Qualitätskontrolle

Serviceleistungen des IBMH für die biomedizinische und biotechnologische Forschung und die biopharmazeutische Industrie

Das IBMH, das in der Grundlagenforschung und in der Infektionsdiagnostik auf Mykoplasmen spezialisiert ist, hat sein Know-how auf diesem Gebiet auch der Kontaminationssicherheit von biopharmazeutischen Produkten und von Zell- und Viruskulturen in der biomedizinischen und biotechnologischen Forschung und Entwicklung zur Verfügung gestellt. Die Idee eines solchen „Links“ zwischen universitärer Forschung und biopharmazeutischer Qualitätskontrolle entstand im Zuge der Etablierung einer Profillinie sowie eines Studienganges „Biomedizin und Biotechnologie“ an der VUW auf der Basis der am IBMH vorhandenen Kompetenz in der Mykoplasmenforschung und -diagnostik. Seit Jahresbeginn 2002 wird daher der professionelle Service einer Kontaminationskontrolle von Biologicals für die Qualitätssicherung und für Forschungszwecke im Einklang mit höchsten Qualitätsstandards angeboten. Im Rahmen dieses Services werden entsprechend den Grundsätzen der „Guten Herstellpraxis“ (Good Manufacturing Practice, GMP) Qualitätskontrolluntersuchungen zur Garantie der Mykoplasmenfreiheit von Biologicals gemäss den Vorschriften des Europäischen Arzneibuches (Pharmacopoeia Europaea, Ph.Eur.) und des Center for Biologics, Evaluation and Research (CBER) der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) durchgeführt. Die Untersuchungen werden in Labors der Sicherheitsstufe 3 durchgeführt, so dass der angebotene Service auch für Probenmaterial der Biologischen Risikogruppe 3 geeignet ist.

Eine Ausdehnung der mehrere Wochen beanspruchenden, mittels aufwendiger Kulturverfahren und DNA-Färbung (Indikatorzelltest) nach den derzeitig gültigen Vorschriften durchgeführten Untersuchungen unter Einbeziehung neuer molekularbiologischer Testverfahren ist nach entsprechender Zulassung durch die österreichischen Gesundheitsbehörden geplant. Ziel ist ein leistungsstarker, zuverlässiger und leicht handhabbarer Screening-Test, der bereits nach wenigen Stunden ablesbar ist und im Falle eines positiven Ergebnisses auch Aussagen betreffend der möglichen Herkunft einer schleichenden Mykoplasmenkontamination zulässt, um die Kontaminationsquelle möglichst umgehend auffinden und beseitigen zu können. Durch die enge Zusammenarbeit des IBMH mit einem innovativem Unternehmen der österreichischen Biotech-Branche wird ein solcher neuartiger Detektionsassay entwickelt und validiert, der in Zukunft in der Forschung und Entwicklung sowie in der industriellen Anwendung die schnellstmögliche Befundermittlung auch für die Chargenfreigabe ermöglichen soll, wobei dieses Ziel für das Jahr 2004 nicht unrealistisch erscheint.

· Bioprodukte aus Zellkulturen (purified bio(techno)logical products produced in cell substrates)

Untersuchung auf Mykoplasmenkontamination als Qualitätskontroll-Serviceleistung im Rahmen einer Qualitätspartnerschaft

· US FDA Center for Biologics, Evaluation and Research, Points to Consider in the Characterization of Cell

Hintergrund: Mykoplasmenkontaminationen - Ein verbreitetes, aber kontrollierbares Risiko

Die Kontamination von Zell- und Viruskulturen mit Mykoplasmen ist insbesondere in der biopharmazeutischen Forschung und Industrie ein gefürchtetes Problem, das nicht nur die Reproduzierbarkeit und Validität von Forschungsergebnissen, sondern auch die Wirtschaftlichkeit von Produktherstellungen empfindlich beeinträchtigen kann. Dennoch wird das Risiko von Mykoplasmenkontaminationen gerade im Hinblick auf Geld- und Zeitverlust insbesondere in der Forschung und Entwicklung oft unterschätzt. Durch die regelmässige Testung auf Mykoplasmenfreiheit, die für die Produktion von Biopharmazeutika vom Gesetzgeber geregelt ist, in der Forschung und Entwicklung jedoch der Eigenverantwortung desjeweiligen Laborleiters unterliegt, könnte die Kontaminationsrate von Zell- und Viruskulturen deutlich gesenkt werden und vor den negativen Auswirkungen schützen.

