Bakterielle Kontamination in humanen Stammzell-Präparaten Einfluss von Stammzellquellen und Hygienevorgaben. W. Schwarz Paul-Ehrlich-Institut Langen

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1 Bundesinstitut für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel Bakterielle Kontamination in humanen Stammzell-Präparaten Einfluss von W. Schwarz Paul-Ehrlich-Institut Langen

2 Methoden bzw. Matrix-Validierung gemäß Testvorschrift Mikrobiologische Kontrolle zellulärer Produkte (Ph. Eur.) mit Stämmen folgender Bakterien: - Aspergillus niger (bzw. brasiliensis bei Stamm ATCC 16404TM) - Bacillus subtilis - Candida albicans - Clostridium sporogenes - acnes - Pseudomonas aeruginosa - aureus - Streptococcus pyogenes - Yersinia enterocolitica Gemäß Stellungnahme zur mikrobiologischen Kontrolle von hämatopoietischen Stammzellpräparaten genügt es, die o. g. Matrix-Validierung mit mindestens 4 der genannten Testkeime durchzuführen. 2

3 Testvorschrift : Die Liste der Mikroorganismen kann in Abhängigkeit von der Herkunft der Zellen und von Mikroorganismen, die früher gefunden wurden oder die mit der bestimmten Art von Zellen assoziiert vorkommen, modifiziert werden. Stellungnahme zur mikrobiologischen Kontrolle von hämatopoietischen Stammzellpräparaten: Es ist empfehlenswert, auf Isolate aus der mikrobiologischen Kontrolle von hämatopoietischen Stammzellpräparaten zurückzugreifen, falls solche verfügbar sind. Mit welchen Bakterien sind hämatopoietische Stammzellpräparate vornehmlich kontaminiert und ergibt sich hieraus das für die Matrix- Validierung in Testvorschrift vorgesehene Keimspektrum? 3

4 Mai 2013: Bitte an die Hersteller von hämatopoietischen Stammzellpräparaten um Mitteilung bis Ende September über die in den letzten 5 10 Jahren aufgetretenen bakteriellen Verkeimungen von autologen bzw. allogenen Knochenmark-, Nabelschnurblut- oder peripheren Blutstammzellpräparaten, ergänzt um die Angabe des Anteils kontaminierter Produkte, bezogen auf die Anzahl der jeweiligen Stammzellprodukte (Verkeimungsrate [%]) Resonanz: Daten von 25 Stammzell-Herstellern gingen ein Bestimmung von Verkeimungsraten von SZ-Produkten aus Daten von 23 Stammzellherstellern möglich - Angabe hergestellter Einheiten fehlte bei 2 Herstellern 2 Stammzell-Hersteller konnten in dem von ihnen betrachteten Zeitraum keine Kontaminationen feststellen Bestimmung der häufigsten in einem jeweiligen SZ-Produkt vorkommenden Bakterien (Keimspektren) aus Daten von 21 Stammzellherstellern möglich Angabe, wie oft ein bestimmter Keim auftrat fehlte bei 2 Herstellern 4

5 Auswertung: a) Verkeimungsraten beteiligte SZ- Hersteller Verkeimungsrate KMSZ PBSZ NSBSZ autolog allogen autolog allogen autolog allogen ,7%, 75% 6,2% bis 60% 0% bis 5,7% 0,13% bis 3,1% 6,2%, 12,5% 4,9%, 7,5% Einschränkungen: Untersuchtes Produkt-Volumen keine konstante Größe - Gemäß Testvorschrift Mikrobiologische Kontrolle zellulärer Produkte ist 1 Vol.% zu testen - Umstellung u. U. erst nach Genehmigung erfolgt!? Betrachtungszeitraum sehr unterschiedlich, reicht von 5 Monaten bis zu 14 Jahren besser: Untersuchungsergebnisse einer bestimmten Anzahl von zuletzt hergestellten Präparate auswerten, bei denen Hersteller-übergreifend stets 1 Vol.% getestet wurden 5

