【医药】如何控制基因毒性杂质
基因毒性杂质的评估与控制
6. Istituto Superiore di Sanita (Italy) 7. Prous Institute (Spain) 8. Swedish Toxicology Science Research Center(Sweden)
1.临床使用剂量增加 2.用药时长显著增加 3.病情严重或危及生命的病患状态下采用较高可接 受摄入量，变为不那么严重的病患情况后，原有的 杂质可接受摄入量不再适当 4.使用新的给药途径 5.扩大使用患者群包括孕妇和（或）小儿
◆新的杂质被确知属于第一类或第二类诱变性杂
质
THREE
基因毒性杂质的评估
一、评估内容
五、杂质残留风险评估考量
基毒杂质清除因子计算表
代码
GTI
到API 步骤
3 2 1
反应活 性
1-100 X X
溶解性
1-10(100) X X
挥发性
1-10 X X
电离性
5 X X
消除因 子/步
XXX
总消除因 子
清除 原理
Xx,xxx,xxx
参考文献： Teasdale A, Elder D, Chang S-J, et al. Risk assessment of genotoxic impurities in new chemical entities: strategies to demonstrate control[J]. Org Process Res Dev, 2013, 17: 221-230.
FDA
2008 年签发《原料药和成品药中遗传 毒性和致癌性杂质，推荐方法》
内容和EMA指南基本一致，主要包括： ◆ 原料药和制剂中的基因毒性杂质生 成的预防办法
欧盟关于基因毒性杂质问题的解答
欧盟医药管理局（EMA）发布了《基因毒性杂质限度指引》问答。
目的是对《基因毒性杂质限制指引》（EMEA/CHMP/QWP/251344/2006）进行统一与说明，共有9个问答，具体内容如下：问题1：该指引并不要求对已批准销售的产品进行基因毒性杂质再评估，除非有一个特定的“重要原因”（cause-for-concern）。
请问什么是“重要原因”？回答：如果原料药的生产过程基本上没有改变，就不需要对基因毒性杂质进行重新评价。
但是，如果新知识表明有新原因时，例如几年前发现的甲磺酸盐药物可能形成甲磺酸烷基的基因毒性杂质，这需要进行基因毒性杂质的再评估，包括EP药典中收载的所有甲磺酸盐类产品，并出示“生产声明”。
问题2：该指引指出：即使按决策树程序其水平低于毒理学关注阈值(threshold of toxicological concern,TTC)，也要尽可能地减少已知或未知的诱变杂质（mutagenic impurity）。
如果已知其诱变杂质的水平低于TTC（TTC是一个非常保守的值），为什么要还进一步减少呢？实际上这还涉及定量限在1ppm 左右的分析方法，可以这样做但可能没结果，这是否有必要呢？回答：如果一个诱变杂质的水平低于毒理学关注阈值（相当于临床剂量≤1.5微克/天），就没有必要这样做。
除非它具有一个高度关注的风险结构：如N -亚硝基，黄曲霉毒素类和氧化偶氮物就需要这样做。
问题3：该指引规定：“当一个潜在的杂质包含“警示结构”（structural alerts）时，应考虑用细菌突变试验对其杂质进行的基因毒性分析”。
i）如果一个杂质能诱发“警示结构”，该杂质的致突变试验（Ames）结果为阴性时，是否就足以得出结论：该化合物不属于关注的遗传毒性杂质？是否还需要进一步的确认研究？ii）“警示结构”不存在就足以说明不属于关注杂质呢？iii）假设某杂质属于“警报结构”，但只要加以控制确保其杂质水平低于TTC，不进行常规检测是否可以接受？回答：i）是的。
药物中基因毒性杂质分析方法的研究
药物中基因毒性杂质分析方法的研究2山东辰龙药业有限公司 272300摘要：遗传性的毒素会破坏DNA，使其具有致癌性，具有很大的危险性。
因为它的结构性较强，所以在服用药物时，会有吸收此类杂质的危险。
在一些国家，对有毒物质的限制已成为一种主要的药品进入市场。
本文介绍了遗传毒性杂质的基本概念、相关标准、部分杂质的检测限度，为检测基因毒性杂质提供了理论基础，保证了患者的使用安全。
关键词：药物；基因毒性；杂质检测方法引言药品的安全，并不是由其本身的毒性决定的，而是由其含有的杂质决定的。
有机杂质可引起遗传变异、染色体断裂、重组等。
因其来源广泛、有毒，已严重危害人类健康。
现有的方法已不能满足对微量基因毒性物质的检测需求，因此，如何对其进行高效的分析具有重要的现实意义。
本文介绍了近年来在检测方法、检测极限等方面的研究进展。
为药品中的基因毒性物质的检测与控制提供了基础和基础，确保了用药的安全性。
一基因毒性杂质研究现状1.1基因毒性杂质来源基因毒性杂质是一种常见的药物。
原料、中间体、副产物、助剂、残留剂、贮存不当等都会引起基因毒性。
