EN 17141: Neue Normen zur Kontaminationskontrolle in Reinräumen

Derzeit wird an der Vereinheitlichung der Ansätze zur Kontaminationskontrolle in Reinräumen für Mikroben in der Luft und auf Oberflächen mit der für Partikel und andere Verunreinigungen in der Luft und auf Oberflächen gearbeitet.

Die neue europäische Norm EN 17141:2020 wurde 2020 verabschiedet und ersetzt zwei bestehende Normen (ISO 14898 Teil 1 und 2) zur Kontaminationskontrolle in Reinräumen, die nur begrenzt anwendbar waren. EN 17141 – gültig in Europa, gemeinsam mit bestehenden, derzeit noch andernorts anwendbaren Normen – bezieht sich auf saubere, kontrollierte Umgebungen und gilt für Reinräume, Reinzonen, kontrollierte Bereiche, Reinbereiche sowie sonstige Räumlichkeiten, in denen Reinraumbedingungen herrschen müssen. Ziel der Norm ist es, aktualisierte Leitlinien und weitere Informationen zu bewährten Verfahren zur Etablierung und Demonstration der Reinraum-Kontaminationskontrolle von luftgetragener und mikrobiologischer Oberflächenkontamination in sauberen, kontrollierten Umgebungen bereitzustellen.

Die Norm soll dazu beitragen, die Wirksamkeit des Risikomanagements hinsichtlich der mikrobiologischen Kontamination und die Effizienz zu verbessern sowie Anwender mit neuen Methoden und Kenntnissen bei der Entwicklung eines mikrobiologischen Kontrollsystems zu unterstützen.

Zum Einrichten einer mikrobiologischen Kontrolle ist entscheidend, das bestehende Risiko zu kennen und einen Ansatz zu verfolgen, der auf den Prinzipien des Qualitätsrisiko-Managements (QRM) basiert. Das Risiko lässt sich durch die Kombination zweier Faktoren definieren: der Eintrittswahrscheinlichkeit und der Schwere des Schadens. Ein effektiver Ansatz für das Qualitätsrisiko-Management kann eine hohe Produktqualität für Patienten gewährleisten, da sich so proaktiv potenzielle Qualitätsprobleme während der Herstellung identifizieren und kontrollieren lassen. Dieser neue Standard zur Kontaminationskontrolle in Reinräumen ist für verschiedene Anwendungen relevant, insbesondere für pharmazeutische, biopharmazeutische und medizinische Geräte sowie andere Branchen, die diese Umgebungen verwenden (z. B. Biowissenschaften und Lebensmittel). Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass sich dieser Standard allein auf die mikrobiologische Kontamination bezieht und keine Aspekte der Endotoxin-, Prion- und viralen Kontamination abdeckt.

Wichtig zu wissen: Welches Risiko bedeutet ein bestimmter Organismus?

Kontaminationen in Reinräumen können aus unterschiedlichsten Quellen stammen – von Mitarbeitern, Material und Ausrüstung bis hin zur Luft und Umgebung (obwohl Wasser in diesem Dokument ausgeschlossen ist) – und die Bewertung des Qualitätsrisikos sollte auf wissenschaftlichen Erkenntnissen basieren. Wichtig ist, dass man genau weiß, mit was für einem Organismus (oder welchen unerwünschten Organismen) man es zu tun hat, um das Kontaminationspotenzial für ein Produkt oder die Belastung bzw. Schädigung von Patienten richtig einschätzen zu können. Es gibt viele Möglichkeiten, isolierte Mikroorganismen aus Reinraumumgebungen zu charakterisieren oder zu identifizieren (z. B. phänotypisch, genotypisch, Gram-Färbung usw.). Grundlegende Charakterisierungen wie die Gram-Reaktion liefern allgemeine Informationen über die wahrscheinliche Verunreinigungsquelle.

