1547种基因毒性杂质
【医药】如何控制基因毒性杂质
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 ofstructure 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。
基因毒性杂质(genotoxic
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
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 溴代异丙烷 联苯溴化物
联苯溴化物四氮唑 5-氰基苯酞 5-氨基苯酞 硝基化合物 氨基化合物 硫脲 对氟硝基苯 硝基吡格
判断是否为基因毒性杂质
可通过文献、计算机毒理学进行评价； 常通过MDL-QSAR, MC4PC, Derek for
Windows软件来评价是否具有structural alert，FDA、EMEA等官方机构也采取此 类软件用来判断。
Derek for Windows数据库：可以预算某个化 学药物对人类（或其他哺乳动物）是否具有毒性， 在世界范围内已被许多制药公司，化学公司和学 术研究机构所采用。可提供以下4种信息。
应该有合理的分析方法去检测和量化这些杂质的 残留量。
毒理学研究
为一个不存在阀值的基因毒性致癌物定义一个安 全的摄入量水平（零风险观点）是不可能的，并 且从活性药物成分中完全的除去基因毒性杂质经 常是很难做到。这样就要求我们建立一个可接受 的风险水平，例如对一个低于可忽略风险的每日 摄入量进行评价。
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。
判断是否为基因毒性杂质
基因毒性杂质-基毒、重金属资料
遗传毒性杂质遗传毒性：泛指各种因素（物理、化学因素）与细胞或生物体的遗传物质发生作用而产生的毒性。
1、致突变性：与DNA相互作用产生直接潜在的影响，使基因突变（bacteria reverse mutation（Ames）试验）2、致癌性：具有致癌可能或倾向（需要长期研究！）3、警示结构特征：一些特殊的结构单元具有与遗传物质发生化学反应的能力，会诱导基因突变或者导致染色体重排或断裂，具有潜在的致癌风险。
遗传毒性物质：在很低的浓度下即可诱导基因突变以及染色体的断裂和重排，因此具有潜在的致癌性。
EMA通告（1）、具体事项：1、哪些品种中会出现甲磺酸酯（或甲磺酸烷基酯）。
特别是甲磺酸盐等形式的API或其合成中用到甲磺酸的API，甲磺酸烷基酯-甲磺酸甲酯、乙酯、其它低级醇酯，应认定为潜在杂质。
2、羟乙基磺酸盐、苯磺酸盐、对甲苯磺酸盐的API。
应说明类似物质磺酸烷基酯或芳基酯污染的危险。
3、限度要求：无其它毒性数据时，这些高风险杂质应依据TTC设定限度。
1.5μg÷以g为单位的最大日剂量得ppm限度。
4、法律依据：EP专论要求凡以甲磺酸盐和羟乙基磺酸盐形式存在的API，均应在其生产过程中采取以下安全措施：必须对生产工艺进行评估以确定家磺酸烷基酯（羟乙基磺酸烷基酯）形成的可能，特别是反应溶媒含低级醇的时候，很可能会出现这些杂质。
必需时需对生产工艺进行验证以说明在成品中未检出这类杂质。
（2）、落实措施：1、API生产是否涉及在甲磺酸（羟乙基磺酸盐、苯磺酸盐、对甲苯磺酸等低分子量磺酸）或相应酰氯存在下，使用甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等低级脂肪醇（如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等）。
2、对相应酯形成的可能性是否降到最低。
3、是否有有效的清除精制步骤。
设备清洗-是否设计的低级脂肪醇的使用（方法，TTC限度）？起始物料（低分子量磺酸盐或酰氯）中是否控制了其低级脂肪醇酯（方法，TTC限度）？当被磺酸酯或相关物质污染的磺酸用于API合成时能否保证其中潜在的遗传毒性杂质不超过TTC？应考虑各种烷基或芳基磺酸酯杂质累积的风险。
