Mit der Überarbeitung der ISO 10993-1 im Jahr 2025 wurden die Anforderungen an die Genotoxizitätsbewertung auf weitere Medizinprodukte ausgeweitet, nämlich auf Produkte mit längerem Kontakt zu Schleimhäuten oder verletzten Oberflächen. Außerdem legt die überarbeitete Norm unter anderem mehr Gewicht darauf, bei der biologischen Beurteilung vorrangig tierversuchsfreie Methoden einzusetzen.
Seitdem wurden mehrere weitere Normen der Reihe ISO 10993 geändert oder überarbeitet, um diese Änderungen auf die einzelnen Biokompatibilitätsprüfungen zu übertragen.1 Bei der Genotoxizität zeigt sich die stärkere Ausrichtung auf tierversuchsfreie Methoden deutlich in der ISO 10993-3:2026. Sie führt die chemische Charakterisierung und die toxikologische Risikobewertung ausdrücklich als Ansatz zur Bewertung der Genotoxizität ein. Zudem sind In-vivo-Prüfungen nicht mehr Teil der Folgebewertung, wenn erste In-vitro-Ergebnisse positiv ausfallen.2
Wann sind Genotoxizitätsbewertung und -prüfung erforderlich?
Nach ISO 10993-1:2025 ist eine Bewertung der Genotoxizität erforderlich, wenn Medizinprodukte länger als 24 Stunden (prolongierter Kontakt) oder länger als 30 Tage (Langzeitkontakt) mit Gewebe außer intakter Haut in Kontakt kommen. Gleiches gilt für Implantate und Teile extrakorporaler Kreisläufe, die mit zirkulierendem Blut in Berührung kommen, unabhängig von der Kontaktdauer. Auch wenn diese Kontaktkriterien nicht erfüllt sind, kann eine Bewertung notwendig sein, etwa bei neuartigen Werkstoffen oder bei Produkten für besonders empfindliche Patientengruppen.3
Die Bewertung muss nicht zwingend Genotoxizitätsprüfungen umfassen. Unter Umständen reichen die chemische Charakterisierung und die toxikologische Risikobewertung nach ISO 10993-18 und ISO 10993-17 aus. Laut Abschnitt 4.1 der ISO 10993-3:2026 sind keine weiteren Prüfungen nötig, wenn die toxikologische Risikobewertung ergibt, dass die Exposition gegenüber extrahierbaren und auslaugbaren Stoffen in einem akzeptablen Bereich liegt.
Wie wird die Genotoxizität geprüft?
Kann die toxikologische Risikobewertung die Bedenken hinsichtlich der Genotoxizität nicht ausreichend ausräumen, wird mit mindestens zwei der in ISO 10993-3 beschriebenen Prüfverfahren getestet. Eine Kombination ist notwendig, weil kein einzelner Test alle Arten genotoxischer Stoffe erfassen kann.
Die Testbatterie sollte Folgendes umfassen:
Einen bakteriellen Rückmutationstest (Ames-Test) in vitro nach OECD 471 und
Einen der folgenden In-vitro-Tests:
einen Maus-Lymphom-Assay (MLA) nach OECD 490,
einen In-vitro-Chromosomenaberrationstest an Säugetierzellen nach OECD 473 oder
einen In-vitro-Mikrokerntest an Säugetierzellen nach OECD 487.
