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細菌內毒素檢測法的進展和未來
閱讀：360 發布時間：2024-10-31
包含自革蘭氏陰性菌的脂多糖（LPS）在內的熱原是可引起發熱的物質，也是醫藥制品中的有害污染物。當醫藥制品與血液和器官直接接觸時，其可能包含的熱原會激活人體的先天免疫機制，從而可能導致高燒、炎癥、組織損傷、敗血癥和休克。[1]因此，為了滿足監管要求，醫藥制品需要進行熱原檢測，這也是藥典規定的標準和質量規格的一部分。[1]
◆熱原的歷史背景
1875年，伯頓-桑德森（Burdon-Sanderson）提出了 "熱原"（pyrogen）一詞，用來描述在腐肉的無菌提取物中發現的一種假設物質，注射后會導致動物發熱。1911年，韋赫塞爾曼（Wechselman）發現在注射灑爾佛散（Salvarsan，一種治療梅毒的藥物）時，會因蒸餾水中的細菌導致患者發熱，這促使他開始尋找解決方案。然而，灑爾佛散不能口服，只能通過注射起效。因這種注射藥物變得普遍，熱原控制變得至關重要 [2] 。
◆熱原檢測
家兔熱原試驗（RPT)
Hort和Penfeld于1912年進行了家兔熱原試驗，發現革蘭氏陰性菌在家兔身上出現明顯的熱原反應，而革蘭氏陽性菌的反應則輕微得多[2]。在家兔熱原試驗中，通過給家兔注射熱原并記錄體溫升高的發熱反應。但家兔對熱原的反應可能與人體的反應具有差異，因此檢測存在一定的局限性。
鱟試驗法（LAL）
鱟試驗法（LAL，也稱鱟阿米巴樣細胞溶解物檢測法）又稱細菌內毒素檢測法（BET），是一種經濟且獲得廣泛認可的替代方法。鱟試驗法通過將鱟血液與細菌內毒素混合，最終形成一種凝膠或顯色。目前的鱟試驗法試劑盒通過利用這種裂解物的濁度特性或顯色特性進行檢測。在熱原檢測方面，鱟試驗法的靈敏度已被證明是家兔法的5倍[3]。
此外，使用氯化鈣溶液對放射性藥物的鱟試驗法進行改良，可避免因螯合劑而導致結果不準確。具體為螯合劑的存在會降低LAL試劑中游離二價鈣離子的濃度，從而抑制凝固素凝膠的形成，導致假陰性結果。目前，美國醫院和中央放射藥房采用這種改良的LAL檢測法，用于放射性藥物和試劑盒的質量控制檢測[4]。
MAT法（單核細胞活化試驗）
MAT法（單核細胞活化試驗）可用于識別和定量內毒素和非內毒素熱原。熱原可激活人體內的單核細胞，從而釋放介質[5]。MAT法通過在體外將人單核細胞暴露于熱原從而激活單核細胞，引發促炎細胞因子的釋放，隨后可使用ELISA技術對其進行定量[6]。MAT法使用人體細胞，因此更具生理相關性，可以精確地定量識別和檢測內毒素和非內毒素熱原[7]。
◆未來展望
從家兔熱原試驗到MAT法的轉變充滿挑戰，需要付出巨大的努力。歐洲藥品質量管理局、歐洲委員會和歐洲動物試驗替代方法合作組織共同舉辦了 "熱原性試驗的未來：逐步淘汰家兔熱原試驗 "的國際會議，會議重點討論了2026年前從歐洲藥典中刪除家兔熱原試驗、高效推動MAT法應用的使命，并指出在淘汰家兔熱原檢測方面還存在的差距[8]。
此外，為符合FDA指南，使用MAT法前必須執行特定于產品的驗證，以確認使用MAT法評估特定檢測物質或材料的適用性。驗證過程應包含對每個樣品進行干擾試驗和精確熱原檢測等多種測試，同時還需要保證設備與單核細胞之間的直接接觸[9]。
參考文獻
1. Spoladore, J., et al., Standardized pyrogen testing of medical products with the bacterial endotoxin test (BET) as a substitute for
rabbit Pyrogen testing (RPT): A scoping review. Toxicol In Vitro, 2021. 74: p. 105160.
2. Hartung, T., The human whole blood pyrogen test – lessons learned in twenty years. ALTEX - Alternatives to animal experimentation,
2015. 32(2):p. 79-100.
3. Karesh, S.M.J.J.o.n.m.t., Sterility and pyrogen testing of radiopharmaceuticals. 1989. 17(3): p. 156-159.
4. Mitra, A., et al., Limulus amebocyte lysate testing: adapting it for determination of bacterial endotoxin in 99mTc-labeled
radiopharmaceuticals at a hospital radiopharmacy. J Nucl Med Technol, 2014. 42(4): p. 278-82.
5. Solati, S., T. Zhang, and S. Timman, The monocyte activation test detects potentiated cytokine release resulting from the synergistic
effect of endotoxin and non-endotoxin pyrogens. Innate Immun, 2022. 28(3-4): p. 130-137.
6. Perdomo-Morales, R., et al., Monocyte activation test (MAT) reliably detects pyrogens in parenteral formulations of human serum
albumin. Altex, 2011.28(3): p. 227-35.
7. Carson, D., et al., Development of a Monocyte Activation Test as an Alternative to the Rabbit Pyrogen Test for Mono- and Multi-
Component Shigella GMMA-Based Vaccines. 2021. 9(7): p. 1375.
8. Cirefice, G., et al., The future of pyrogenicity testing: Phasing out the rabbit pyrogen test. A meeting report. Biologicals, 2023. 84: p.
101702.
9. Sandle, T., FDA guidance on pyrogens and endotoxin testing.
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