Untersuchungen zur physikalisch-chemischen und mikrobiologischen Stabilität ausgewählter Arzneimittel zur parenteralen Tumortherapie

Abstract

Arzneimittel zur systemischen Tumortherapie werden heute regelhaft in der Apotheke aseptisch und applikationsfertig zubereitet. Rekonstituierte Stammlösungen und applikationsfertige Zubereitungen müssen mit einer angemessenen Verwendbarkeitsdauer gekennzeichnet werden. Die Verwendbarkeitsdeterminierung erfolgt basierend auf physikalisch-chemischen und mikrobiologischen Stabilitätsdaten. Wenn diese Daten in den Fachinformationen der Fertigarzneimittel nicht enthalten sind, kann der verantwortliche Apotheker bzw. die verantwortliche Apothekerin auf publizierte Daten zurückgreifen, um die Verwendbarkeit der Zubereitung festzulegen. Das Ziel dieser Dissertationsarbeit war es, die physikalisch-chemische und mikrobiologische Stabilität ausgewählter Tumorarzneimittel zu untersuchen, um damit eine valide Grundlage für deren Verwendbarkeitsdeterminierung zu schaffen. Die Ergebnisse führen zu effizienteren und ökonomischeren Herstellungsprozessen und verbessern die Arzneimitteltherapiesicherheit.

Knapp vier Jahrzehnte war Carmubris (Tillomed Pharma GmbH) Pulver und Lösungsmittel (Ethanol) zur Herstellung einer Infusion das einzige, zugelassene carmustinhaltige Arzneimittel auf dem Markt. Für Carmubris Stamm- und Infusionslösungen liegen wissenschaftliche Publikationen zur physikalisch-chemischen Stabilität vor. Im Jahr 2018 folgte die Zulassung des ersten Carmustin Generikums namens Carmustin Obvius (Medac GmbH). Daten zur physikalisch-chemischen Stabilität von rekonstituiertem und verdünntem Carmustin Obvius fehlten. Demzufolge wurde die physikalisch-chemische Stabilität beider Carmustin-Fertigarzneimittel vergleichend untersucht. Die als Pulver vorliegenden Fertigarzneimittel wurden gemäß der jeweiligen Fachinformation rekonstituiert und die konzentrierten Lösungen bei 2-8 °C über 48 Stunden lichtgeschützt gelagert. Applikationsfertige Infusionslösungen der Konzentrationen 0,2 mg/ml und 1,0 mg/ml wurden in mit Glucose 5% Lösung vorgefüllten Infusionsbeuteln zubereitet und 11 Stunden bei 22 °C oder 60 Stunden bei 2-8 °C (Kühlschrank) lichtgeschützt gelagert. Zur Simulation der anschließenden Applikation wurden Carmustin-Infusionslösungen 0,2 mg/ml im Anschluss an die Kühllagerung für weitere 3 und 6 Stunden bei 22 °C lichtgeschützt gelagert. Die Stabilität aller Carmustin-Testlösungen wurde zu vordefinierten Zeitpunkten mittels Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (RP-HPLC) mit Diodenarray-Detektion (DAD), pH-Messung, Osmolaritäts-Messung und Prüfung auf sichtbare Partikel oder Farbveränderungen analysiert. In den konzentrierten Stammlösungen und verdünnten Infusionslösungen beider Fertigarzneimittel nahm die Carmustin-Konzentration in gleichem Maß ab. Die Abbaukinetik erwies sich als unabhängig von der Carmustin-Ausgangskonzentration, jedoch als stark temperaturabhängig. Carmustin-Stammlösungen sind bei Kühlschranklagerung (2-8 °C) für 48 Stunden physikalisch-chemisch stabil. Die applikationsfertigen Carmustin-Infusionslösungen erfüllen die Stabilitätskriterien bei lichtgeschützter Kühlschranklagerung (2-8 °C) bzw. bei 22 °C für 60 bzw. 8,5 Stunden.

Therapien mit monoklonalen Antikörpern (mAbs) machen heute einen wesentlichen Anteil der systemischen Tumortherapie aus. Die komplexe Glycoprotein-Struktur der mAbs bringt neue Herausforderungen für die Untersuchungen der physikalisch-chemischen Stabilität und für die sichere Anwendung dieser Arzneimittel mit sich. Die Stabilität von mAb-Zubereitungen muss mit orthogonalen Methoden nachgewiesen werden. In der Fachinformation von DARZALEX® 1800 mg Injektionslösung (Wirkstoff: Daratumumab) wird als physikalisch-chemische Stabilität für die applikationsfertigen Injektionszubereitungen 24 Stunden bei 2-8 °C unter Lichtschutz und weitere 12 Stunden bei 15-25 °C ohne Lichtschutz angegeben. Der kurze angegebene Stabilitätszeitraum erlaubt keine aseptische Zubereitung der Injektionslösungen in der Apotheke im Voraus. Als Basis für eine Prozessoptimierung in der Apotheke wurde die physikalisch-chemische Stabilität der applikationsfertigen Daratumumab-Injektionslösung in verschiedenen Typen von Einmal-Plastikspritzen und Lagertemperaturen über einen Zeitraum von 28 Tagen bestimmt. Die Untersuchungen erfolgten mittels neu entwickelter Ionenaustausch- und Größenausschluss-Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (IE-, SE-HPLC)-Methoden, pH-Messung und Prüfung auf sichtbare Partikel oder Farbveränderungen. Die mittels SE-HPLC gemessenen Daratumumab-Monomer-Konzentrationen nahmen über den gesamten Untersuchungszeitraum um weniger als 5% ab. Es wurden zu keinem Zeitpunkt Aggregate mit hohem Molekulargewicht (high molecular weight, HMW) oder Fragmente von Daratumumab in den Chromatogrammen detektiert. Die mittels IE-HPLC ermittelten Peakflächen der Daratumumab Ladungsvarianten (sauer, basisch, neutral) zeigten keine signifikanten Größenänderungen über den gesamten Untersuchungszeitraum von 28 Tagen. Die pH-Werte blieben unverändert. Es wurden weder Farbveränderungen noch sichtbare Partikel detektiert. Da alle vordefinierten Spezifikationen erfüllt wurden, ist die physikalisch-chemische Stabilität applikationsfertiger Daratumumab-Injektionslösungen in Einmalspritzen über einen Zeitraum von 28 Tagen unabhängig von der Art des Spritzentyps und der Lagertemperatur gegeben.