Am häufigsten wird ein Ames-Test mit einem Maus-Lymphom-Assay kombiniert, da der MLA das breiteste Spektrum genotoxischer Verbindungen erfasst und deshalb von der US-amerikanischen Arzneimittelbehörde FDA empfohlen wird. ISO 10993-3 bezeichnet jedoch alle drei Säugetierzelltests als „gleichermaßen akzeptabel“.4
In-vitro-Tests reichen in den meisten Fällen aus, um die Genotoxizität zu bewerten. In-vivo-Prüfungen sind nur in sehr speziellen Fällen erforderlich, etwa wenn der Verdacht besteht, dass sich Nanomaterialien oder andere Partikel aus dem Produkt in bestimmten Organen oder Geweben anreichern.5
Probenvorbereitung
Für Genotoxizitätsprüfungen werden die Proben in der Regel nach ISO 10993-12 unter übertriebenen Extraktionsbedingungen (Exaggerated Extraction) extrahiert. Dabei kommen zwei Extraktionsmittel zum Einsatz, ein polares und ein unpolares, die das Prüfmaterial weder lösen noch zersetzen.6 Als polare Extraktionsmittel werden für den Ames-Test physiologische Kochsalzlösung und für die Genotoxizitätstests an Säugetierzellen (OECD 490, 473 und 487) Zellkulturmedium ohne Serum empfohlen. Typische unpolare Extraktionsmittel sind DMSO (empfohlen), PEG 400 und Ethanol. Bei den Säugetierzelltests sollte die Endkonzentration des Lösungsmittels im Kulturmedium 1 % nicht überschreiten, damit die Zytotoxizität des Lösungsmittels die Ergebnisse nicht beeinflusst.
Bei flüssigen oder löslichen Produkten können auch Lösungen, Suspensionen oder das Produkt selbst geprüft werden. Extrakte und Lösungen sollten sofort, spätestens aber innerhalb von 24 Stunden verwendet werden, damit sich ihre Zusammensetzung nicht verändert und keine Bestandteile am Extraktionsgefäß adsorbieren.
Typischer Prüfablauf mit Ames-Test und MLA
Eine vollständige Genotoxizitäts-Testbatterie für Medizinprodukte umfasst zwar mindestens zwei verschiedene Prüfverfahren, doch der Ames-Test (OECD 471) wird manchmal als vergleichsweise schnelles und kostengünstiges Screening vorab durchgeführt. So lassen sich mögliche Hinweise auf Genotoxizität erkennen und klären, bevor der kostspieligere Säugetierzelltest beginnt. Soll das Produkt möglichst schnell auf den Markt kommen, können beide Tests aber auch gleichzeitig gestartet werden.
Bei einem typischen Ames-Test werden vier Bakterienstämme von Salmonella typhimurium und ein Stamm von E. coli den polaren und unpolaren Extrakten oder Lösungen des Medizinprodukts ausgesetzt, jeweils mit und ohne metabolisches Aktivierungssystem (S9-Mix). Prüfproben sowie Negativ- und Positivkontrollen werden in dreifacher Ausführung 2 bis 3 Tage bei 37 °C inkubiert. Anschließend werden die Revertantenkolonien gezählt, also die Kolonien, in denen eine Rückmutation stattgefunden hat. OECD 471 nennt mehrere Kriterien für ein positives Ergebnis, darunter eine reproduzierbare Zunahme der Revertantenkolonien bei einer oder mehreren Konzentrationen in mindestens einem Bakterienstamm. Bleibt eine solche Zunahme aus, gilt das Produkt im Ames-Test als nicht mutagen.7
Zusätzlich ist ein In-vitro-Genotoxizitätstest an Säugetierzellen wie der MLA (OECD 490) erforderlich, um genotoxische Wirkungen in Säugetierzellen zu erfassen, darunter Chromosomenschäden, die der Ames-Test nicht nachweisen kann. Beim MLA werden Mauslymphomzellen der Linie L5178Y (TK+/−) den polaren und unpolaren Extrakten des Medizinprodukts ausgesetzt. Prüfproben sowie Positiv- und Negativkontrollen werden unter drei Versuchsbedingungen getestet: 3–4 Stunden Behandlung mit und ohne metabolische Aktivierung sowie 24 Stunden Behandlung ohne metabolische Aktivierung. Nach einer zweitägigen phänotypischen Expressionsphase werden die Zellen in Gegenwart des Selektionsmittels Trifluorthymidin (TFT) inkubiert, das das Wachstum nicht mutierter Zellen hemmt. Danach werden die Kulturen auf Mutantenkolonien untersucht. Das Produkt gilt als mutagen, wenn die induzierte Mutantenfrequenz den festgelegten globalen Bewertungsfaktor (GEF) überschreitet.8
Was tun bei positiven oder unklaren Ergebnissen?
