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药物研发中基因毒性杂质的控制策略与方法探索进展

来源:英格尔医药 发布时间:2020-10-20

  基因毒性杂质是指能直接或间接损害DNA、引起基因突变或致癌的一类物质。其对DNA的损害作用包括染色体断裂、DNA重组及复制过程中共价键的插入和修饰,也包括在细胞水平上产生基因毒性物质而产生的突变。随着科学的进步和药政监管的日趋完善,2006年欧洲EMA、美国医药研究与制造商协会(PhRMA),2008年美国FDA先后颁发了关于基因毒性杂质限度指南(Guideline on the Limits of Genotoxic Impurities),和一套基因毒性杂质分类、界定、检测和风险评估的程序;2014年人用药品注册技术要求国际协调会议(ICH)又进一步修订了同时满足欧美的关于基因毒性杂质的指南ICH M7,这样对药品进行充分的基因毒性杂质研究也成为药品能否获批,能否上市的关键因素之一。


  基因毒性杂质从何而来?哪些化学物质和官能团具有潜在的基因毒性?这类物质有没有方便判断的警示结构(structural alerts for genotoxicity)?显然,基因毒性杂质是从化学试剂、化学合成与反应作用而来的,涉及到合成工艺流程的方方面面以及随后的药品的稳定性和可能的降解,是一个极其复杂的过程问题


  。尽管这些结构并不详尽,但却是进行基因毒性杂质结构评估的基础。其他的结构评估商业软件有DEREK和Mcase。当基因毒性化合物,如环氧化物或芳香胺作为反应物和试剂参与反应制备原料药时,极有可能给最终的活性药物成分(API)带来基


  因毒性杂质污染,因此对GTI的严格检测、控制和预防在工艺化学过程中是必须的。为可能带有基因毒性警示结构的20类有机化合物。


  从基因毒性杂质研究指南的出台和认知接受过程(2000—2008)中可以看出,制药工业界的认知和了解是不断加深的,2010年OPRD(Organic Process Research&Development)期刊还专门组织发表了关于基因毒性研究的专刊,对特定上市药物的基因毒性物质的研究也有文献发表


药物研发中基因毒性杂质的控制策略与方法探索进展


  在原料药中确定、控制和测定基因毒性杂质的流程图(或称之为决策树)。从图中不难发现该流程涉及到整个合成过程,尤其是下游的工艺化学,而且和毒理的评估、基因毒性杂质的鉴定和过程的控制方案,以及分析方法的选择和使用紧密相关,是一个复杂细致和逻辑分析的过程。值得强调的是:如果基因毒性杂质在最后一步中引入,则必须根椐毒理学的评估报告,设立其限制标准(极限测试);如果基因毒性杂质是在远离最后一步反应(在4步以上)引入的,则可以通过证明后续化学工艺中每步环节的合理性,证明可有效地清除GTI来免除控制(免检GTI)。


  值得一提的是,要想对基因毒性杂质的产生以及可能的结构做准确的判断,需要有很好的专业知识和理论依据作基础,尤其需要对一些反应细节和工艺流程进行深思熟虑。例如表3中对厄洛替尼(14)的基因毒性杂质检测只检3-乙炔苯胺(16)是不够的;厄洛替尼在成为盐酸盐的过程中是否会产生基因毒性杂质17和18,以及盐酸厄洛替尼在贮存过程中会不会降解产生17和18,都是值得关注的


  基因毒性杂质的“避免-控制-清除”(avoidcontrol-purge)策略在药物研发和原料药工艺控制上的应用


  在工艺研究中采用“避免[27—29]-控制[30—32]-清除[33—35](ACP)”的策略能够最大限度减少基因毒性杂质对最终产品即原料药API的影响。例如美国礼来制药(Lilly)采用的GTI(或PGI,potentially genotoxic impurities,GTI和PGI这两个相关的名词在许多场合往往交替使用)清除策略就很好地体现了上述原则[6,36]:1)至少把GTI(或PGI)的生成放在离最终产物4步以外,并且在每一步分析工艺能否清除PGI的可能性;2)对上述工艺进行耐受性研究和处理,在分离纯化之前,通过添加(spiking)额外的GTI(或PGI)来检


  验纯化的强度。例如,有时加入高达5%的GTI,然后观察每步反应条件对该杂质的清除能力,目的是使工艺集中于起始原料或中间体的上游控制。这种方法的优点是允许控制限度设定在较高水平或可接受的程度,同时也可以使用不太复杂和灵敏度要求不是很高的分析方法;3)在倒数第二步产物检查PGI的浓度含量,设置极限测试,验证结果,这样最终产品就有可能免检GTI。


  近十年来,在药物研发和原料药的生产过程中,药企和各国药监部门对基因毒性杂质的认识和理解、控制和清除有了较为深刻的变化,发现并解决了一些原料药中的GTI问题,提出并较好实施了“避免-控制-清除”策略。在新药研发过程中,及时发现、认真对待可能出现的基因毒性杂质,通过评估风险、采用科学合理的方法来优化合成工艺是必须遵守的基本原则


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