Endotoksiini on yleinen lääkkeiden saaste, joka on peräisin bakteereista. Endotoksiinin läsnäolo voi johtua valmistusprosessin luontaisista komponenteista tai tuotteen vahingossa tapahtuvasta saastumisesta. Endotoksiini voi aiheuttaa endotoksisen tai septisen sokin, kudosvaurion ja jopa kuoleman. Endotoksiinien poistaminen ennen lääkkeen vapauttamista on siksi välttämätöntä, jotta vältetään sairauden aiheuttaminen lääkkeen vastaanottajalle.
Endotoksiinikontaminaatio tapahtuu, kun tietty bakteeriryhmä, jota kutsutaan gramnegatiivisiksi bakteereiksi, on läsnä tai on ollut läsnä valmistusprosessissa. Koska bakteerit jakautuvat yleensä kahteen ryhmään, gramnegatiiviset ja grampositiiviset, gramnegatiiviset bakteerit ovat erittäin yleisiä. Gramnegatiivinen nimitys johtuu bakteerien ulkonäöstä sen jälkeen, kun tietty värjäysprosessi, jota kutsutaan Gram -värjäykseksi, on suoritettu. Endotoksiinia esiintyy kaikissa gramnegatiivisissa bakteereissa riippumatta siitä, aiheuttavatko ne sairauksia.
Gram -negatiivisen bakteerin ulompi osa sisältää lipopolysakkarideja (LPS), joita käytetään rakenteen vakauteen. Endotoksiini viittaa tähän bakteerin LPS -osaan. Esimerkiksi E. coli -solu sisältää noin 2 miljoonaa LPS -molekyyliä. LPS ei ole vain läsnä elävien tai kuolleiden bakteerien soluissa, vaan niitä myös vapautuu jatkuvasti ympäristöön. Vapautuminen tapahtuu bakteerin kasvun ja jakautumisen aikana ja kun solu kuolee.
LPS -molekyylillä on välillisesti haitallinen vaikutus kehoon. Endotoksiini on vuorovaikutuksessa immuunijärjestelmän kanssa sitoutumalla veren soluihin, joita kutsutaan makrofageiksi ja monosyyteiksi. Tämä sitoutuminen aiheuttaa tulehdusvasteen vapauttamalla tekijöitä, kuten interleukiini-6, interleukiini-1 ja tuumorinekroositekijä. Tämä tulehdusreaktio johtaa kuumeeseen ja joskus endotoksiseen sokkiin ja kuolemaan.
Nämä vaaralliset vaikutukset ilmenevät joko yhdellä suurella endotoksiiniannoksella tai toistuvalla alhaisemmalla altistustasolla. 1 nanogramman LPS -annos millilitraa tuotetta kohden voi aiheuttaa endotoksisen reaktion nisäkkäillä, kun valmistetta ruiskutetaan suonensisäisesti. Ihmiset, joilla on sairauksia, kuten AIDS, leukemia tai diabetes, ovat erityisen alttiita endotoksiselle sokille.
Geneettisesti muokattuja gramnegatiivisia bakteereja käytetään säännöllisesti biologisesti aktiivisten proteiinien ja peptidien tuotannossa. LPS -molekyylien läsnäolo sekä tuottavissa soluissa että ympäröivässä viljelmässä tarkoittaa, että tuote vaatii puhdistusta ja endotoksiinin poistamista. Lipopolysakkaridi on proteiineihin verrattuna erittäin vakaa molekyyli, joka kestää äärimmäisiä pH -arvoja ja lämpötiloja, joten endotoksiinien poistaminen edellyttää monimutkaisia poistotekniikoita. Valmistajat käyttävät siksi menetelmiä, kuten ioninvaihtokromatografiaa, ultrasuodatusta ja kalvopohjaista kromatografiaa endotoksiinien poistamiseen tai vähentämiseen hyväksyttävälle tasolle.