微生物汚染検査の未来:迅速かつリアルタイム

製薬会社がオンラインモニタリングで水の安全性を確保し、バイオバーデンと戦う方法

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18 Apr, 2025

Areen Kalantari, Thornton

医薬品製造の領域では、水の純度が最も重要です。微生物汚染(バイオバーデン)は、消費者の健康と製薬会社の評判の両方に重大な脅威をもたらします。従来の微生物検査方法は、多くの場合、時間がかかり、エラーが発生しやすく、労働集約的です。リアルタイム微生物分析装置の登場は、これらの課題に対する有望な解決策を提供し、製薬メーカーがバイオバーデン制御に取り組む方法に革命をもたらしました。

微生物汚染は、医薬品用水の文脈ではバイオバーデンとも呼ばれ、バクテリアや真菌など、水サンプル中に存在する生存可能な微生物の数と種類を指します。このような汚染は、微生物汚染が医薬品の安全性と有効性を損なう可能性があるため、製薬会社にとって大きな懸念事項です。医薬品用水は、医薬品の製造における重要な成分として機能するため、規制当局が定めた厳格な純度基準を満たす必要があります。したがって、水の純度を確保し、患者の健康と医薬品製造プロセスの完全性の両方を保護するためには、厳格な微生物検査が不可欠です。

医薬品用水域におけるバイオバーデンの危険性

製薬用水域の微生物汚染に関連するリスクは、いくら強調してもし過ぎることはありません。汚染された水は、特に免疫系が低下している人や重要な治療を受けている人にとって、消費者の健康に直接的な脅威をもたらします。病原性微生物で汚染された水を摂取したり、水にさらされたりすると、血流感染症、胃腸疾患、その他の生命を脅かす状態など、深刻な健康上の合併症を引き起こす可能性があります。

多くの製薬会社にとって、水質汚染の影響は、財務的および評判的な損害の点で同様に壊滅的なものになる可能性があります。製薬業界では、1回のリコールのコストは、問題の深刻度と範囲に応じて、数十万ドルから数百万ドルに及ぶと推定しています。このような事件は、消費者の信頼を損ない、ブランドとの長期的な否定的な関連付けを通じて、企業の評判を傷つける可能性があります。

ソーシャルメディアやオンラインプラットフォームを通じて情報が急速に拡散する時代では、ネガティブな評判は、売上高、株価、投資家の信頼の大幅な低下につながる可能性があります。

製薬ブランドにとって、リスクは非常に高く、運用効率の維持と最高水準の水質に対する規制遵守との間のバランスをナビゲートすることは、持続可能な成功のために不可欠です。

微生物の限界を監視するための従来の試験方法

微生物検査の歴史は、微生物学の急成長分野である19世紀後半にさかのぼることができます。ルイ・パスツール、ユリウス・ペトリ、ロベルト・コッホなどの先駆的な科学者は、健康と病気における微生物の役割を理解するための基礎を築きました。20世紀初頭までに、製薬業界が成長し始め、医薬品の製造がより複雑になるにつれて、水を含む製品の微生物汚染を検出するための信頼性の高い方法の必要性が明らかになりました。

最初のバイオバーデン列挙試験は、主に直接観察と培養技術に依存していました。20世紀半ばになってようやく、水中の微生物を定量するための標準化された方法が開発され、最初の薬局方ガイドラインが確立されました。米国では、米国薬局方(USP) が医薬品の許容可能な微生物限界と試験方法の概要を説明し始め、製造に使用される水の品質管理の重要性を強調しました。

プレートカウント

ダイレクトプレートカウントでは、水サンプルを採取し、実験室で培養し、数日かけて形成されるコロニーをカウントします。これらの手法は標準的な方法ですが、次のような大きな制限があります。

時間がかかる: プレートカウントは労働集約的なプロセスであり、通常、結果を出すのに5〜7日かかります。

主観的: コロニーのナメレーティングは主観的であり、手作業によるカウントやインキュベーション条件のばらつきにより、人為的ミスが発生しやすくなります。

感度と特異性の制限: プレートカウントは、低レベルの汚染を検出するのに十分な感度を備えていない可能性があります。さらに、プレートカウントは、水質の連続的なビューではなく、特定の時点での汚染レベルのスナップショットのみを提供します。