目前，基因毒性杂质普遍存在，对人体健康构成极大威胁。
因此，要对其进行严格的科学检验，并对其进行定量检测。
Duane和Ambavaram提出，利用评估决策树来决定生产中含有或预期的有害物质的生产工艺。
Duane介绍了在加工过程中，如何使用评价决策树对遗传毒素的影响，从而为制药企业在生产过程中，不能识别出有毒物质的来源，提供了一个明确的思路。
1.2法规对基因毒性杂质的要求以及国内外药典规定现状为避免遗传毒素对患者的伤害，全球的监管机构一直在更新和改进遗传毒素。
美国食品及药物管理局和欧洲食品药品监督管理局的指南均推荐采用与“毒理学关注阈值”相关的限制标准，以控制基因毒性杂质进入制药公司。
TTC是指确定可被接受的化学物质的摄入量。
如果终生服药，TTC估算出每天可吸收的基因毒性杂质不能超过1.5μg。
遗传毒性杂质在医药工业中的来源与控制路径
遗传毒性杂质在医药工业中的来源与控制路径摘要：制药企业生产出的药品如果存在遗传毒性杂质，使得药品带有可遗传的毒性，会对人类健康造成严重威胁。
近年来，药品中遗传毒性杂质问题已成为了药品监管机构重点关注的问题之一。
本文将简要概括遗传毒性杂质的属性和含义，详细分析遗传毒性杂质的具体来源，并在最后提出如何控制生产药品中遗传毒性杂质的具体途径。
关键词：遗传毒性杂质；医药工业；来源；控制路径在制药环节中，很多药品通过合成或者天然产物结构修饰制成。
相关制药企业为了在复杂的合成过程中尽可能提高生产效率，而使用大剂量的化学试剂。
这种化学试剂过量会使反应继续发生，进而发生副反应，产生副产物最后仍然储存在药品中售卖。
这样的药品中含有大量不明杂质，可能会影响人类的身体健康。
药品监管局了解到这一问题后，开始聚焦遗传毒性杂质在药品中的含量这一指标，这一问题也成了各位专家的研究重点。
一、遗传毒性杂质的属性和含义首先，我们要明确遗传毒性是指物理或化学的某些因素与生物体内的DNA等遗传物质相结合，进而发生作用并最终表现为毒性。
遗传物质进入人体后，会刺激和加快基因突变或者使人体细胞发生癌变，会对人体健康造成不利影响。
因此，遗传毒性杂质本身具有致突变性和致癌性两种基本属性，容易使得生物体发生基因突变或者发生致癌现象，这种突发性大多情况下是无法及时反应或者预测的。
二、遗传毒性杂质的来源遗传毒性杂质主要来源于药品生产过程中。
药品生产过程涉及到的原料或产物有很多，都从属于化学试剂。
例如反应物、催化剂、副产物等等。
根据研究，遗传毒性杂质的遗传毒性机制是嘧啶和嘌呤碱的N原子、O原子以及磷酸二甲酯骨架，在特殊情况下进入DNA找到碱基的亲核中心，破坏连接的键，进而使得整条DNA双链断裂。
遗传毒性杂质的常见来源包括试剂、副反应的生成物和有机溶剂三种方式。
（一）试剂含有遗传毒性杂质的试剂包括硼酸、芳香胺类、烷基卤化物、环氧乙烷、肼试剂、氮氧化物等。
环氧乙烷自身带有环，而DNA中心受到环的张力会与该物质发生亲核反应，进而产生大量遗传毒性杂质。
基因毒性杂质控制
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基因毒性杂质的定义
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ICH M7介绍
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基因毒性杂质的控制
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当前需要关注的一些方面
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杂质按照毒性分为一般杂质和毒性杂质。基因毒性杂质 是一类可与DNA反应，造成DNA损伤，在很低水平下即可诱发
基因突变，并可能致癌的杂质。
PGIs（potentially genotoxic impurities 潜在基因毒性的杂质） GIs（ genotoxic impurities 基因毒性杂质）
需控杂质与已建立可接受限度的中间体物化特性相似，清除方式相似， 且残留更低。
案例4：高反应活性基因毒性物质（二氯亚砜）。
根据反应活性不可能残留。
上述案例详见M7 第25页：
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附 关于杂质限度的界定方法
在满足以下1或多种条件视为得到界定（制剂同原料药）
(1) The observed level and proposed acceptance criterion for the impurity do not exceed the level observed in the reference listed drug product.
