基因毒性杂质(genotoxic
【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。
基因毒性杂质全面信息资料
No or unknow
Yes
Not tested
Class3:AlertUnrelated to parent
Class5:No Alerts
Class4:AlertRelated to parent
Impurity Genotoxic?1
该杂质是否有 基因毒性？
No
API Genotoxic2
该原料是否有 基因毒性？
No
(Staged)TTC (see Table 1)
PDE(e.g.ICH Q3 appendix 2 reference
整理ppt
Control as an ordinary impurity
20
Step 3:
TTC=1.5微克/天
表1：短期用药推荐容许日摄入量
TTC值
疑似基因毒素 的日摄入量
号，作用部位，TTC值等等一系列信息。 近30年的关于基因毒性方面研究的出版物
（PDF版） 用不同分类方法统计的致癌物质列表。
Standard limits for impurities in APIs API中杂质的标准限度
Maximun
Reporting Identification
Daily Dose1 Threshold2,3 Threshold*
每日最大剂量 报告限度
鉴定限度
≤2g /天
0.05%
0.10%或者每天 摄入量1.0mg
整理ppt
1
1
背景知识介绍
2
杂质与杂质限度
3
确定毒性阈值的步骤
4
最大限度地控制杂质
整理ppt
2
1
背景知识介绍
2
基因毒性杂质及其警示结构
基因毒性杂质及其警示结构古语有云：“是药三分毒”。
这句话不管在传统中药还是现代化学药都是基本成立的。
对于化学药来说，在活性药物成分（API）的生产过程中，一些起始物料、中间体、试剂和反应副产物不可避免地作为杂质存在于最终产品中，因此一种药物的安全性不仅决定于它本身的毒性情况，也决定于它所含有的杂质的毒性情况。
根据国际人用药品注册技术要求协调会（ICH）指南，原料药杂质可分为有机杂质（有关物质）、无机杂质及残留溶剂三个主要类别。
而大部分基因毒性（或称为遗传毒性）杂质（Genotoxic Impurities, GTIs）就属于一类特殊的有关物质。
近些年发生过多起由于基因毒性杂质残留而导致的药品召回事件，为确保用药安全，各国及地区的相关组织如欧洲药品管理局（EMA）、美国食品药品管理局（FDA）、国际人用药品注册技术要求协调会（ICH）等相继发布杂质控制的相关规程及指导原则。
2017年6月，原国家食品药品监督管理总局（CFDA）加入ICH，这意味着我国在药品安全方面正式向国际接轨；2019年1月，国家药典委员会官网发布了“关于《中国药典》2020年版四部通则增修订内容（第四批）的公示”，其中就包含有“遗传毒性杂质控制指导原则审核稿（新增）”。
因此对国内药企来说，不管是面对国内市场还是走出国门，对基因毒性杂质的控制都是绕不过的坎。
什么是基因毒性杂质？根据《中国药典》的相关文件定义，基因毒性杂质是指能引起基因毒性的杂质，包括致突变性杂质和其它类型的无致突变性杂质。
其主要来源于原料药的生产过程，如起始原料、反应物、催化剂、试剂、溶剂、中间体、副产物、降解产物等。
致突变性杂质（Mutagenic Impurities）指在较低水平时也有可能直接引起DNA 损伤，导致DNA 突变，从而可能引发癌症的遗传毒性杂质；而非致突变机制的遗传毒性杂质在杂质水平的剂量下，一般可忽略其致癌风险。
而潜在基因毒性杂质（Potential Genotoxic Impurities，PGIs）是指其结构中含有与基因毒性杂质反应活性相似的化学结构，即警示结构（Structural alerts, SAs），通常也作为基因毒性杂质来评估。
原料药国际注册中基因毒性杂质的法规解读
原料药国际注册中基因毒性杂质的法规解读摘要遗传毒素是一类极富挑战性的杂质，并已被证明即便在低浓度条件下依然具有毒性。
因此美国和欧盟的药品监管机构以及人用药品注册技术要求国际协调会（ICH）都特别指定了它们在原料药和成品药中的限量。
通过解析原料药在美国和欧盟注册中涉及到的关于基因毒性杂质控制的法规，为中国制药企业提供相关技术指导以推动中国药品出口事业的增长。
1、1. 药品中的杂质的定义及分类药品中的杂质定义为无任何疗效、且可能引起副作用的物质。
因此，必须控制杂质水平，以确保药品的安全性达到人用要求。
杂质会影响药品的安全性和研发时间，例如，药物开发中，如果必须采用多种手段进行杂质表征，并将其去除至可接受水平，所需时间将会显著增加。
根据人用药品注册技术要求国际协调会（ICH）指南，原料药相关的杂质可分为三个主要类别：有机杂质、无机（元素）杂质以及残留溶剂。
在这三类中，遗传毒性杂质是一种特例，既便在低浓度条件下也有着重大的安全风险。
这是因为它们可能具有致突变性，可能导致DNA 损伤，从而增加罹患癌症的风险。
