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基因毒性杂质检测方法

来源:英格尔医药 发布时间:2020-10-14

  基因毒性杂质危害性大,需要严格控制其在药物中的限度,保障用药安全。基因毒性杂质的检测面临杂质种类多和化学性质活泼等问题,分析方法复杂多样,从而对药物中基因毒性杂质的检测方法提出了很高的要求。


  影响药品纯度的物质被称为杂质,药品中的杂质一般没有治疗作用,有的会影响药物的稳定性和疗效,甚至导致不良用药事件的发生[1-3]。


  药物中杂质来源主要有两方面:


  ①在药物的生产过程中引入。


  ②由储藏或运输过程中受到外界条件的影响,导致药物理化特性发生变化而产生[4]。


  Ashby等[5]在研究了300多种化合物对DNA活性影响研究的基础上,首次提出了基因毒性的概念。


  基因毒性杂质(genotoxic impurity,GTI)定义为“经过适当遗传毒性实验模型,如细菌基因突变(Ames)实验,证实具有遗传毒性的杂质”。


  该类杂质可能从基因突变、染色体畸变、DNA损伤与修复等几个方面同DNA发生直接或间接的相互作用,从而改变DNA结构与构象或引起DNA的损伤,进而影响DNA的功能或改变其遗传特性,最终引起突变、癌变、畸变等遗传毒性[6-8]。


  关于药物中基因毒性杂质超标导致药品召回的事件均有报道,各国药品监督管理部门对药物中基因毒性杂质的控制出台了一系列的指导文件,旨在严格控制该类杂质在药物中的限度。


  本文从基因毒性杂质的研究思路、来源、分类、限度、检测方法和研究难点6个方面进行分析和总结,为该类杂质的研究提供一定的理论依据和参考。


  1、基因毒性杂质的研究思路


  将药物中的基因毒性杂质完全除去实际操作难度很大,ICH,EMA和FDA均颁布了相关的基因毒性杂质控制指导文件,推荐以毒理学关注阈值(threshold of toxicological concern,TTC,1.5μg·d-1)来控制用药风险。


  TTC具体含义为在人的一生(70岁)中,每天摄入1.5μg基因毒性杂质,其致癌的风险是可接受的(<1/100 000)。


  所以在实际的检测中,基因毒性杂质采用限度检查的方法。药物中基因毒性杂质的具体研究思路如下:


  ①根据药物合成工艺中使用的起始物料、试剂和催化剂等,结合可能发生的化学反应推测药物中可能引入的基因毒性杂质并对其进行分类。


  ②确定杂质可接受的最大限度。


  ③开发药物中基因毒性杂质的检测方法。


  ④建立专属性强、稳定性好、灵敏度高、分析速度快的分析方法,并进行方法学验证。


  ⑤对供试品进行测定,确认样品中基因毒性杂质的限度是否符合要求。


  根据研究思路、待测物的性质和各种检测手段的特点,总结出基因毒性杂质的研究决策树


  2、基因毒性杂质的来源


  药物中基因毒性杂质的来源有原料药合成的起始物料、反应中间体、催化剂和试剂等。


  此外,在药物的合成、制剂生产、储存或运输过程中也会生成基因毒性杂质[10],所以药物中基因毒性杂质的来源贯穿药品的生产和流通整个过程。


基因毒性杂质检测方法


  本文将药物中基因毒性杂质的来源分为3类[9]:


  ①基因毒性试剂(genotoxic reagents):药物在合成过程中使用的原料、反应试剂或催化剂,其本身具有警示结构,在合成反应过程中未反应完全而引入到中间体或药物粗品中。


  ②基因毒性合成产物(genotoxic synthetics):在药物的合成过程中,2个或多个合成物料或试剂在一定化学反应条件下生成具有警示结构的杂质,该类杂质可能是副产物也可能是药物合成中间体。


  ③基因毒性降解产物(genotoxic degradants):原料药或制剂本身不具有警示结构,但在储存或运输过程中发生氧化或还原等反应,最终生成具有警示结构的杂质。


  3、基因毒性杂质的分类


  为确定某种物质是否具有基因毒性,目前主要通过毒理学评估手段,以体外Ames实验为主,辅以部分体内实验进行补充[11]。


  自然界中化合物的种类成千上万,对药物合成过程中所涉及的化合物均进行毒理学评价,判别它们是否为基因毒性杂质的方法成本高、周期长,在实际研究工作中难以开展。


  通过化学物质的结构与毒理学活性相关方面的研究,某些官能团或者亚结构单元,能与生物体内一些功能性的大分子发生反应,引起基因突变,这些官能团或者亚结构单元对生物活性具有警示作用,统称为“警示结构”[12]。


  在研究中利用这种“警示结构”来判断化合物是否具有基因毒性,使得药物中基因毒性杂质的确定更迅速、研究更具有针对性,极大方便了药物中基因毒性杂质的研究工作。


  Ashby等[13]总结了一些易致癌化学物质的结构单元,并提出了具有18种警示结构的化合物模型即“超级致癌物”


  4、基因毒性杂质的限度


  2004年EMA发布的基因毒性杂质限度指南(草案),采用“最低合理可行”的概念,默许全面消除风险是无法实现的,因此建议采用毒理学关注阈值TTC作为基因毒性杂质的可接受限度[16]。


  TTC概念的应用允许在无任何体内数据时,在足够的安全性基础上建立杂质控制限度。


  TTC的应用有利于企业和监管机构,使其避免做不必要的毒理学研究和安全性评估。


  然而,该草案没有明确短期临床试验的允许限度,在某些短期临床研究中,也被迫接受TTC的终生暴露限值。


  因此,在行业发展的要求下,“阶段化TTC”概念也应运而生[19]。


  美国药物研究和制造商协会在2006年开发了一套基因毒性杂质检测、分类、界定和独立风险评估的程序。


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