基因毒性杂质的评估与控制
◆ ICH S9中所定义的晚期癌症用原料药和制剂 ◆ 已上市药物中使用的辅料、调味剂、着色剂和香料 ◆ 药物包材中的可浸出杂质
精品课件
四、ICH M7（上市产品应考虑的问题）
上市后变更——原料药研发、生产、控制
◆范围：包括合成路线、试剂、溶剂、工艺条件发 生变更时，诱变性杂质对潜在风险影响的评估
制剂新上市申报：1）原料药合成变更，导致产生新杂质或已有杂质可接受标准增加； 2）配方变更、组分变更或生产工艺变更，导致产生新的降解产物或已有降解产物可接 受标准增加；3）指征变更或给药方案变更，导致可接受癌症风险水平受到重大影响
◆ 药物合成中首次使用的辅料
不适用于
◆ 以下类型的原料药和制剂：生物/生物技术制品；肽类；寡核苷酸；放射药物；
Leadscope
MultiCASE
NTP PAN Pharma Pendium RTECS ToxNet /ChemID Plus TRACE from BIBRA VITIC from Lhasa Limited
特点 公开，毒性物质及疾病登记，包括危害性评价的毒理学研究资料 公开，包括化学致癌物、结构及试验数据，1985—2011 阶段研究 公开，1980—2011，致癌性数据库 公开，可按结构查询的毒性数据库，包括来自CPDB， ISSCAN 等数据库的信息 公开，欧洲化学品信息 商用，包括Gene-Tox 和CCRIS 公开，美国环保局公布、经专家审评过的3 000 种化学物质的致突变性研究结果 公开，美国国立癌症研究所 公开，国际化学品安全性项目总结 公开，美国环保署用以人群健康风险评价，着重在危害确认及剂量反应关系评价 公开，化学致癌物，包括结构及试验数据 公开，日本现有化学品数据库，包括高生产容量化学品( High production volume chemicals)
药物研发与生产中存在的基因毒性杂质种类有哪些
药物研发与⽣产中存在的基因毒性杂质种类有哪些基因毒性杂质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，也可能是由药物在合成、储存或者制剂过程中的降解产⽣的。
如果药物中的基因毒性杂质分析⽅法及控制不当，可能会导致临床隐患，同时也会影响新药上市的时间。
因为体内基因毒性杂质对DNA具有潜在的破坏性，这种破坏可能会导致肿瘤的产⽣。
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，因此对基因毒性杂质的严格检测、控制和预防在⼯艺化学过程中是必须的。
在药物研发与⽣产中，常见的基因毒性杂质种类有烷基卤化物、磺酸酯、肼类化合物、环氧化合物、四甲基哌啶氧化物、酰卤类化合物、芳⾹胺、硼酸、和⼄酰胺等。
⼼邀⽣物的分析化学和纯化分离团队为客户提供⾼质量的分析和纯化分离服务, 如利⽤HPLC等各种技术分离监管起始原料、中间体、API和药物产品中的杂质。
1、烷基卤化物烷基卤化物也叫做卤代烷烃，是⼀类含有⼀个或者多个卤原⼦的化合物，根据所含卤原⼦的种类，可以分为氟化烷、氯代烷和碘代烷。
卤代烷烃的反应活性很强，能直接与⽣物⼤分⼦如DNAs、RNAs和蛋⽩质发⽣烷化基反应，可能会导致DNA突变。
卤代烷烃在药物合成中⼤量使⽤，结构种类繁多，是基因毒性杂质中最多见的⼀类。
常见的卤代烷烃杂质分析⽅法有⽓相⾊谱法（GC）、HS-GC-ECD法、⽓质联⽤技术（GC-MS）、固相微萃取技术等。
2、磺酸酯磺酸酯根据取代基的不同可以分为烷基磺酸酯和芳基磺酸酯。
与卤代烷烃类似，磺酸酯也是直接与⽣物⼤分⼦如DNAs、RNAs和蛋⽩质发⽣烷化基反应，可能会导致DNA突变。
对于此类基因毒性杂质分析除了需要克服灵敏度、选择性以及样品基质⼲扰等挑战外，磺酸酯的⾼反应活性也为分析⽅法的开发带来了难度。
如采⽤GC法测定挥发性烷基磺酸酯时，磺酸酯会在进样⼝⾼温分解或者样品中的磺酸与醇类溶剂瞬间反应⽣成磺酸酯。
基因毒性杂质(genotoxic..