メンブレンフィルトレーション

メンブレンフィルトレーションは、20世紀半ばに、特に大量の水をテストするために人気を博しました。この手法では、水サンプルを微生物を捕捉するのに十分な細孔(通常は直径0.45μm)のフィルターに通します。次に、フィルターを培地に置き、プレートカウンティング法と同様にインキュベートします。したがって、メンブレンろ過も同様の欠点に直面しています。

長いプロセス: メンブレンろ過は、特に大量の水をテストする場合、時間がかかる場合があります。

エラーが発生しやすい: このプロセスには細心の注意を払った取り扱いが必要であり、水サンプルの物理的および化学的特性に敏感である可能性があるため、微生物の増殖を阻害する可能性があります。さらに、存在するが培養できない微生物は検出されないため、モニタリングにギャップが生じ、危険なコロニー形成ユニットが過剰に増殖する可能性があります。

従来の微生物負荷試験の方法は、長年にわたって重要なツールとして機能してきましたが、水質を危険にさらし、その結果、患者の安全を危険にさらす可能性のある重大な制限が伴います。前述の両方の手法は、特に コロニー形成単位(CFU) のカウントに依存しており、微生物が物理的にカウントできるコロニーに成長するのに時間がかかります。したがって、これらの技術はリソースを大量に消費し、サンプルの収集、処理、分析に多大な時間と労力を必要とし、特定の瞬間の微生物レベルのスナップショットしか提供しません。したがって、水質の継続的な監視は提供されません。汚染事象が急速に発生し、すぐに結果をもたらす可能性のある業界では、結果を得るのが遅れると特に問題になる可能性があります。

さらに、すべての微生物が実験室で簡単に培養できるわけではないため、一部の病原体が検出されないままになっている可能性があります。この選択性は、サンプル中に存在する一部の微生物が選択した培地で増殖できない可能性があるため、総微生物負荷の過小評価につながる可能性があります。

そこで登場したのが、連続的なリアルタイムの微生物分析装置で、従来の方法でもたらされていた課題に対する最新のソリューションを提供します。これらの高度なシステムは、微生物汚染を即座に検出し、積極的な介入を可能にします。

7000RMSのような分析装置で使用されているリアルタイムの微生物検出は、レーザー誘起蛍光(LIF)とミー散乱という2つの確立された光学測定技術に依存しています。これらの技術が連携して、医薬品製造に使用されるような高純度の水中の微生物を検出および定量します。

プロセスの仕組みは次のとおりです。

レーザー誘起蛍光 (LIF)は、NADHやリボフラビンなどの微生物代謝物の自然な蛍光を利用することで中心的な役割を果たします。分析装置内の405nmレーザーがそこを流れる水を照らすと、これらの代謝物が光を吸収して励起状態になります。元の状態に戻ると、蛍光灯の形でエネルギーが放出され、7000RMSのフォトダイオードによって捕捉されます。

ミー散乱は、光が微生物自体とどのように相互作用するかを測定することにより、このプロセスを補完します。レーザー光が水を通過すると、存在する微生物が光を散乱させます。検出器は、光がどのように散乱されるかを記録し、粒子のサイズと量に関する重要な情報を明らかにします。 7000RMS は、蛍光検出器と散乱検出器の両方からのデータを合成します。両方のシグナルが特定の基準に合致すると、分析器は単一の微生物を 自動蛍光ユニット(AFU)として識別します。結果はユーザーフレンドリーなタッチスクリーンインターフェースにライブ表示され、水質に関する明確で即時の洞察を提供します。

基本的なレベルでは、AFUカウントは鮮やかで詳細な写真を即座にスナップするようなものであり、CFUカウントは基本的で中空のスケッチがレンダリングされるのを待つようなものです。このリアルタイム機能は、汚染の迅速な検出が重要な製薬業界にとって不可欠です。

さらに、AFUでは、コロニー全体の個体数のみを推定するCFUカウントとは異なり、個々の細胞を数値化する直接カウント方法が可能です。その後のAFU測定は、プロセス環境内で直接行うことができるため、従来のサンプリング方法に伴う汚染のリスクを低減できます。このin-situモニタリングにより、水質に関する継続的な洞察が得られ、微生物の活動をダイナミックに把握することができます