➢ 方法2：起始原料或中间体标准或中控过程中控制在可接受限度以下；
➢ 方法3：起始原料或中间体标准或中控过程中控制在可接受限度以上；
明确杂质的去向及清除过程； 根据实验室研究，成品残留在可接受限度的30%以下（推荐加标试验）； 必要时有中试或商业化批数据支持。
➢ 方法4：充分理解工艺参数和影响杂质残留因素，有足够信心保证原 料药中残留在可接受限度以下，不需检测（不定入任何标准）。
基因毒性杂质的控制
原料药质量研究部2008～2010年度基因毒性杂质限 度验证列表：
序号 1 2 3 4 5 6 7 基因毒性杂质名称 保护基溴化物 邻氨基甲苯 间氨基甲苯 对氨基甲苯 邻硝基甲苯 叠氮酸 叠氮酸 杂质限度 15ppm 7.5ppm 7.5ppm 7.5ppm 7.5ppm 10ppm 10ppm 产品名称 氯沙坦钾 托拉塞米 托拉塞米 托拉塞米 托拉塞米 坎地沙坦酯 缬沙坦
——基因毒性杂质卤代烃的风险评估
有数据表明氯乙烷、氯甲烷为基因毒性杂质， 因此有理由怀疑其他低分子卤代烃类也有类 似的作用。在生产中应该对其进行相应的控 制。
——基因毒性杂质卤代烃的风险评估
在氨基物盐酸盐使用醇类溶剂精制的时候， 基本都会产生卤代烃。 产生的条件和温度、水分、浓度、时间等有 关系。 对于控制低级卤代烃的方法可以参考控制甲 磺酸酯的相关建议。
是否检查了起始物料，如甲磺酸盐（苯磺酸 盐，对甲苯磺酸盐，羟乙基磺酸），中的烷 基磺酸酯或芳基磺酸酯杂质（如甲磺酸中的 EMS 和MMS）及相应的酰氯？是否有这些 杂质的适宜标准和验证过的方法？ 当被磺酸酯或相关物质所污染了的磺酸作为 起始物料用于药物活性成分时，是否能保证 药物活性成分中潜在基因毒性杂质不超过其 TTC值？应当要考虑各种烷基或芳基取代磺 酸酯杂质的累加风险。
缬沙坦 缬沙坦 西酞普兰氢溴酸盐 西酞普兰氢溴酸盐 西酞普兰氢溴酸盐 西酞普兰氢溴酸盐 盐酸吡格列酮 盐酸吡格列酮 盐酸吡格列酮
原料药质量研究部2008～2010年度基因毒性杂质限 度验证列表：
18 19 20 酞嗪二酮 联苯溴化物 二甲海因 0.04% 10ppm 0.05% RP-氯沙坦钾 RP-氯沙坦钾 RP-氯沙坦钾
不能进行阀值鉴定的基因毒性杂质的可接受剂量
ema基因毒杂质控制指导原则
ema基因毒杂质控制指导原则EMA基因毒杂质控制指导原则随着基因工程技术的发展，基因毒杂质成为了EMA制造过程中一个重要而复杂的问题。
基因毒杂质是指在基因工程制造过程中产生的潜在有害的物质，其可阻碍产品的质量和安全性。
为了有效控制基因毒杂质，EMA制定了一套基因毒杂质控制指导原则。
本文将对此进行详细阐述。
一、建立完善的产品质量控制体系首要任务是建立和完善完整的产品质量控制体系，确保产品符合EMA要求的标准和规范。
这包括建立实验室测试方法，测试产品中的毒性物质含量，并确保测试结果的可靠性和准确性。
此外，在产品制造过程中，要对关键步骤进行严格的控制和监测，确保产品质量的稳定性和一致性。
二、有效控制原材料的选择和管理EMA强调原材料的选择和管理对于基因毒杂质控制的重要性。
制造过程中使用的原材料必须来自可靠的供应商，并经过严格的筛选和审核，确保其质量的稳定性和安全性。
EMA要求企业建立原材料管理系统，对采购的原材料进行检验和验证，及时发现和处理不合格的原材料。
三、确保生产设备的清洁和消毒生产设备的清洁和消毒是控制基因毒杂质的关键环节。
EMA要求企业建立标准的清洁和消毒程序，确保生产设备的表面和内部的清洁度。
清洁和消毒程序应当包括适当的清洗剂和消毒剂的选择和使用，以及正确的清洗和消毒方法。
此外，生产设备应定期进行验证和验证，以确保其清洁和消毒效果符合要求。
四、实施适当的监察和审查程序为了确保基因毒杂质控制的有效性，企业应实施适当的监察和审查程序。
