細胞治療產品的內毒素檢測與放行：從傳統 LAL 到新世代重組試劑

細胞產品的安全性，不只是無菌而已

隨著 CAR-T、間質幹細胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）、誘導型多功能幹細胞（iPSCs）及其他細胞與基因治療（Cell and Gene Therapy, CGT）技術快速發展，細胞治療產品已逐漸從研究階段邁向臨床應用及商業化製造。

在細胞產品的品質管理中，無菌性（Sterility）、內毒素（Endotoxin）、黴漿菌（Mycoplasma）、細胞存活率（Viability）、細胞身分鑑定（Identity）及效價（Potency），都是重要的品質屬性（Critical Quality Attributes, CQAs）。

其中，內毒素檢測是產品安全性評估的重要環節。即使最終產品未檢出活菌，也不代表產品完全沒有細菌內毒素。細菌死亡或裂解後，仍可能釋放具有生物活性的內毒素，因此無菌檢測與內毒素檢測具有不同的目的，不能互相取代。

對於直接輸注或注射至人體的細胞治療產品而言，如何在有限的製程時間內，取得可靠的內毒素檢測結果，並在產品品質與患者安全之間建立合理的放行標準，已成為細胞治療製造商及品質管理單位必須面對的重要課題。

本文將從內毒素的基本原理、檢測技術演進、細胞產品的特殊檢測需求，以及國際法規發展等面向，探討新世代細胞治療產品的內毒素品質控制策略。

---

一、為什麼內毒素檢測對細胞治療產品如此重要？

1. 內毒素的來源與生物學影響

細菌內毒素（Bacterial Endotoxins）主要是革蘭氏陰性菌（Gram-negative bacteria）外膜中的脂多醣（Lipopolysaccharide, LPS）。當含有革蘭氏陰性菌的原料、水系統、製程設備或耗材受到污染時，即使後續透過過濾、清洗或其他方式去除活菌，內毒素仍可能殘留於製程中。內毒素進入人體後，可透過免疫系統中的 Toll-like receptor 4（TLR4）等途徑，引發發炎反應，進而造成：

• 發燒及寒顫等熱原反應。
• 細胞激素大量釋放（Cytokine Release）。
• 全身性發炎反應。
• 嚴重時可能導致低血壓、敗血性休克等臨床風險。

對細胞治療產品而言，這些風險尤其值得注意，因為產品通常直接進入患者體內，且部分產品具有高度免疫調節或免疫活化特性。

2. 內毒素可能從哪些環節進入細胞製程？

細胞產品的製造涉及多種生物來源原料、培養液及一次性使用系統（Single-use Systems），可能的內毒素來源包括：

因此，內毒素管理不應只著重於最終產品檢測，更應從原物料、製程中間品到最終產品建立完整的風險管理機制。

3. 無菌檢測不等於內毒素檢測

這是細胞治療產品品質管理中非常重要的觀念。無菌檢測（Sterility Test）主要確認產品是否存在可培養的微生物；內毒素檢測（Bacterial Endotoxins Test, BET）則是針對細菌內毒素進行定量或定性分析。兩者檢測目標不同，必須依照產品特性與適用法規分別建立檢測策略。

---

二、內毒素檢測技術的演進：從兔熱原試驗到重組試劑

內毒素檢測技術歷經數十年發展，主要方向是提高靈敏度、分析效率、檢測穩定性，並逐步降低對動物來源試劑的依賴。

1. Rabbit Pyrogen Test（兔熱原試驗）

早期藥品熱原檢測主要透過兔子進行試驗，觀察受試物質注射後是否引發體溫上升。此方法評估的是整體熱原反應，並非專一性測定內毒素。

主要限制包括：

• 需要使用實驗動物。
• 檢測時間較長。
• 結果可能受到動物生理狀態影響。
• 對現代高效率生物製藥製程而言，較難滿足快速放行需求。

2. LAL Test（Limulus Amebocyte Lysate）

1970 年代，科學家發現鱟（Horseshoe Crab）血液中的變形細胞溶解物（Amebocyte Lysate）會對細菌內毒素產生凝集反應，進而發展出 LAL 檢測技術。LAL 技術逐漸成為藥品內毒素檢測的重要方法，並納入 USP、European Pharmacopoeia 等藥典。

