発熱性とは何ですか?
発熱性（pyro、火から）は、物質が熱反応を引き起こす能力です。ヒトでは、発熱反応は Toll 様受容体（TLR）の働きによって生じます。TLR は、樹状細胞、マクロファージ、単球などの免疫細胞に発現し、病原体関連分子パターンまたは損傷関連分子パターンを認識します。ヒトの TLR タンパク質は 2 種類存在し、それぞれが微生物感染に対するヒトの免疫システムの促進に特化しています。活性化されると、TLR はシグナル伝達カスケードを開始し、内因性炎症誘発性サイトカインの生成と放出を担う転写因子の活性化につながります。これらのサイトカインは血流に入り、最終的に視床下部に到達し、そこでプロスタグランジン（プロスタグランジン EXNUMX）の生成を介して体温の上昇を伴います。TLR 活性化経路は異なるため、活性化のメカニズムもさまざまです。これらのメカニズムを通じて、特定の TLR のアゴニストまたは他の TLR のアンタゴニストがヒトの体内で発熱物質として作用します。
したがって、医療機器の文脈では、異なる起源を持つ発熱性は同じテストでは検出されません。
医療機器からの発熱反応のさまざまな原因
発熱性は微生物媒介または物質媒介のいずれかになります。
微生物による発熱: 発熱性が微生物汚染に関係する場合、医療機器メーカーはエンドトキシン媒介反応を最も一般的に測定します。エンドトキシン媒介反応は、グラム陰性細菌の外膜にあるリポ多糖類 (LPS) と呼ばれるリン脂質の要素によって引き起こされます。LPS は細菌細胞の死と溶解後に放出されるため、機器の滅菌によって LPS が放出される可能性があります。製造プロセスにおけるエンドトキシンの主な発生源は水です。機器上のエンドトキシンの量と機器上の他の微生物の数 (バイオバーデン) の間には相関関係はありませんが、エンドトキシンは医療機器の表面にある発熱物質のほぼ 99% を占めています。滅菌は細菌細胞の死による遊離 LPS の利用可能性の増加に関連する可能性があるため、細菌エンドトキシンの発熱性は従来、滅菌バリデーションの一部として扱われてきました。最新の滅菌ガイダンス文書には、滅菌デバイス内のエンドトキシン レベルを決定するためのテストに関する推奨事項が記載されています。
物質媒介発熱性: 物質媒介反応は、化学薬品またはその他の汚染物質によって引き起こされます。物質媒介発熱性は、エンドトキシンに関連しない要因 (グラム陽性細菌、外毒素、真菌など) に起因します。物質媒介発熱性はまれであると考えられており、特に生物由来の材料 (セルロース、コラーゲン、ポリ乳酸、アルギン酸など) を含むデバイスで報告されています。ISO 10993-11 の付録 G には、エンドトキシンではないが発熱反応を引き起こすことが知られている物質の例が示されています。
発熱性を検出するための既存の方法は何ですか?
最初に覚えておくべき点は 単一の検査では、エンドトキシン汚染による発熱反応と物質媒介による発熱反応を区別することはできません。 既存の試験方法は、医療機器の開発のさまざまな段階に関連する側面をカバーしながら、医療機器の安全性を確保する上で重要な役割を果たします。
エンドトキシンの定量
エンドトキシンの定量は、カブトガニのアメーボサイトの水性抽出物から得られた溶解試薬からの反応に基づいて行うことができる（リムルス or タキプレウスこのテストは細菌エンドトキシンテスト (BET) と呼ばれ、エンドトキシンの検出は、溶解試薬のタンパク質凝固特性、特に因子 C タンパク質を使用して行われます。BET はエンドトキシンに対して非常に敏感で、製造プロセスにおけるエンドトキシン汚染を監視するためによく使用される迅速なテストです。
BET は、主に発色法または比濁法などのさまざまな技術を使用して実施できます。主な戦略には、溶解試薬がエンドトキシンに接触したときにゲルが形成されることを検出するか、そのときに発生する光学的変化を測光法で検出することが含まれます。一般的な方法 (検出、定量) は、複数の薬局方および AAMI ST72 で説明されています。医療機器業界では、エンドトキシン制限値の設定に関して、標準に表はありません。エンドトキシン制限値は、機器の意図された用途によって異なります。患者の機器接触部品を考慮する必要があり、血液、脳脊髄液 (CSF)、またはその他の循環液と接触する場合は、より厳しい制限が適用されます。