Zellkultur, die massiv mit Mykoplasmen kontaminiert ist (rasterelektronenmikroskopische Aufnahme)

Spiegeleiförmige Kolonien eines Mykoplasmenisolates aus der Zellkultur auf Agarnährboden

Den 1996 in einem Standardwerk der Mykoplasmendiagnostik von dem US-Forscher Joseph G. Tully vom National Institute of Allergy and Infectious Diseases publizierten Angaben (Referenz 1) zufolge ist wahrscheinlich davon auszugehen, dass etwa 10 bis 15% aller in den USA und in Europa verwendeten Zell-Linien mit Mykoplasmen verunreinigt sind. Die derzeitige Situation in Österreich ist unklar, aber erst im Februar 2002 haben Wissenschaftler der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) in der wissenschaftlichen Zeitschrift In Vitro Cellular and Developmental Biology – Animal (Referenz 2) neuerlich von einer etwa 15- bis 35%igen Mykoplasmenkontaminationsrate aller weltweit zur Verfügung stehenden Zell-Linien berichtet.

Die Kontamination von Zellkulturen erfolgt in erster Linie über kontaminierte Kulturmediumzusätze, wie tierische Produkte (z.B. Sera), oder über das Laborpersonal und über bereits kontaminierte Kulturen, wobei Humanspezies und Mykoplasmen vom Schwein und Rind die häufigsten Kontaminanten darstellen. Obwohl in Zellkulturüberständen Konzentrationen bis zu 10⁷ Mykoplasmen/ml erreicht werden können, erfolgen Veränderungen an den Zellkulturen häufig ohne „Warnzeichen“ und werden daher weder mit dem blossen Auge noch mikroskopisch erkannt. Diese oft nicht sichtbar veränderten Eigenschaften der befallenen Zellen können jedoch zu zweifelhaften, wenn nicht sogar falschen Ergebnissen experimenteller Untersuchungen führen und auch die biotechnologische Massenzellzucht durch Ausbeuteverluste infolge von Nährstoffkonkurrenz und toxischen Stoffwechselprodukten erheblich beeinträchtigen.

Eine vollständige Sanierung von kontaminierten Zellkulturen ist durch Antibiotikabehandlung oder durch Behandlung mit neuartigen sog. „Eliminierungsreagenzien“ praktisch kaum möglich. Nach neuesten Erkenntnissen, zu denen die Mykoplasmenforschung am IBMH wesentlich beigetragen hat (Referenz 3), können Mykoplasmen in Zellen eindringen und sich damit einer Eliminierung entziehen, um später wieder freigesetzt zu werden und neue Zellen zu befallen, so dass eine komplette Dekontamination von Zellkulturen entgegen einiger publizierter Berichte nicht möglich erscheint und positiv getestete Kulturen verworfen werden sollten.

Dennoch sind Mykoplasmenkontaminationen vermeidbar, aber nur, wenn beim Umgang mit Zell- und Viruskulturen in Forschung und Industrie dafür Sorge getragen wird, dass diese regelmässig auf eine mögliche Verunreinigung mit Mykoplasmen kontrolliert werden. Nur die routinemässige Kontrolle kann das Kontaminationsrisiko minimieren und die Sicherheit des Ausschlusses unbekannter Mykoplasmen-Zell-Interaktionen und damit verbundener unerwünschter Auswirkungen garantieren. Dies bedingt ein entsprechendes Qualitäts- und Verantwortungsbewusstsein, das gerade im Bereich von Forschung und Entwicklung noch unterentwickelt ist, weil die Auswirkungen von Mykoplasmenkontaminationen auf die Aussagekraft von Forschungsergebnissen häufig unterschätzt oder ignoriert werden. Ganz anders verhält es sich im Bereich der biopharmazeutischen Produktion, wo die präventiven Massnahmen vorzüglich sind: Abgesehen von der gesetzlich geregelten Qualitätskontrolluntersuchung verschiedener Produktionsstufen nach einem festgelegten Schema besteht ein vorbildliches Problembewusstsein, so dass Mykoplasmenkontaminationen praktisch ausgeschlossen sind.

1. Tully, J.G. 1996. Diagnosis of mycoplasma infections of cell cultures. Introductory remarks. In: J.G. Tully and S. Razin, Molecular and Diagnostic Procedures in Mycoplasmology, Vol. II., Diagnostic Procedures. Academic Press, Inc., San Diego, 1996, 405-410.

2. Uphoff, C.C., and H.G. Drexler. 2002. Comparative PCR analysis for detection of mycoplasma infections in continuous cell lines. In Vitro Cell Dev. Biol. Anim. 38: 79-85

3. Winner, F ., R. Rosengarten, and C. Citti. 2000. In vitro cell Invasion of Mycoplasma gallisepticum. Infect. Immun. 68: 4238-4244.(pdf-file 992k)