連続水質検査の利点

速度	蟬	直接測定	感度の向上	即時アクション
2秒ごとに結果が出るリアルタイムモニタリングにより、汚染を迅速に検出できます。プレートカウントには5〜7日かかる場合がありますが、7000RMSは同じ期間に216,000+の測定値をキャプチャします。	1 つの瞬間にスナップショットを提供する静的なプレート数とは異なり、7000RMS は水の流れを継続的に分析するため、積極的な傾向の特定と早期介入が可能になります。	高度な光学測定技術は、個々の微生物をカウントし、成長に依存しないため、プレート法でのコロニー形成によるばらつきを排除します。	7000RMSは、0.3μmの小さな微生物を検出することができます。また、この分析装置は、従来の方法では見逃される可能性のある微生物である、生存可能だが培養不可能な(VBNC)細菌も明らかにします。	7000RMSのトレンドデータは、水システムの衛生が必要な時期を判断し、汚染への迅速な対応を容易にします。この積極的なアプローチにより、汚染された水を放出するリスクを軽減しながら、消毒の頻度を最適化することができます。

オンライン水質モニタリングが製薬会社のコンプライアンスをどのようにサポートするか

製薬業界では、精製水、超純水、注射用水の微生物モニタリングは、単に優れた品質管理方法ではありません。これは規制要件です。米国薬局方(USP) によって確立された基準は、微生物汚染を試験しなければならない条件を規定しています。

たとえば、 USP <61> は、微生物の制限要件を概説し、非滅菌製品中の微生物の許容レベルを特定し、水質の重要性を強調しています。 USP <62> は、滅菌水中で大腸菌、サルモネラ菌、緑膿菌などの特定の病原体を検出する方法を詳しく説明しています。さらに、 USPのUSP <1231> on Water for Pharmaceutical Purposesは、医薬品用水のオンライン、継続的なモニタリングを一貫して支持しています。このアプローチにより、過去のインプロセスデータが確実に収集され、水システムの効果的な制御が可能になり、許容可能な品質基準を満たす水の生産が維持されます。

7000RMSはUSP <1223>に準拠しており、精度と感度の利点を示す代替方法の検証を促進します。また、FDAとEMAが発表した代替微生物学的測定方法のガイドラインに準拠しており、規制基準への準拠を確保しながら、モニタリングプロセスを強化しています。

医薬品用水中のバイオバーデンレベル試験の未来は、リアルタイムの微生物分析装置の採用にかかっています。これらの高度なテクノロジーは、製薬会社が微生物汚染管理にアプローチする方法にパラダイムシフトをもたらし、よりプロアクティブでデータ駆動型のアプローチを可能にします。

リアルタイムの微生物分析装置を採用することで、製薬会社は製品の安全性と品質を確保するだけでなく、規制コンプライアンスへの取り組みを示すことができます。

7000RMSに代表される微生物検査の進歩により、製薬会社は安全で効果的な製品を提供し、ますます厳しくなる規制環境において患者の健康と自身の運用上の完全性の両方を保護することができます。

業界が進化し続ける中、最高水準の水質を維持し、消費者の健康へのリスクを軽減し、ブランドの評判を保護するためには、リアルタイムモニタリングを採用することが最も重要になります。

医薬品用水のリアルタイム、オンライン微生物モニタリング

メトラー・トレド・ソーントンの7000RMS™は、医薬品水中の微生物汚染(バイオバーデン)をリアルタイムで測定するオンライン分析装置です。レーザーベースの技術により、水サンプルから直接微生物を即座に検出および定量化でき、時間のかかる増殖ベースの方法の限界を克服します。

アリーン・カランタリ

グローバル医薬品セグメントスペシャリスト

Areen Kalantariは、生物/化学工学の理学士号と国際ビジネスの経営学修士(MBA)を取得しています。彼は、バイオテクノロジーアプリケーションと製薬用水の両方で経験があります。Areenは以前、pH、溶存酸素、CO2製品マネージャーとして、世界中の製薬会社やバイオテクノロジー企業の顧客と協力して、効果的なSOPを実施し、細胞培養および発酵プロセスの人員を訓練してきました。Areenは、American Society of Mechanical Engineers – Bioprocess Equipment(ASME-BPE)標準委員会の投票権を持つメンバーです。彼は、導電率、pH、TOC、およびその他のさまざまなプロセス技術に焦点を当てたバイオプロセスおよび製薬業界の標準の実装を支援するプロセス計装サブグループに貢献しています。現在の職務では、医薬品用水システムの世界市場と、実施が必要な試験に関するWFIおよびPWシステムのUSP規制面をサポートしています。