主要檢測方式包括：

Gel-Clot Method（凝膠法）:透過內毒素與 LAL 試劑反應形成凝膠，判斷樣品是否超過設定的檢測濃度。操作相對簡單，適合特定定性或半定量檢測需求。

Turbidimetric Method（濁度法）:透過反應過程中濁度變化進行分析，可依反應時間或終點濁度進行定量。

Chromogenic Method（呈色法）:利用反應過程中產生的酵素活性切割顯色受質，藉由顏色變化進行定量分析。
其中，動力學濁度法與動力學呈色法，因具備定量及自動化分析的優勢，已廣泛應用於生物製藥品質管制。

3. Recombinant Factor C（rFC）：重組因子 C 技術

傳統 LAL 試劑仰賴鱟血液來源，隨著生態保育、供應鏈及永續發展議題受到重視，重組試劑逐漸成為內毒素檢測的重要替代方案。rFC 技術利用基因重組方式製造 Factor C 蛋白，當樣品中存在內毒素時，Factor C 會被活化，進而產生可測量的螢光或其他分析訊號（依試劑設計而定）。

其主要優勢包括：

• 不需要使用鱟血液來源的試劑。
• 可降低對天然生物來源原料的依賴。
• 有利於建立較一致的試劑供應與品質管理。
• 能提供具備定量能力的分析方法。
• 符合動物實驗替代、減量與精緻化（3Rs）方向。

需要注意的是，rFC 主要針對內毒素的 Factor C 路徑進行檢測，並不等同於涵蓋所有可能熱原的廣泛熱原檢測。

4. Recombinant Cascade Reagent（rCR）：重組級聯反應技術

除了 rFC，近年另一項技術發展為 Recombinant Cascade Reagent（rCR）。rCR 透過重組方式建立較完整的內毒素反應級聯機制，模擬傳統 LAL 系統中的多個反應步驟。相較於僅使用 Factor C 的方法，rCR 可涵蓋更完整的內毒素反應路徑，提供另一種非動物來源的檢測選擇。然而，rFC 與 rCR 並非可以不經評估就直接互換。實際導入時，仍應考量試劑原理、產品基質、方法適用性、干擾因素及法規要求。

---

三、細胞治療產品的內毒素檢測，有哪些特殊挑戰？

相較於傳統小分子注射劑或部分生物製劑，細胞治療產品的內毒素檢測具有不同的製程與分析挑戰。

1. 細胞產品基質複雜，容易產生檢測干擾

細胞治療產品通常含有細胞、培養液殘留、蛋白質、血清替代物、白蛋白或其他配方成分。這些物質可能影響 LAL 或重組試劑的反應，造成：

• 假陽性（False Positive）。
• 假陰性（False Negative）。
• 內毒素回收率異常。
• 樣品顏色或濁度干擾光學分析。
• 反應動力學受到抑制或增強。

因此，不能直接假設傳統藥品的檢測條件適用於所有細胞治療產品。方法開發時，必須針對實際產品基質進行適用性評估。

2. Maximum Valid Dilution（MVD）與檢測靈敏度

MVD（最大有效稀釋倍數）是內毒素方法開發與檢測的重要參數。其概念是：在不影響判定能力的前提下，樣品所能接受的最大稀釋倍數。一般而言：MVD = Endotoxin Limit × Sample Concentration / λ

• Endotoxin Limit：產品內毒素限值。
• Sample Concentration：樣品濃度。
• λ：檢測方法的標示靈敏度或最低檢測濃度。

實際計算方式須依檢測方法與藥典定義調整。

對於細胞治療產品而言，稀釋倍數必須同時考慮產品內毒素限值與基質干擾。如果稀釋過度，可能導致內毒素濃度低於方法可檢測範圍；稀釋不足，則可能無法排除基質干擾。因此，MVD 的設定與方法適用性確認，都是建立可靠檢測方法的關鍵。

3. PPC（Positive Product Control）與 Spike Recovery

Positive Product Control（PPC）是確認樣品基質是否干擾內毒素檢測的重要控制項目。透過在樣品中加入已知濃度的內毒素標準品，再比較加入前後的檢測結果，可以評估內毒素是否能在該產品基質中被有效回收。在 USP BET 架構下，通常需要確認加標回收率是否符合適用方法的接受標準。傳統藥典方法常見的回收率範圍為 50%–200%，但應以實際採用的藥典章節及方法要求為準。果回收率異常，可能代表樣品中存在抑制或增強反應的物質，應進一步評估稀釋、前處理或替代方法。