这包括对生产现场的定期和不定期监察，对关键环节的抽样和检验，以确保产品的质量和安全性。
此外，应建立完善的记录和文档管理系统，记录并跟踪基因毒杂质控制的各项活动和结果。
五、持续改进和故障分析EMA鼓励企业进行持续改进和故障分析，不断提高基因毒杂质控制的能力和水平。
企业应建立故障分析和纠正措施程序，对发生的问题进行追踪和分析，并采取相应的纠正措施，防止类似问题再次发生。
药物研发中基因毒性杂质的控制策略与方法探索进展
药物研发中基因毒性杂质的控制策略与方法探索进展摘要：本文简介了基因毒素杂质的概念，对药物制作过程中的潜在杂质进行简单的概述，并重点讨论的“避免-控制-清除”策略与方法。
关键词：药物研发；基因毒性杂质；控制策略；方法一、毒素门事件在制药行业中的影响2017年6月，在欧洲的药物检测中发现一些抗艾滋病药物中含有大量的基因毒素杂质，制药商决定召回所有的药物[1]。
2018年7月，花海制药的高血压药中被检测出含有微量的基因毒性杂质，全球市场被召回。
2018年8月印度制药公司检测出基因毒性杂质，相关的14批药物被公司召回。
毒素门事件不但给患者们带来了巨大的隐患，对企业也是一种巨大的经济损失，这件事情给整个制药行业带来了一个警告。
二、基因毒性杂质的基本概念基因毒素是一种能够直接将DNA破坏或者引起身体内大量基因突变的物质。
它能够使人类身体内的染色体断裂、插入或修饰复制中的DNA和使细胞发生突变。
三、可能具有基因毒性的警示结构图1展示出了一部分基因毒性的警示结构官能团，这些官能团都能够与DNA发生反应。
虽然这些官能团还不够详细，但是可以为基因毒素评估做出基本的评估。
还有很多其他的基因毒性官能团，它们在当前的一些商业软件中例如DERKK、Mcase等便能够做出基本的评估[2]。
由于基因毒性化合物例如芳香胺等作为原料制作药品时能够很大概率对药品成分带来基因毒性杂质污染，所以对GTI的检查、控制和预防一定要非常的严格。
四、基因毒性的控制策略与方法制药的过程中使用“避免”-“控制”-“清除”的策略（表4、表5）来控制基因毒性，这样能够发挥最大的能力减少药品原料中的基因毒性杂质[3]。
美国有的制药企业便规定必须按照如下规定来制作药品：（1）GTI或者PGI生成后保证至少还有四步才能得到最终产物，而且在每一步都要判断分析是否会清除PGI。
（2）当需要测试耐热性时，需要在分离纯化前添加足够的GTI或者PGI类似保证检验产品的纯度。
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01、何为基因毒性杂质
基因毒性杂质（或遗传毒性杂质，Genotoxic Impurity，GTI）是指能直接或间接损害DNA，引起DNA突变、染色体断裂、DNA重组及DNA 复制过程中共价键结合或插入，导致基因突变或癌症的物质（如卤代烷
烃、烷基磺酸酯类等）。
潜在基因毒性杂质（Potential Genotoxic Impurity ，PGI）结构中含有与基因毒性杂质反应活性相似的基团（如肼类、环氧化合物、N-亚硝胺类等），通常也作为基因毒性杂质来评估。
基因毒性杂质主要来源于原料药合成过程中的起始物料、中间体、试剂和反应副产物。
此外，药物在合成、储存或者制剂过程中也可能会降解产生基因毒性杂质。
除此之外，有些药物通过激活正常细胞而产生基因毒性物质导致突变，如化疗药物顺铂等。
02、何为基因毒性杂质“警示结构”
由于杂质结构的多样性，一般很难进行归类，因此，在缺乏安全性数据支持的情况下，法规和指导原则采用“警示结构”用来区分普通杂质和基因毒性杂质。
所谓“警示结构”，是指杂质中的特殊基团可能与遗传物质发生化学反应，诱导基因突变或者染色体断裂，因此具有潜在的致癌风险。
对于含有警示结构的杂质，应当进行（Q）SAR预测和体内外遗传毒性和致癌性研究，或者将杂质水平控制在毒理学关注阈值（TTC）之下。