インビボの ウサギ発熱物質試験
XNUMXμmの波長を持つ インビボの ウサギのパイロジェンテストは、すべての発熱物質（エンドトキシン、エンテロトキシン、高分子、グラム陽性菌成分、化学物質など）を検出しますが、エンドトキシンに対する感度があまり高くないという大きな欠点があります。健康で成熟したウサギを選択し、温度が調整され、外乱が最小限に抑えられた管理された環境で個別に飼育します。評価対象の医療機器の抽出物を調製し、1回の注射で3匹のウサギの静脈内（耳静脈）に素早く注入します。注射後の直腸体温の変化を一定期間にわたって測定し、ベースラインと比較します。温度が著しく上昇した場合はパイロジェンが存在することを示し、上昇の解釈は準拠する薬局方（米国、EU、日本など）によって異なります。ウサギのパイロジェンテストは、最終製品のエンドトキシンの定量方法ではなく、デバイスの生物学的評価の一部です。試験としての妥当性は、評価対象の各機器に期待される生物学的評価計画の段階で議論される。最近、これに反対する倫理的懸念がある。 インビボの テストされたウサギは複数の研究でテストされる可能性があり、その将来は疑問視されています。
発熱性試験の未来
発熱性試験の最近の進歩は、動物実験の使用を減らし、発熱物質の検出の精度と効率を向上させることを目指しています。欧州薬局方委員会（EPC）は、動物実験を廃止することを決定しました。 インビボの 2025年XNUMX月までにモノグラフからウサギのテストを実施します。
- 単球活性化試験（MAT）： MATは有望な ビトロ 発熱物質に反応してヒトの血液細胞から放出されるヒトサイトカインを測定する検査で、エンドトキシンと非エンドトキシン発熱物質の両方を検出します。
- 全血発熱物質検査: この検査では、ヒトの血液とサイトカインの放出も使用しており、動物モデルよりもヒトの免疫反応をより正確に反映するという利点があります。
- 組み換え因子C（rFC）アッセイ： rFCアッセイはエンドトキシン検出のみを目的としており、実験室で作られた因子Cタンパク質（当初は上記のカブトガニによって生成された）が使用されます。 ビトロ 生きたカニを使って溶解液試薬を採取することなく、エンドトキシンを検出する。
しかし、これらの検査はまだ FDA に承認されておらず、動物保護を推進するために国際レベルで数多くの議論がまだ進行中です。
医療機器をテストする必要がありますか?
製造プロセスの段階で、エンドトキシン発熱性試験を実施することの妥当性は、リスク分析の結果と、エンドトキシン汚染の原因となる可能性のあるさまざまな要因の評価によって決まります。
- 生物由来の原材料を使用していますか?
- デバイスが接触する可能性のあるシステム全体で水を使用していますか?
- 変動が細菌汚染に関連する可能性があるパラメータを特定しましたか?
多くの疑問から、これらの初期段階での試験の必要性が結論付けられます。さらに、インプラント、心血管系、リンパ系、または脳脊髄液に接触するデバイス、そして米国市場で「非発熱性」と表示されているすべてのデバイス（これはマーケティング目的に関連することがある特殊性です）など、さまざまなデバイスがさまざまな発熱性物質の制限仕様を満たす必要があります。規制当局はデータを期待しています。市場での商品化時および市販後の段階では、材料媒介発熱性の問題も提起され、生物学的評価計画で対処される必要があります。さらに、以前に発熱性反応を引き起こした材料から作られたデバイスの場合には、潜在的な発熱性反応に特に重点が置かれることが予想されます。同じことが複合製品にも当てはまり、発熱性の評価は製品全体の生物学的安全性をカバーする必要があります。同様に、発熱性が不明な新しい原材料または化学成分は、材料媒介発熱性について評価する必要があります。
参考情報
FDA ガイダンス: 発熱物質およびエンドトキシン試験: 質問と回答 (2012)
ISO/TR 21582:2021: 発熱性 - 医療機器の発熱性物質試験の原則と方法。
ISO 10993-11:2017: 医療機器の生物学的評価 - パート 11: 全身毒性の試験。
欧州薬局方（Ph. Eur.）：一般章 2.6.30：単球活性化試験。
米国薬局方（USP）：一般章 <151> 発熱物質試験。
米国薬局方（USP）：一般章 <85> 細菌エンドトキシン試験。