原料药中的杂质来源包括以下几个方面：①原料及其污染物；②试剂和催化剂；③溶剂；④中间体；⑤降解产物；为保护患者，需要将药物的杂质水平降到可接受的安全限度内，因此各国都已相继制定了杂质控制指南，这些指南都专注于利用规定限度控制药品中的杂质含量，其中由ICH 与美国食品药品监督管理局（FDA）制定的指南较权威且影响大。
例如，ICH Q3A 通过制定杂质的报告、鉴定和认证阈值以监管新原料药中的杂质。
ICH Q3B 是其同等的新药杂质指南。
ICH Q3C 和 ICHQ3D 分别控制残留溶剂与重金属元素杂质的限量。
已经正式生效的ICH M7 是ICH 专家工作组制定的一本关于药物中DNA 反应性杂质的指南[5]，包括如何根据结构活性分析来评估药品中杂质的潜在基因毒性，如何确定关键毒性阈值（毒性关注阈值TTC）。
基因毒性杂质分析方法和前处理技术的研究进展
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盐酸舍曲林潜在基因毒性杂质的研究
盐酸舍曲林潜在基因毒性杂质的研究摘要:基因毒性杂质(或遗传毒性杂质,Genotoxic Impurity,GTI)直接或间接损伤细胞DNA,产生基因突变或体内诱变,具有致癌可能或者倾向。
盐酸舍曲林作为抗抗抑郁药,对其原料药中潜在的基因毒性杂质进行全面研究具有重要的实际意义。
通过对盐酸舍曲林工艺及所用原料的研究,确定盐酸舍曲林原料药中可能存在的基因毒性杂质,根据国内外法规要求制定这些基因毒性杂质合理的限度。
并根据各杂质特性和工艺特点,采用合适的检测仪器和测定条件等对其残留量检测进行合规的方法学验证。
一、.概述根据现相应法规要求，对盐酸舍曲林合成中涉及到的原料，溶剂，中间体，成品、工艺杂质、降解杂质等进行诱变性的评估。
并依据ICH M7 诱变性杂质的控制策略进行控制。
二、盐酸舍曲林及起始物料合成工艺1、盐酸舍曲林工艺1.1、合成路线以舍曲酮为起始原料，经柳卡尔特反应、碱水解反应、成盐等步骤得顺式-盐酸舍曲林，以顺式-盐酸舍曲林母液为原料，经浓缩、游离、消旋得消旋-顺式盐酸舍曲林，顺式-盐酸舍曲林与消旋-顺式盐酸舍曲林再经游离、拆分精制等步骤得盐酸舍曲林成品。
1.2、工艺中使用的溶剂/试剂：工艺溶剂：N-甲基甲酰胺、正丁醇、甲苯、饮用水、食用酒精、无水乙醇、氯化氢乙醇、乙酸乙酯；试剂：甲酸、氢氧化钾、精制盐酸、液碱、氢氧化钠、D-扁桃酸、二甲基亚砜、浓硫酸；2、起始原料舍曲酮工艺2.1、合成路线：2. 2工艺中使用的溶剂/试剂：甲醇。
三、评估软件1.1评估软件ICH M7指南中指出，可采用（Q）SAR方法对所有物质进行毒性评估，根据预测的结果，制定相应的控制策略。
预测时，要使用2个相互互补的(Q)SAR预测方法对物质进行评估，一个方法应是依据专家规则（Expert rule based），另一个方法则应该是基于统计方式（Statistical-based）的方法。
1.2软件信息根据ICH M7中要求，选取了2款软件对盐酸舍曲林合成过程中涉及的物质进行评估，软件信息如下：1)Toxtree V2.6.1（基于专家和统计学的软件）评估方法：决策树A：通过鉴别分析和结构规律预测其致癌性和致突变性的可能性(Predicts the possibility of carcinogenicity and mutagenicity by discriminant analysis and structural rules.)决策树B：ISS数据库-体外诱变毒性警示(Ames试验)（Toxic by in vitro mutagenicity(Ames test) alert by ISS）2)VEGA（基于统计学的评估软件）诱变模型：Mutagenicity(Ames test) model CARSAR V.2.1.13；Mutagenicity (Ames test) model SarPy/IRFMN V.1.0.7；Mutagenicity(Ames test) ISS V.1.0.2；Mutagenicity(Ames test) KNN/Read-cross V.1.0.0.综上：使用两种软件对盐酸舍曲林合成路线中涉及的物质进行评估，根据评估结构，制定相应的控制策略。
基因毒性杂质(genotoxic
某些病毒和细菌会对基因产生直接或间接的毒 性作用。
辐射
包括电离辐射和非电离辐射等。
遗传突变
遗传突变本身就是一种基因毒性。
基因毒性杂质的危害和风险
危害
• 导致突变和基因突变累积 • 引发癌症和其他疾病 • 影响生殖健康 • 干扰正常的细胞功能
风险
• 与暴露水平和时间的累积有关 • 取决于个人基因型和应对能力 • 可能造成个人和群体的不同程度的受影响
健康生活方式
保持健康的生活习惯，如均衡饮 食、戒烟和进行适当的运动，以 减少基因毒性杂质的负面影响。
职业安全
制定和执行严格的职业安全措施， 减少工作环境中基因毒性杂质的 暴露。
结论和建议
基因毒性杂质对我们的基因健康构成潜在风险，但我们可以通过加强监测、 预防和减少暴露来保护我们自己和环境的基因。