但是含有警示结构并不能说明该杂质一定具有遗传毒性，而确认有遗传毒性的物质也不一定会产生致癌作用。
杂质自身性质和结构特点会对其毒性产生抑制或调节作用。
警示结构的重要性在于它提示了可能存在的遗传毒性和致癌性，为进一步的杂质安全性评价与控制指明方向。
（关于基因毒杂质警示结构的详细信息可参考欧盟发布的警示结构《Development of
structure alerts for the in vivo micronucleus assay in rodents》）。
03、基因毒性杂质严格控制的必要性
基因毒性杂质最主要的特点是在极低浓度时即可造成人体遗传物质的损伤，导致基因突变并促使肿瘤发生。
因其毒性很强，对药物的安全性造成强烈的威胁。
由于基因毒性杂质控制不合规，已造成上市药品强行被召回，给企业造成了巨大的损失。
例如：奈非那韦（甲磺酸盐）是一种用于HIV治疗的抗病毒药物，分别于1997年和1998年由FDA和EMA 批准后上市。
2007年6月，罗氏制药接到6名患者投诉DNA序列异常后，立即召回产品，EMEA暂停其上市销售。
在后期内部调查时发现原料药存储罐中有残留的乙醇未清除干净，与甲基磺酸反应形成甲磺酸乙酯。
之后罗氏对存储罐这一步工艺进行修正并在生产过程中增加对甲磺酸乙酯的控制，要求低于0.5ppm。
EMA重新评估检查后，2007年10月才恢复其上市销售。
因此，在该事件后，各国的法规机构ICH、FDA、EMEA等都对基因毒性杂质有了更明确的要求，越来越多的药企在新药研发过程中也重点关注基因毒性杂质的控制和检测。
04、常见GTI/PGI
图1. 常见GTI/PGI种类
磺酸酯
如合成工艺中使用了磺酸类试剂（如：对-甲苯磺酸、甲磺酸）和低级醇（甲醇、乙醇等），则有可能形成磺酸酯化合物，根据取代基的不同，磺酸酯可分为烷基磺酸酯和芳基磺酸酯。
这些物质能与DNA 发生烷基化反应，从而可能成为引发癌症的诱因，尤其是甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯及甲磺酸异丙酯已被证明具有基因毒性，同时其它磺酸酯类也存在潜在基因毒性。
卤代烷烃
卤代烷是在药物合成过程中经常使用到的烷基化试剂，含有一个或者多个卤原子的化合物，结构种类繁多，可以分为氟代烷、氯代烷、溴代烷和碘代烷，是基因毒性杂质中最为常见的一类。
卤代烷烃的反应活性较强，能直接与生物大分子，如DNA、RNA及蛋白质发生烷基化反应，从而导DNA的突变。
酰卤
酰卤类化合物中以酰氯最为常用，是化学合成中重要的酰化试剂。
尽管尚无明确的数据证明酰卤类化合物具有基因毒性和致癌性，但是这类化合物含有警示结构基团，是潜在基因毒性杂质，在药物中需要严格的分析与监测。
肼
肼类化合物是已知的基因毒性杂质，具有潜在的致癌性。
该类化合物性质活泼，主要通过代谢活化生成碳正离子和碳氧自由基等活性较强的中间体，这些中间体能够与DNA发生烷基化反应或者导致DNA的其他病变。
叠氮
叠氮类化合物也是常见的基因毒杂质之一，该类化合物能够抑制细胞色素氧化酶及多种酶的活性，并导致磷酸化及细胞呼吸的异常。
叠氮类化合物的主要急性毒作用是能够引起血管张力极度降低，因此要严格控制。
05、基因毒性杂质基本控制思路
国外制药企业为了产品的成功上市，减少基因毒性杂质相关风险，对于基因毒性杂质的控制基本形成了以下思路：
a. 对工艺路线中所涉及的基因毒性杂质来源进行评估，分析其合成路线，全面考虑起始物质、试剂、溶剂等可能带入的基因毒性物质；
b. 对评估出来的杂质根据是否存在致癌性或者是否存在警示结构进行分类；
c. 确认临床试验中短期用药的每日允许摄入量；
d. 根据杂质类型分类，论证药物基因毒性杂质残留限度，设定严谨或合理的阈值，并使用可靠的分析手段对基因毒性杂质进行针对性的分析检测。