Định danh vi sinh vật chính xác trong môi trường sản xuất dược phẩm bằng công nghệ khối phổ MALDI-TOF (VITEK® MS)

Định danh vi sinh vật

Giới thiệu

Sự ô nhiễm vi sinh trong dược phẩm là một vấn đề lớn đối với quá trình sản xuất dược phẩm từ cả khía cạnh an toàn lẫn kinh tế. Việc định danh vi sinh vật chính xác và kịp thời có thể góp phần giảm chi phí và thời gian liên quan đến sự kiểm soát vi sinh vật hiện diện và hành động khắc phục. Rõ ràng, các sản phẩm dược phẩm vô trùng cũng như không vô trùng đều phải không chứa các loài vi sinh vật gây hại. Hơn nữa, tác động tài chính của việc ô nhiễm vi sinh đến quá trình sản xuất có thể rất đáng kể; từ việc phải tiêu hủy số lượng lớn các sản phẩm hoàn thiện có giá trị cao đến tất cả các chi phí và thiệt hại thương hiệu liên quan đến việc thu hồi sản phẩm.

Định danh vi sinh vật trong môi trường sản xuất dược phẩm: Nền tảng của kiểm soát chất lượng

Tầm quan trọng của việc định danh vi sinh vật đã được các cơ quan quản lý nhấn mạnh, do đó, phiên bản mới của EU GMP Phụ lục 1 (Phiên bản 12) dành cho Sản xuất Sản phẩm Vô trùng quy định rằng:

“9.31 Các vi sinh vật được phát hiện trong khu vực Cấp A và Cấp B nên được xác định đến cấp độ loài và cần đánh giá tác động tiềm tàng của các vi sinh vật này đến chất lượng sản phẩm (cho mỗi lô sản phẩm bị ảnh hưởng) và tình trạng kiểm soát tổng thể. Cũng cần cân nhắc việc định danh vi sinh vật được phát hiện trong khu vực Cấp C và D (ví dụ khi vượt giới hạn hành động hoặc mức cảnh báo hoặc khi phục hồi các vi sinh vật không điển hình hoặc có khả năng gây hại). Cách tiếp cận đối với việc định danh và kiểm soát vi sinh vật cần được ghi lại.”

Hướng dẫn dành cho ngành công nghiệp được FDA công bố (Sản phẩm Dược Vô trùng Sản xuất bằng Quy trình Vô trùng — Thực hành Sản xuất Tốt), cũng chỉ rõ rằng “việc mô tả các vi sinh vật được thu hồi cung cấp thông tin quan trọng cho chương trình giám sát môi trường. Các chủng vi sinh môi trường thường tương quan với các chất gây ô nhiễm được tìm thấy trong quá trình thử nghiệm độ vô trùng của sản phẩm, và môi trường tổng thể cung cấp thông tin có giá trị cho việc kiểm soát vi sinh vật.”

Chương USP <1116> Kiểm soát và Giám sát Vi sinh trong Môi trường Xử lý Vô trùng cũng đề cập rằng “một chương trình môi trường thành công bao gồm một mức độ xác định phù hợp của hệ vi sinh vật thu được từ quá trình lấy mẫu. Việc hiểu biết về hệ vi sinh vật trong môi trường kiểm soát giúp xác định hệ vi sinh vật thông thường dự kiến trong cơ sở và đánh giá hiệu quả của các quy trình làm sạch và khử trùng, phương pháp, tác nhân, và các phương pháp phục hồi. Thông tin thu được từ chương trình xác định có thể hữu ích trong việc điều tra nguồn ô nhiễm, đặc biệt khi tần suất phát hiện được khuyến cáo bị vượt quá. Việc xác định các chủng từ các khu vực quan trọng và lân cận ngay lập tức cần được ưu tiên hơn việc định danh vi sinh vật từ các khu vực không quan trọng. Các phương pháp xác định nên được xác minh, và các bộ dụng cụ sẵn sàng sử dụng nên được kiểm định cho mục đích sử dụng của chúng.”

Việc giám sát khu vực quan trọng và các khu vực lân cận của phòng sạch cũng như nhân viên nên bao gồm việc định danh vi sinh vật thường xuyên đến cấp độ loài (hoặc, khi thích hợp, cấp độ chi).

Do đó, việc định danh vi sinh vật là vô cùng quan trọng để kiểm soát khu vực sản xuất và quy trình. Trong một số trường hợp, dữ liệu xu hướng môi trường đã tiết lộ sự di chuyển của vi sinh vật vào phòng xử lý vô trùng từ các khu vực không được kiểm soát hoặc ít được kiểm soát hơn.

