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遗传毒性杂质分类

来源:英格尔医药 发布时间:2021-01-20

  遗传毒性杂质(Genotoxic Impurities,GTIs),也称基因毒性杂质,是指能引起遗传毒性的杂质,包括致突变杂质和其他类型的非致突变杂质。其中,致突变杂质(Mutagenic Impurities)指在较低水平时也能直接引起DNA损伤,导致DNA突变,从而可能引发癌症的遗传毒性杂质,其致突变致癌作用机制目前一般认为是线性机制。致突变性(Mutagenicity)通常由标准的细菌回复突变试验(Ames试验)结果判定,致癌性(Carcinogenicity)由动物致癌试验结果和人类致癌性相关证据判定。非致突变性遗传毒性杂质不直接作用于DNA,一般引起染色体畸变,通常为阈值机制,即化合物剂量与效应之间的关系不完全是线性的,在浓度达到一定阈值后才产生相应的毒性作用。阈值机制的存在可能是化合物在与DNA接触前即被降解失活,或产生的损伤一定程度内可被有效修复。随着科学研究的深入,逐步发现阈值机制在非致突变(如苯胺)和致突变(如甲磺酸乙酯EMS)致癌物中都存在。阈值机制在《Genotoxic Impurities:Strategies for Identification and Control》一书第7章节有详细阐述。ICH M7和中国药典2020版四部通则9306均关注致突变机制的遗传毒性杂质,非致突变机制的遗传毒性杂质以一般杂质水平存在时,通常可忽略其致癌风险。


  遗传毒性杂质的研究是综合学科,涉及有机化学(产生和清除机理)、生物化学(致突变致癌机理)、毒理学(体内体外遗传毒性试验、致突变和致癌性数据评估等)、计算机分子模拟(软件预测)、制药工艺(合成路线筛选、遗传毒性杂质的工艺控制等)、分析化学(产品检测)等;因此,在ICH指南中不属于Q3系列,归类在M系列下(Multidisciplinary Guidelines)。原料药或制剂产品中遗传毒性杂质的风险评估过程也会涉及上述各学科知识。同样的,监管机构审评过程中涉及到非临床安全性数据(实验数据、计算机预测数据及相关文献可靠性评估、AI和PDE计算等)部分由药理毒理专业审评;确定AI或PDE后,结合每日最大给药剂量和用药周期确定的限度、相关的分析检测方法学和工艺控制策略由药学专业审评。


遗传毒性杂质分类


  对遗传毒性杂质进行风险评估时,需考虑到产品所处的不同开发阶段。处于临床I期的产品和申报上市的产品,在遗传毒性杂质的工艺控制、限度确定、检测方法开发等要求上是不同的,大致可按如下风险评估流程进行:


  第一步,列出产品工艺路线中的所有可能杂质,不限于起始物料、中间体、试剂、催化剂、溶剂、可能的反应副产物(尤其是最后一步反应)、降解产物(来自强制降解、长期和加速稳定性试验、制剂工艺过程或原辅料相容性试验)等;代谢产物和制剂降解产物需要另行考虑,这些杂质大部分时候也是中间体或起始物料,在原料药合成路线设计时就需要考虑到可能产生遗传毒性杂质的代谢途径和降解途径,并尽量避免。代谢产物和制剂降解产物的研究控制在《Genotoxic Impurities:Strategies for Identification and Control》一书第6章节和第15章节有详细阐述,此处不再赘述。


  第二步,采用数据库/文献检索、QSAR评估、体外遗传毒性试验(通常是细菌回复突变试验)、体内遗传毒性试验等方法对上述化合物进行遗传毒性结构评估;充分利用可靠文献和软件预测进行评估,尽量减少动物试验。按照标准流程进行的细菌回复突变试验需要至少300mg各化合物,某些难以获得的杂质用于该试验可能比较困难。基于结构的评估可以有效预测细菌回复突变试验结果,即上述的可靠的文献检索(致癌性和致突变性毒理学数据)和QSAR评估。


  遗传毒性试验方法有多种,根据试验检测的遗传终点,可将检测方法分为3大类,即基因突变、染色体畸变、DNA损伤;根据试验系统,可分为体内试验和体外试验。体外试验通常有细菌回复突变试验(即Ames试验,推荐使用,至少应包含5种菌株组合:TA98、TA100、TA1535、TA1537或TA97或TA97a、TA102或大肠埃希杆菌WP2 uvrA或大肠埃希杆菌WP2 uvrA(pKM101),没有特殊说明时,一般为鼠伤寒沙门氏菌)、体外中期相染色体畸变试验、体外微核试验、小鼠淋巴瘤L5178Y细胞Tk基因突变试验(MLA)等;体内试验通常有转基因突变试验、Pig-a试验(外周血)、微核试验(外周血和骨髓)、大鼠肝脏非程序性DNA合成(UDS)试验、碱性彗星试验等。上述各试验的标准方法详见ICH S2《人用药物遗传毒性试验和结果分析指导原则》[6]。


  QSAR结果不明确或者为3类时,可以进一步开展细菌回复突变试验或其他体外遗传毒性试验;体外结果为阳性时,可以进一步开展体内遗传毒性试验,明确体内致突变风险,指导限度制定。其他体内外遗传毒性试验的选择应根据杂质的反应机理和预期靶组织暴露的知识进行科学论证,且试验设计应参考ICH S2《人用药物遗传毒性试验和结果分析指导原则》


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