Weitere Informationen darüber, um welche Art es sich bei dem Isolat handelt, erleichtern zudem die Verfolgung des Übertragungswegs. Mit anderen im Handel erhältlichen Identifizierungsmethoden lässt sich zwar die Art feststellen, aber dabei sollte bedacht werden, dass nicht alle Methoden zur Reinraum-Kontaminationskontrolle die gleiche Fehlerfreiheit oder Präzision bieten (wenn man z. B. phänotypische Methoden mit genotypische Methoden vergleicht). Eine möglichst präzise Identifizierung hilft bei der Bewertung des Risikos, das ein bestimmter Organismus darstellt. Dies gewährleistet auch genaue Trenddaten und möglichst korrekte Informationen für Untersuchungen.

In den letzten Jahren haben MALDI-TOF-Methoden (Matrix-Assistierte Laser-Desorption-Ionisierung mit Flugzeitanalyse) zur Mikrobenerkennung schnellere und kostengünstigere Identifizierungen ermöglicht. Und obwohl diese Technologie nicht so präzise wie die Sequenzierung ist, hat sie das Potenzial, viel genauer zu sein als phänotypische Methoden, da ribosomale Proteine analysiert werden, die der DNA des Organismus näher sind als die Analyse biochemischer Reaktionen (wie Fermentation, Säure und Salztoleranz-Stoffwechsel usw.). Während die für die Identifizierungsmethoden eingesetzte Technologie zur Reinraum-Kontaminationskontrolle eine Rolle für die Korrektheit des Ergebnisses spielt, wird ein Aspekt oft vernachlässigt: die Bibliothek oder Datenbank, auf die sich das System zur Generierung der ID stützt. Fehlt ein Organismus in der Datenbank des verwendeten Systems, kann er folglich nicht korrekt identifiziert werden.

Es ist jedoch wichtig, zu betonen, dass ein Identifizierungssystem ohne ausreichende Abdeckung nicht immer das Ergebnis „Keine Identifizierung“ liefert. Solche Systeme können auch zu einer falschen Identifizierung führen, wodurch jede weitere Risikobewertung auf falschen Informationen basiert – was womöglich schlimmer als gar keine Identifizierung ist.

Die Norm erfordert, dass Mikroorganismen von Interesse identifiziert und ihre Überlebensmöglichkeiten berücksichtigt werden sollten. Ein Mikroorganismus von Interesse wird definiert als ein Organismus, der für das Produkt, den Prozess oder Patienten schädlich ist. Besonders wichtig ist es, dass Isolate identifizieren können, um eventuelle Resistenzen gegen einzelne Schritte der Kontaminationsentfernung – wie Desinfektions- oder Sterilisationsverfahren – zu erkennen. Je nach Prozess gibt es bestimmte Organismen, die problematisch sein können. Zum Beispiel können Sporenbildner eine Herausforderung für Reinigungsprogramme sein: Pyronema domesticum ist dafür bekannt, (1) Ethylenoxid-Sterilisationszyklen zu widerstehen, und Deinococcus-Arten haben gezeigt, dass sie (2) großen Bestrahlungsdosen standhalten, die normalerweise zur Sterilisation von pharmazeutischen und medizinischen Geräten ausreichen (typischerweise < 25 kGy). Es ist von entscheidender Bedeutung, das Vorhandensein solcher Organismen anhand der Keimbelastung (Bioburden) vor der Sterilisation identifizieren zu können, um das Risiko einer Kontamination des Endprodukts zu verringern.