6 Auswertung: b) quantitativ aufgetretene Keime KMSZ PBSZ NSBSZ autolog allogen autolog allogen autolog allogen epidermidis [1] acnes [1] epidermidis [26] saccharolyticus [14] Propronibacterium acnes [8] capitis [10] aureus [3] haemolyticus [3] hominis [3] Corynebacterium striatum [2] Micrococcus luteus [2] epidermidis [107] Propronibacterium acnes [16] aureus [6+1 MRSA] Enterococcus faecalis [6] haemolyticus [5] Candida albicans [4] Enterobacter cloaceae [3] capitis [3] hominis [3] Bacillus cereus [2] acnes [13] epidermidis [11] warneri [2] Streptococcus mitis [1] Streptococcus auricularis [1] Candida tropicalis [1] Acinetobacter lwoffii [1] Escherichia coli [1] Micrococcus luteus [1] warneri [916] epidermidis [656] Enterococcus faecalis [617] Escherichia coli [390] Bacteroides vulgatus [280] Streptococcus agalactiae [164] hominis [157] Bacteroides thetaiotaomicron [119] Bacteroides fragilis [103] Corynebacterium striatum [99] epidermidis [128] Escherichia coli [61] Enterococcus faecalis [60] acnes [50] Bacteroides vulgatus [47] hominis [46] Bacteroides uniformis [35] capitis [17] Streptococcus agalactiae [16] aureus [10] In die Auswertung wurden ausschließlich Keime aufgenommen, die bis zur taxonomischen Stufe Spezies differenziert wurden. 6

7 Auswertung: c) nach Vorkommen in den 6 verschiedenen Stammzellzubereitungen - und Gegenüberstellung zu den Validierungskeimen aus der Testvorschrift Mikrobiologische Kontrolle zellulärer Produkte Keime, die in [x] von 6 SZ-Zubereitungen vorkommen epidermidis [6] acnes [6] warneri [5] Micrococcus luteus [5] hominis [5] aureus [4] Escherichia coli [4] Corynebacterium amycolatum [4] Streptococcus mitis [4] Candida albicans [3] Validierungskeime aus Testvorschrift Ph. Eur und Vorschlag für 4- Keime-Validierung Aspergillus niger acnes Clostridium sporogenes Pseudomonas aeruginosa aureus Yersinia enterocolitica Bacillus subtilis Streptococcus pyogenes Candida albicans? Vorschlag für eine Validierung mit gleicher Anzahl von Keimen (= 9) acnes aureus Candida albicans Bacillus subtilis Escherichia coli Bacteroides vulgatus Streptococcus mitis epidermidis Enterococcus faecalis 7

8 Auswertung: d) nach auffälligen Keimen Autologe PBSZ: wiederholt Enterococcus faecalis, Enterobacter cloaceae, Alcaligenes/Achromobacter xylosoxidans, Acinetobacter spec./lwoffii; Einzelbefunde von Burkholderia cepacia, Proteus vulgaris, MRSA - Nosokomiale Infektion, Schmierinfektion (verkeimter Entnahme-Katheter?), immunsupprimierter bakteriämischer Patient...? Allogene PBSZ: 2 Einzelfälle: Escherichia coli u. Acinetobacter lwoffii mangelnde Desinfektion?! NSBSZ: Pseudomonas fluorescens, Sphingomonas paucimobilis, Streptococcus mitis psychrotrophe (kein bzw. geringes Wachstum > 32 C) bis (gelegentlich) mesophile (Wachstumsoptimum C) Stämme hier erfasst bei 36 ± 1 C! 8

9 Fazit und Diskussions-Anregung Die ermittelten Verkeimungsraten sind vermutlich fehlerbehaftet und nach Standardisierung des Testverfahrens neu zu erheben Es existiert eine charakteristische Begleit-Keimflora in kontaminierten Stammzellkonzentraten abhängig davon ob diese von Spender oder Patient stammen bzw. ob es sich um NSBSZ- oder KMSZ-/PBSZ-Konzentrate handelt In der Stellungnahme zur mikrobiologischen Kontrolle von hämatopoietischen Stammzellpräparaten sollten die ermittelten Keimspektren für die Matrix-Validierung Berücksichtigung finden Hygienevorgaben Änderungen bei Gewinnung von KMSZ, PBSZ, NSBSZ notwendig? (Katheterwechsel, Herstellung der Antikoagulanzlösung bei KM- Entnahme, Peressigsäure bei NSBSZ, etc.) 9

10 PBSZ und KMSZ: Vorschlag für 4-Keime- Validierung acnes aureus Bacillus subtilis Candida albicans NSBSZ: Vorschlag für eine Validierung mit gleicher Anzahl von Keimen (n= 9) nach acnes aureus Candida albicans Bacillus subtilis Escherichia coli Bacteroides vulgatus Streptococcus mitis epidermidis Enterococcus faecalis 10