4. Rapid Release：細胞產品放行時間的挑戰

細胞治療產品與傳統藥品最大的差異之一，在於產品可能具有較短的保存期限及有限的製程等待時間。部分自體 CAR-T 產品需要依據個別患者的細胞進行製造，從細胞採集、加工、擴增到最終放行，每個階段都涉及嚴格的時間安排。若檢測方法耗時過長，可能影響產品出貨、配送及臨床使用。因此，快速內毒素檢測（Rapid Endotoxin Testing）逐漸成為細胞治療製造商關注的技術方向。不過，快速檢測不代表可以降低檢測標準。任何替代方法仍須證明其準確性、精密度、適用性與可靠性，並符合主管機關對產品放行的要求。

5. 不同細胞產品，應建立不同的檢測策略

不同細胞治療產品的來源、製程、給藥方式及產品組成均不相同，因此不宜直接套用單一檢測策略。

例如：

• CAR-T：須考慮患者個別化製造、最終細胞懸液基質及短時間放行需求。
• MSC：須考量培養液、細胞收集與洗滌程序，以及最終懸液的配方組成。
• iPSC 衍生細胞：須評估分化製程中的多種原料及殘留物對檢測的影響。
• 異體細胞產品：須考量批次規模、製程一致性及不同批次間的檢測適用性。

這些差異意味著，方法開發必須從產品本身出發，而非僅以檢測儀器或試劑的標示性能作為選擇依據。

---

四、國際法規與藥典更新：2025–2026 年的重要趨勢

近年國際藥典及主管機關對內毒素檢測方法的態度，正逐步從傳統鱟來源試劑，轉向接受經科學驗證的重組試劑。這不只是檢測技術的更新，也代表製藥品質管理朝向更具彈性、永續及科學風險導向的發展。

1. USP：Chapter <86> 正式納入重組試劑檢測方法

美國藥典（United States Pharmacopeia, USP）於 2024 年宣布新增 USP Chapter <86> — Bacterial Endotoxins Test Using Recombinant Reagents。該章節於 2025 年 5 月正式生效，提供使用非動物來源重組試劑進行內毒素檢測的藥典依據。USP <86> 的加入，代表重組試劑正式成為藥典所接受的內毒素檢測選項之一。但必須注意，USP <86> 並非代表所有產品都能不經方法確認而直接轉換檢測技術。製造商仍需依產品特性與實際使用條件，確認方法適用性。

其涵蓋的技術包括：

• Recombinant Factor C（rFC）。
• Recombinant Cascade Reagent（rCR）。

2. FDA：2026 年更新 Pyrogen and Endotoxins Testing Guidance

2026 年 3 月，美國 FDA 發布更新版《Pyrogen and Endotoxins Testing – Questions and Answers》指引。此次更新的重要方向之一，是調整原先對 LAL 檢測的部分引用，使指引內容能涵蓋更廣泛的重組試劑技術。FDA 也強調，使用重組試劑時，製造商仍應確認檢測方法適合預定用途。這項更新具有重要意義：FDA 不再將內毒素檢測侷限於傳統 LAL 試劑，而是為經適當確認的重組檢測技術提供更清楚的法規空間。

3. European Pharmacopoeia：rFC 納入正式檢測方法

歐洲藥典（European Pharmacopoeia, Ph. Eur.）近年持續推動動物來源檢測方法的替代方案。2026 年 1 月，歐洲藥品質量管理局（EDQM）宣布，重組 Factor C（rFC）將整合至 Ph. Eur. Chapter 2.6.14 — Bacterial Endotoxins，成為官方可選擇的檢測方法之一。依 EDQM 公布的資訊，修訂版章節預定於 Issue 13.1（2026 年 4 月發布）納入相關內容，並自 2027 年 1 月 1 日起實施。值得注意的是，歐洲藥典已自 2026 年 1 月 1 日起停止兔熱原試驗的使用，反映歐洲藥典在熱原檢測方面加速採用非動物替代技術的方向。不過，EDQM 對 rCR 的態度仍較審慎，目前持續累積相關科學資料，尚不能將其與已納入藥典的 rFC 視為相同的法規地位。

4. FDA 與國際監管機關：推動跨國一致的重組檢測轉換

2026 年 8 月，FDA 公布一項重要進展：針對生物製劑從傳統鱟來源內毒素檢測方法轉換至重組檢測方法，核准一項上市後變更管理計畫（Post-Approval Change Management Protocol）。這項計畫由 FDA 與 EMA、澳洲 TGA、加拿大 Health Canada、日本 PMDA 及瑞士 Swissmedic 等監管機關透過國際監管機關聯盟（ICMRA）合作審查。這也顯示，重組試劑的應用已逐漸從單純的技術替代，進一步發展為國際製藥品質管理的共同方向。