Physikalisch-chemische Stabilitätsdaten dürfen weder vom Referenzarzneimittel eines mAbs auf die nach Patentablauf zugelassenen Nachfolgeprodukte, die sogenannten Biosimilars, noch von einem Biosimilar auf ein anderes Biosimilar übertragen oder extrapoliert werden. Im Jahr 2017 wurde das Trastuzumab Biosimilar SB3 (Ontruzant®) von der European Medicines Agency (EMA) zugelassen. Laut Fachinformation ist Trastuzumab SB3 nach aseptischer Rekonstitution 7 Tage bei 2-8 °C stabil. Für verdünnte Trastuzumab SB3-Infusionslösungen wird in der Fachinformation als physikalisch-chemische Stabilität 28 Tage bei Kühlschranklagerung angegeben. Um Verwürfe rekonstituierter SB3 Lösungen vermeiden zu können, war eine experimentelle Untersuchung der physikalisch-chemischen Stabilität der rekonstituierten Trastuzumab SB3-Lösung über den verlängerten Zeitraum von 28 Tagen von Interesse. Dazu wurde handelsübliches Ontruzant®-Lyophilisat entsprechend der Fachinformation rekon-stituiert und nach Erstanbruch bei 2-8 °C und bei Raumtemperatur (15-25 °C) unter Lichtschutz über 28 Tage in den Originalvials gelagert. Zu vordefinierten Zeitpunkten wurden Proben entnommen und mittels SE-HPLC mit Diodenarraydetektion (DAD), Ultraviolett (UV)-Spektrometrie, pH-Messung und Prüfung auf sichtbare Partikel oder Farbveränderungen geprüft. Die Trastuzumab-Monomer-Konzentrationen lagen während des gesamten Untersuchungszeitraums über 95 % der gemessenen Ausgangskonzentrationen. Die pH-Werte und die mittels UV-Spektrometrie ermittelten Trastuzumab-Konzentrationen blieben unverändert. Es wurden keine Farbveränderungen oder sichtbare Partikel festgestellt. Aus den Untersuchungsergebnissen kann geschlossen werden, dass rekonstituierte Trastuzumab-SB3-Lösungen bei lichtgeschützter Lagerung in den Originalbehältnissen unabhängig von der Lagertemperatur über 28 Tage physikalisch-chemisch stabil sind. Die Ergebnisse sollten durch Untersuchung der Trastuzumab SB3 Ladungsvarianten mittels IE-HPLC oder icIEF untermauert werden.

Zur Bewertung der mikrobiologischen Stabilität von aseptisch zubereiteten, applikationsfertigen Parenteralia-Zubereitungen, sind Kenntnisse zur Viabilität (Überlebensfähigkeit) von Mikroorganismen (MOs) in den Arzneimittelzubereitungen von Interesse. Für 20 noch nicht un-tersuchte Arzneimittel zur Tumortherapie (Biologika, chemische Moleküle) wurde die Viabilität vier verschiedener fakultativ pathogener Krankheitserreger (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecium, Candida albicans) in applikationsfertigen Testzubereitungen untersucht. Für jedes Arzneimittel wurden Testlösungen in praxisüblichen Konzentrationen aseptisch zubereitet, mit definierten Mengen MO-Suspension (Simulation einer low-level-Kontamination) inokuliert und bei 22 °C lichtgeschützt gelagert. Nach 4, 24, 48 und 144 Stunden wurden Proben entnommen, auf Agarplatten ausgestrichen und bei 37 °C bebrütet. Nach 24 bzw. 72 Stunden wurden die koloniebildenden Einheiten (KBEs) der Bakterien bzw. von C. albicans gezählt. Die gewählten MOs blieben in den meisten Testlösungen über 144 Stunden viabel. Ausgeprägte wachstumsfördernde Eigenschaften konnten den Biologika-Testlösungen nicht zugesprochen werden. Die Testlösungen einiger chemisch herge-stellter Moleküle zeigten speziesspezifisch bakteriostatische und bakterizide Wirkung. Die mikrobiologischen Untersuchungen bringen neue Erkenntnisse zur Viabilität fakultativ pathogener MOs in neuen Arzneimitteln zur Tumortherapie, welche bei der empirischen Festlegung der mikrobiologischen Stabilität von Nutzen sind.