Công nghệ khối phổ MALDI-TOF

Một công nghệ đang được sử dụng ngày càng rộng rãi trong ngành công nghiệp dược phẩm để định danh vi sinh vật là Khối phổ MALDI-TOF. Công nghệ này được công nhận là một giải pháp toàn diện và hiệu quả trong việc định danh vi sinh vật trong cả môi trường lâm sàng và dược phẩm. Các nguyên lý của công nghệ này được minh họa trong Hình 1.

Hình 1: Nguyên lý công nghệ MALDI-TOF

Tuy nhiên, để đảm bảo việc xác định chính xác, công nghệ này cần phải được kết hợp với một cơ sở dữ liệu vững chắc, bao gồm sự biến đổi tự nhiên của vi sinh vật (địa lý, nguồn gốc, v.v.) và sự biến đổi kỹ thuật liên quan đến chính bài kiểm tra (môi trường, người thực hiện, thời gian ủ, v.v.). (Hình 2)

Việc sử dụng một cơ sở dữ liệu với nhiều chủng đã được mô tả rõ ràng từ cả nguồn lâm sàng và môi trường sẽ đảm bảo khả năng đáp ứng rộng rãi, đặc biệt đối với các nhà sản xuất dược phẩm, những người thường xuyên kiểm tra nhiều chủng vi sinh vật từ các mẫu môi trường.

Hình 2. Chiến lược xây dựng Cơ sở dữ liệu VITEK® MS bao gồm sự biến đổi vi sinh vật và kỹ thuật.

Định danh vi sinh vật chính xác dựa trên nền tảng VITEK® MS

White paper này đánh giá hiệu suất của bản cập nhật mới cho Cơ sở dữ liệu VITEK® MS (VITEK® MS Knowledge Base v3.2), được thiết kế để tích hợp sự biến đổi nội loài và kỹ thuật gặp phải trong thực địa. VITEK® MS Knowledge Base v3.2 đã được xây dựng sử dụng một loạt các sinh vật từ cả môi trường lâm sàng và công nghiệp

Từ một khảo sát 3000 mẫu, 270 mẫu đại diện cho 47 chi và 142 loài đã được chọn từ một phòng thí nghiệm dịch vụ ID thực hiện định danh vi sinh vật cho các công ty sản xuất dược phẩm. Các mẫu này đã được cấy lại và các quang phổ được thu thập như mô tả trong Hình 3

Hình 3: Quy trình làm việc VITEK® MS để định danh vi sinh vật

Các quang phổ đã được phân tích so với Cơ sở dữ liệu VITEK® MS v3.2. Kết quả xác định VITEK® MS từ quy trình được chỉ ra trong Hình 3 đã được so sánh trong từng trường hợp với giải trình tự gen 16S RNA theo quy trình mô tả trong Hình 4.

Hình 4: Quy trình nghiên cứu

Bảng 2 dưới đây hiển thị các loài được quan sát thấy thường xuyên nhất trong nghiên cứu này.

Bảng 2: Các loài được quan sát thấy thường xuyên nhất

Kết quả VITEK® MS phù hợp với kết quả xác định tham chiếu đối với 246 mẫu ở cấp độ chi (91,4%) và 236 mẫu ở cấp độ loài (88,1%). Có 23 mẫu (8,6%) không được xác định và 9 mẫu (3,4%) bị xác định sai (Hình 5). Trong số 23 mẫu không xác định, 15 mẫu không có trong cơ sở dữ liệu. Bảng 2 minh họa các chi được xác định thường xuyên nhất trong tập hợp mẫu phân tích. Trong tất cả các mẫu được thu thập trong thời gian nghiên cứu, 94,5% có trong Cơ sở dữ liệu VITEK® MS v3.2 (Hình 6).

Kết luận

Tổng hợp lại, các dữ liệu này chứng minh độ chính xác của Cơ sở dữ liệu VITEK® MS mới nhất của bioMérieux, sử dụng công nghệ Khối phổ MALDI-TOF. Giải pháp của bioMérieux cung cấp khả năng xác định đáng tin cậy các chủng vi sinh vật thông thường trong dược phẩm và do đó có thể được sử dụng để xác định nhanh chóng, với thông lượng cao, các vi sinh vật từ môi trường sản xuất dược phẩm.

Nguồn: https://www.biomerieux.com/corp/en/education/resource-hub/white-papers/pharmaceutical-qc-white-papers/ACCURATE-IDENTIFICATION–OF-PHARMACEUTICAL–ENVIRONMENTAL-MICROORGANISMS.html

Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp Máy định danh vi sinh vật từ hãng BioMérieux.