Fällt einer der beiden In-vitro-Genotoxizitätstests positiv oder nicht eindeutig aus, also erhöht, aber ohne die Kriterien für ein positives Ergebnis zu erfüllen, nennt ISO 10993-3:2026 drei mögliche Vorgehensweisen:9
Weitere chemische Charakterisierung, um genotoxische Bestandteile zu identifizieren und die damit verbundenen Risiken zu beseitigen oder zu beherrschen.
Anpassung des Prüfprotokolls, um mögliche Störfaktoren wie Zytotoxizität, pH-Wert, Osmolalität oder Partikelbildung bei der Extraktion zu berücksichtigen.
Anerkennung des Genotoxizitätsrisikos und Berücksichtigung im Risikomanagement.
In-vivo-Prüfungen werden als Folgeuntersuchung nicht empfohlen, da sie genotoxische Stoffe in den geringen Konzentrationen, die in Medizinprodukten oder deren Extrakten typischerweise vorliegen, meist nicht empfindlich genug nachweisen.
Unsere Leistungen zur Genotoxizitätsprüfung
Measurlabs unterstützt Hersteller von Medizinprodukten bei der vollständigen Genotoxizitätsbewertung nach der aktuellen Fassung der ISO 10993-3. Weitere Informationen zu den einzelnen Tests der empfohlenen In-vitro-Testbatterie finden Sie hier:
Darüber hinaus bieten wir weitere Prüfverfahren an, etwa den Mikrokerntest an Säugetierzellen (MNT) und den In-vitro-Chromosomenaberrationstest. Auch die chemische Charakterisierung (ISO 10993-18) und die toxikologische Risikobewertung (ISO 10993-17), die vor Genotoxizitätsprüfungen abgeschlossen sein sollten, gehören zu unserem Angebot, ebenso wie zahlreiche weitere Biokompatibilitätsprüfungen nach ISO 10993.
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Quellenverzeichnis:
1 Dazu gehören ISO 10993-6:2026 und ISO 10993-7:2026. Eine neue Fassung der ISO 10993-4 befindet sich in Vorbereitung.
2 Die wichtigsten Änderungen gegenüber der vorherigen Fassung sind im Vorwort der ISO 10993-3:2026 zusammengefasst.
3 Abschnitt 6.5.7 (Genotoxizität) der ISO 10993-1:2025.
4 Siehe Abschnitt F (Genotoxicity) im FDA-Leitfaden Use of International Standard ISO 10993-1, „Biological evaluation of medical devices – Part 1: Evaluation and testing within a risk management process“ sowie Abschnitt 5.2.2 der ISO 10993-3:2026 zur In-vitro-Testbatterie.
5 Abschnitt 5.2.3 (In-vivo-Genotoxizitätsprüfung) und Anhang D der ISO 10993-3:2026.
6 Anhang A der ISO 10993-3:2026 zur Probenvorbereitung für Genotoxizitätsprüfungen. Als ideale Methode wird dort die erschöpfende Extraktion genannt, in der Praxis werden jedoch meist übertriebene Extraktionsbedingungen gewählt, da sie praktikabler sind.
7 Die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse werden in den Absätzen 32 bis 38 der OECD-Prüfrichtlinie 471, Bacterial Reverse Mutation Test beschrieben.
8 Die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse werden in den Absätzen 61 bis 64 der OECD-Prüfrichtlinie 490, In Vitro Mammalian Cell Gene Mutation Tests Using the Thymidine Kinase Gene beschrieben. Der GEF beträgt 90 × 10−6 bei Inkubation der Zellen in Weichagar und 126 × 10−6 im Microwell-Verfahren.
9 Abschnitt 5.2.4 (Folgebewertung) der ISO 10993-3:2026.