlung mit Gammastrahlen Vermeidung der Kontamination mit Sporen (Peressigsäuredesinfektion der Haut) Th. Montag, U. Schurig 25 Anwendung auf Knochentransplantate Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Thermische Behandlung – bei 82°C nicht sporozid – Standardverfahren (121°C für 15 min.) führt zu Materialbeeinträchtigungen • Verantwortbarer Kompromiß: Zwei-SchrittDesinfektion der Haut mit einem alkoholischen Desinfektionsmittel – 1. Reinigung: Entfernen der Fettschicht der Haut, womit Sporen entfernt werden – 2. Desinfektion Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 26 Anwendung auf Knochentransplantate Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Gammabestrahlung – Keim- (Sporen)belastung? – Sicherheit von 10-6 – Bestrahlungsdosen ab 25 kGy führen zu biomechanischen Veränderungen – D-Wert Sporen von B. subtilis 0,6 Gy; C. sporogenes 1,6 Gy, B. pumilus 3 Gy – Toxizität freier Radikale u.a. Zerfallsprodukte? Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 27 Anwendung auf Knochentransplantate Rechtliche Grundlagen • Gewebegesetz • TPG • AMG • TFG Besonderheiten von Zell- und Gewebeprodukten • Ausgangsmaterial • Sterilisierbarkeit • Sterilitätstestung Knochentransplantate • Eintrag von Sporen • Strategien • Schlußfolgerungen – Auch Gewebezubereitungen erfordern komplexe Strategie, um Sterilität mit höchstmöglicher Sicherheit zu gewährleisten – Alle Sterilisationsverfahren müssen ausreichend validiert sein mit den Mikroorganismen, die die höchste Resistenz aufweisen – Zum Nachweis der Sporozidie ist die Verwendung isolierter Sporen erforderlich (Gemisch aus vegetativen Formen und Sporen erlaubt keine Aussage über die Reduktion der Sporenzahl) Paul Ehrlich Institute Federal Agency for Sera and Vaccines Th. Montag, U. Schurig 28 11. September 2008 Langen Infektionssicherheit von Knochentransplantaten Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! Thomas Montag, Utta Schurig, Melanie Störmer, Sven Nicol, Julia Brachert, Rekia Beshir, Ute Sicker, Jürgen Hermanns Dr. Utta Schurig [email protected] Paul Ehrlich Institute, Langen, Germany http://www.pei.de