其重要性在於：

• 讓多個生物製劑能以更具系統性的方式轉換檢測方法。
• 減少不同國家重複審查所造成的負擔。
• 推動全球內毒素檢測方法的現代化。
• 降低對鱟來源原料的依賴。

國際法規重點整理

---

五、細胞產品內毒素放行：製造商應建立哪些品質管理重點？

內毒素檢測並不是單純取得一份檢驗報告，而是產品整體品質放行系統的一部分。對於細胞治療產品製造商，建議從以下幾個方向建立品質管理策略。

1. 建立產品專屬的內毒素限值

傳統注射劑常見的內毒素限值計算概念為：Endotoxin Limit = K / M

• K：每公斤體重每小時可接受的內毒素閾值。
• M：每公斤體重每小時的最大產品給藥量。

一般注射途徑常見的 K 值為 5 EU/kg，但不同給藥途徑可能適用不同的限值，例如鞘內給藥的 K 值為 0.2 EU/kg。對於細胞治療產品，應依實際給藥途徑、劑量、給藥時間、患者族群及適用法規進行科學評估，不應直接將一般注射劑的標準套用到所有細胞產品。

2. 確認檢測方法的適用性

應建立並確認：

• 檢測方法的靈敏度。
• 樣品基質干擾。
• 稀釋倍數與 MVD。
• PPC 及 Spike Recovery。
• 方法精密度與重複性。
• 檢測系統的適用性。
  

3. 建立原物料與製程中的內毒素管控

除了最終產品放行檢測，也應建立原物料與製程風險管理。

例如：

• 培養基及添加物的內毒素規格。
• 製程用水的監測。
• 一次性使用系統的供應商品質管理。
• 關鍵製程中間品的檢測策略。
• 清潔及消毒程序的適當性評估。
  
  

4. 將內毒素檢測納入整體放行策略

對於自體細胞治療產品，製造週期短且個別化程度高，應提前規劃檢測時點及實驗室作業流程。可以評估將快速內毒素檢測方法納入產品放行流程，但須確保方法已經過適當確認，且符合主管機關核准或接受的產品品質策略。此外，內毒素檢測、無菌檢測及黴漿菌檢測應分別建立風險管理與放行判定，不應以單一檢測結果取代其他品質項目。

---

六、未來趨勢：細胞治療品質檢測將走向快速化、非動物化與風險導向

隨著細胞與基因治療產品持續發展，內毒素檢測技術也將面臨新的需求。未來值得關注的發展方向包括：

1. Non-animal Derived Reagents：非動物來源試劑
rFC 與 rCR 的發展，將持續改變傳統 LAL 試劑的市場結構。隨著國際藥典逐步接受重組試劑，製造商將有更多機會建立永續且具供應穩定性的檢測平台。

2. Rapid Microbiological Methods：快速微生物檢測
細胞治療產品對放行時間的要求，將持續推動快速檢測技術發展。未來不僅是內毒素檢測，無菌與其他微生物品質項目也將朝向更即時的檢測策略發展。

3. Product-Specific Analytical Methods：產品專屬分析方法
不同細胞產品的組成、製程及給藥方式差異甚大。未來品質管理將更重視依據產品特性建立專屬檢測方法，而不是單純採用通用檢測條件。

4. Risk-Based Release Strategy：風險導向放行策略
透過原物料風險管理、製程監控、關鍵品質屬性及最終產品檢測的整合，建立更具效率且符合患者安全需求的品質放行架構。

---

內毒素檢測不只是法規要求，更是細胞治療品質的關鍵防線

細胞治療產品的發展，正在重新定義傳統生物製藥的製造與品質管理模式。從傳統兔熱原試驗、LAL 檢測，到新世代 rFC 與 rCR 重組試劑，內毒素檢測技術的演進，不僅反映分析科學的進步，也代表國際製藥產業對患者安全、檢測效率及永續發展的重視。

對細胞治療製造商而言，真正重要的並非單純選擇最新的檢測技術，而是如何依據產品特性、製程需求及法規要求，建立具備科學依據、可追溯且能支持產品放行的完整檢測策略。隨著 FDA、USP 及 European Pharmacopoeia 持續推動重組試劑的應用，未來內毒素檢測將逐步朝向非動物化、快速化及產品專屬化發展。這也將成為細胞與基因治療產業邁向標準化及商業化製造的重要一環。