Demonstration der Kontaminationskontrolle in Reinräumen: Trenddaten

Daten aus dem Umgebungsüberwachungsprogramm sollten analysiert werden, um leichter negative Entwicklungen zu erkennen, die ggf. Korrektur- oder Präventivmaßnahmen erfordern. Solche Trenddaten erlauben ein proaktives Handeln, bevor Probleme auftreten. Die Daten sollten von einem kompetenten Mikrobiologen überprüft werden, um mögliche Probleme zu identifizieren. Korrekte Identifizierungen sind unerlässlich, damit die Trendanalyse zuverlässige für anschließende Entscheidungen und Maßnahmen liefert. Uneinheitliche Identifizierungsmethoden, die z. B. dasselbe Isolat unterschiedlich bezeichnen oder ein Isolat überhaupt nicht identifizieren können, führen zu einer unbrauchbaren Trendberechnung. Das für das Datenmanagement verwendete Tool sollte die einfache Identifizierung von Trends ermöglichen sowie Warnungen auslösen, wenn ein Organismus von Interesse erkannt wird.

Untersuchungen außerhalb der Spezifikation

Das Ziel von Untersuchungen außerhalb der Spezifikation besteht darin, das Risiko für das Produkt oder den Prozess sowie die wahrscheinliche Quelle der Reinraumkontamination zu bestimmen (Rückverfolgung derselben Spezies über die historische Datenbank) und beim Finden geeigneter Korrektur- oder Präventivmaßnahmen zu helfen. Die Untersuchungen sollten schnell, gründlich und wissenschaftlich fundiert sein, um die Ursache und geeignete Abhilfemaßnahmen zu ermitteln. Bei der Identifizierung mikrobieller Isolate während einer Untersuchung außerhalb der Spezifikation sollte eine möglichst präzise ID-Methode verwendet werden. Nur so lässt sich sicherstellen, dass alle getroffenen Entscheidungen bzw. Maßnahmen nicht auf falschen Identifizierungen basieren, die als größeres Risiko als eine Nicht-Identifizierung gelten. (3)

Fazit

Die neue Norm legt den Schwerpunkt auf das Qualitätsrisiko-Management (QRM). Für eine erfolgreiche Überwachung der Reinraum-Kontaminationskontrolle von Umgebungen ist ein System erforderlich, mit dem mikrobiologische Kontaminationen erkannt und isolierte Organismen bis auf Artenebene korrekt identifiziert werden können. Moderne, wissenschaftlich fundierte Methoden zur Identifizierung von Isolaten ermöglichen ein proaktives Vorgehen, damit sämtliche Risiken vor Auftreten einer Kontamination adressiert werden können.

Duncan Barlow ist Technology und Market Development Manager für Europa und den asiatisch-pazifischen Raum für den Geschäftsbereich Microbial Solutions von Charles River Laboratories, der Kunden in ganz Europa und Asien beim Implementieren von Lösungen zur mikrobiellen Identifizierung unterstützt. Er verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung mit der Testimplementierung, im Vertrieb und mit Technologien, die in der Pharma-, Lebensmittel- und klinischen Industrie eingesetzt werden. Duncan Barlow ist ebenfalls mit Endotoxintests, mikrobiologischen Schnellverfahren und Umweltüberwachung vertraut.

1. Lampe C.M., Hansen J.M., Rymer T.M., Sargent H.: „Sterilization of products contaminated with Pyronema domesticum“. Biomed Instrum Technol. Nov.-Dez. 2009;43(6):489-97. DOI: 10.2345/0899-8205-43.6.489. PMID: 20041540.

2. Rainey F.A., Ray K., Ferreira M., Gatz B.Z., Nobre M.F., Bagaley D., Rash B.A., Park M.J., Earl A.M., Shank N.C., Small A.M., Henk M.C., Battista J.R., Kämpfer P., da Costa M.S.: „Extensive diversity of ionizing-radiation-resistant bacteria recovered from Sonoran Desert soil and description of nine new species of the genus Deinococcus obtained from a single soil sample“. Appl Environ Microbiol. Sep. 2005;71(9):5225-35. DOI: 10.1128/AEM.71.9.5225-5235.2005. Erratum in: Appl Environ Microbiol. Nov. 2005;71(11):7630. PMID: 16151108; PMCID: PMC1214641.

3. Parenteral Drug Association Technical Report 88: „Microbial Data Deviation Investigations in the Pharmaceutical Industry“. 2022

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