細菌的16S rDNA基因在微生物種屬分類鑒定上具有重要的參考價值,被公認是一把好的譜系分析“分子尺”。
在1965年,人們發現細菌的核糖體RNA具有保守性和可變性;1985年開始有人通過核糖體序列計算來分析物種進化關系;在2000年,伯杰氏系統細菌學手冊正式引入基因序列(包括16s rDNA基因序列等Marker基因)作為細菌分類標準。
16S rDNA基因是所有的細菌都具有的基因序列,長度適中(在1500~1600bp),進化上具有良好的時鐘性質,結構與功能上具有高度的保守性,能很好體現不同菌屬之間的差異,又能輕松利用測序技術得到其序列,故被細菌學家和分類學家普遍認可,素有“細菌化石”之稱。16S rDNA基因序列由9個可變區和10個保守區(下圖)構成。
一般情況下,在細菌的分類學中,普遍的共識是序列相似度在97%以上的,可以認為目標菌種與數據庫序列所屬的菌種為同一個屬;序列相似度在99%以上的,可以認為目標菌種與數據庫序列所屬的菌種為同一個種。
藥品中微生物污染程度是生產過程及最終產品重要的質量指標,也是影響藥品安全生產的潛在隱患。
雖然藥品生產都是在高潔凈度環境中進行的,但仍不可避免地需要人員的維護和原材料的輸入。操作人員攜帶的塵埃和微生物是潔凈環境最大的污染源。有研究統計,每人每天脫落的皮屑達1000萬顆,活動時發出的塵埃數為500~1000萬個·(人·min)。即使藥品生產過程符合工藝規定,其終產品仍然存在被微生物污染的可能。
雖然各國藥典都收錄了藥品無菌檢驗和微生物限度檢驗的方法,中國藥典1995年版也正式收載了藥品微生物限度檢查法。不過,藥典方法中微生物相關指標的檢查方法只能對藥品終產品質量進行評價,缺少了對生產環境的監督和控制,更不能評估污染類型和污染來源。
按我國GMP要求,藥品生產企業對生產環節的微生物污染需定期監控。傳統方法主要是對加工條件和過程經驗性的評判,能采用的指標僅為表面細菌總數、空氣浮游菌和沉降菌計數;對較為復雜的環境微生物的鑒定準確度較低,且缺乏對微生物污染進行監控和調查的手段以及量化的評價指標。
目前,16S rDNA基因序列分析技術已經成為微生物分類的主要依據之一,對環境微生物、不常見的生化型及難培養微生物等具有很好的鑒定能力。2000年,細菌分類學領域極具有代表性和權威性的《伯杰氏系統細菌學手冊》引入了16S rDNA序列作為細菌鑒定分類的依據。隨后各國藥典紛紛跟進,到了2020年,我國藥典也增加了通則1021《細菌DNA特征序列鑒定法》。有統計表明,通過16S rDNA基因序列分析技術,可以將約98.88%的常見制藥企業環境細菌鑒定到種/屬水平。
通過對微生物污染來源進行詳細的分析,繪制工廠微生物分布圖,了解工廠生產過程中的污染區和引起污染的關鍵工藝步驟,能有效地引導企業制定切實可行的質量保障體系??傊?,采用微生物鑒定和分型技術對藥品生產進行過程監控,建立和健全日常監督檢查方法,對建立藥廠風險評估監督模式具有重要意義。
參考文獻:范一靈,房蕊,蔣波,等. 微生物鑒定分型技術應用于醫藥企業微生物污染調查[J]. 中國醫藥工業雜志,2010,41(11):810-817,822. DOI:10.3969/j.issn. 1001-8255.2010.11.006.
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