基因毒性杂质(genotoxic)
通过深入了解基因毒性杂质，我们可以了解到基因健康的因素，不同类型的 基因毒性杂质，它们的危害和风险，以及检测和预防的方法。
定义
基因毒性杂质是指那些对基因结构和功能造成损害的化学物质或物理因素。 它们可以通过改变细胞的遗传物质，如DNA，从而导致遗传信息的变异。
影响基因健康的
体外检测
使用细胞培养、DNA修复实验和突变频率检测等方法来评估物质的基因毒性。
2
动物试验
通过暴露动物模型于潜在基因毒性杂质，观察其致突变和致癌能力。
3
流行病学研究
收集大量人类暴露与基因毒性杂质相关的数据，评估其与疾病发生的相关性。
预防和减少基因毒性杂质的措施
环境管理
加强对污染物排放的管控和环境 监测，降低环境中基因毒性杂质 的暴露风险。
1 环境因素
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。
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目录
基因毒性杂质定义及风险 可接受风险的摄入量（TTC阈值） EMA对基因毒性杂质的指导要求 判断是否为基因毒性杂质 决策树 Q&A
定义
基因毒性杂质：是指能直接或间接损伤细胞DNA，产生致 突变和致癌作用的物质。
常用缩写
1、PGLs (potentially genotoxic impurities有潜在基 因毒性的杂质) 2、GTLs (genotoxic impurities基因毒性杂质) 风险：（体内）基因毒性物质在任何摄入量水平上对DNA 都有潜在的破坏性，这种破坏可能导致肿瘤的产生。但不 能说“不存在明显的阀值，或是任何的摄入水平都具有致 癌的风险”。
如果在合成路线、起始物料方面没有更好选择， 则需要提供一个正当的理由。即物质中能引起基 因毒性和致癌性的结构部分在化学合成路线上是 不可避免的。
加入基因毒性杂质被认为是不可避免的，那么应 该采取技术手段尽可能的减少基因毒性杂质在产 品中的含量，使其符合安全的需要或使其降低到 一个合理的水平。对于活性中间体、反应物、以 及其它化合物的化学稳定性都应进行评估。
பைடு நூலகம்
参考法规
EMA：2006年率先颁布《基因毒性杂质限度指南》，于 2007年1月1日证实实施。该指南为限制活性物质中的基 因毒性杂质提供了解决问题的框架和具体做法
ICH：2006年，Q3A(R2)step4 vision“新原料药中的杂 质”
FDA：2008年12月，Guidance for industryGenotoxic and carcinogenic impurities in Drug substances and products: Recommended approaches.介绍了欧盟和ICH的控制方法。原料药和制 剂中的基因毒性杂质生成的预防办法；上市申请和临床研 究申请的可接受限度。
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。
但是这些方法都需要有足够的长期致癌性研究数 据。
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。
引入一个 新观点： 确定一个 可接受其 风险的摄 入量
TTC
可接受其风险的摄入量一般被定义为Threshold of Toxicological Concern (TTC)。
具体含义为：1.5μg/天的TTC值。 相当于人每天摄入1.5μg的基因毒性杂质，被认为对于大
多数药品来说是可以接受的风险（使人一生的致癌风险小 于100000分之一，现实生活中人一生得癌症的概率四分 之一）。按照这个阈值，可以根据预期的每日摄入量计算 出活性药物中可接受的杂质水平。
基因毒性杂质 （Genotoxic Impurity)
欧盟公布的药品评估十大缺陷中，Top 4为基因毒性杂质。 要求对杂质的潜在基因毒性杂质进行具体的讨论，并作为 总体杂质讨论的一部分。
常见的基因毒性物质：
苯并芘、黄曲霉素、亚硝胺
化疗药物的不良反应是由化疗药物对正常细胞的基因毒性 所致，如顺铂、卡铂、氟尿嘧啶等
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）”
新药合成、原料纯化、储存运输（与包装物接触）等过程 都可能产生基因毒性杂质
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。
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。
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。
可接受风险的摄入量
是否可以做 个这样的试 验：剂量从 低到高，对 基因毒性杂 质影响性进 行线性推断？
生物系统的纠错功 能使试验不具备可 行性。
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。