可接受风险的摄入量
对于那些可以与DNA进行反应的化合物，由于在 较低剂量时机体自身保护机制可以有效的运行， 按照摄入量由高到低所造成的影响进行线性推断 是很困难的。目前，对于一个给定诱变剂，很难 从实验方面证实它的基因毒性存在一个阈值。 特别是对于某些化合物，它们可与非DNA靶点进 行反应，或一些潜在的突变剂，在与关键靶点结 合之前就失去了毒性。由于缺乏支持基因毒性阈 值存在的有力证据，而使得我们很难界定一个安 全的服用量。
毒理学研究
为一个不存在阀值的基因毒性致癌物定义一个安 全的摄入量水平（零风险观点）是不可能的，并 且从活性药物成分中完全的除去基因毒性杂质经 常是很难做到。这样就要求我们建立一个可接受 的风险水平，例如对一个低于可忽略风险的每日 摄入量进行评价。 但是这些方法都需要有足够的长期致癌性研究数 据。
EMA对基因毒性杂质分类
EMA对基因毒性杂质的指导原则适用于上市申请 和临床研究。 一、有足够实验数据的阈值
对于有足够的（实验性的）数据来支持阈值界定 的基因毒性杂质：可参考“Q3C Note for guidance on impurities: Residual Solvents” 中2级溶剂的规定，计算出了一个“允许的日摄入 量（PDE—permitted daily exposure）”
二、无足够实验依据的阈值 没有足够的（实验性的）证据来支持阈值界定的 基因毒性杂质的可接受剂量评价应该包括药学和 毒理学的评价。一般来说，如果不可能避免毒性， 那么药学的评价措施应该以尽可能低的控制水平 为指导。
药学研究
应根据现有处方和生产技术，提供生产方法的合 理性。申请人应该指明涉及到的所有具有基因毒 性或有致癌性的化学物质，如所用试剂、中间体、 副产品等。实际生产中应尽量避免使用该类物质。
基因毒性杂质培训 PPT课件
对甲苯磺酸季戊酯（布洛芬）： 苯：溶剂石油醚可能含有苯
右旋布洛芬中可能含有的基因毒性杂质
右旋布洛芬中合成路线
甲苯中要控制苯！
布洛芬赖氨酸中可能含有的基因毒性杂质
布洛芬赖氨酸合成工艺
=
布洛芬赖氨酸水杨醛的限度问题
台湾2016年9月缺陷信及回复：
氟马西尼合成工艺
氟马西尼中N,N-二甲苯胺基因毒性
盐酸格拉司琼中可能含有的基因毒性杂质
Granisetron起始原料1-甲基吲唑-3-羧酸 中可能含有的基因毒性杂质
Granisetron起始原料氮杂壬胺可能含有的基因毒性杂质
盐酸格拉司琼中可能含有的基因毒性杂质
盐酸格拉司琼欧洲药品质量管理局(EDQM) 缺陷信
磷酸氟达拉滨中可能含有的基因毒性杂质
Fludarabine起始原料合成工艺
磷酸氟达拉滨合成工艺
氯苄
氯苄的毒性资料
The Carcinogenic Potency Database (CPDB)致癌物数据库公布的1547种致癌物质中有氯苄：
托拉塞米中可能含有的基因毒性杂质
托拉塞米起始原料合成工艺
O
O NH2 A Carbamates 氨基甲酸类
AA NN
AR Hydrazines and azo Compounds 肼和偶氮化合物
EWG
Michale-reactive Acceptors 迈克尔加成反应受体
O P
OR
O S
OR
Alkyl Esetrs of Phosphonates or Sulfonates 膦酸酯或者磺酸酯
D-（+）-樟脑磺酸乙酯
基因毒性杂质(genotoxic
TTC用于计算未做研究的化学物质的接触量，这些 化学物质不会有明显的致癌性或者其他毒性。
ConcentrationLimit ( ppm) TTC (ug / day) dose(g / day)
TTC理论不可以应用于那些毒性数据（长期研究） 充分的致癌物质，也不可以做高风险毒性物质的风 险评价。
TTC是一个风险管理工具，它使用的是概率方法。所以 TTC不能被理解为绝对无风险的保障。
TTC
意思是：假如有一个基因毒性杂质，并且我们对 它的毒性大小不了解，如果它的每日摄入量低于 TTC值，那么，该基因毒性杂质的致癌风险将不 会高于100000分之一的概率。
某些特定情况，TTC值高于1.5μg/day也是可以 接受的。比如药物的短期接触，即治疗某些声明 预期在5年以下的某些严重疾病，或者这种杂质是 一种已知物质，人类在其他方式上对它的摄入量 会更高（比如在食品上）。这个需要根据实际情 况再进行推算。
应该有合理的分析方法去检测和量化这些杂质的 残留量。
毒理学研究
为一个不存在阀值的基因毒性致癌物定义一个安 全的摄入量水平（零风险观点）是不可能的，并 且从活性药物成分中完全的除去基因毒性杂质经 常是很难做到。这样就要求我们建立一个可接受 的风险水平，例如对一个低于可忽略风险的每日 摄入量进行评价。
判断是否为基因毒性杂质
通过Carcinogenic potency database (CPDB) 数据库查询，数据库中现有1574种致癌物质的列 表。链接 /chemnamein dex.html ，还可查询到关于基因毒性方面研究 的出版物。
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。