药品中的杂质一般包括有机杂质、无机杂质和残留溶剂。遗传毒性杂质不同于药品中的一般杂质，有着重大的安全风险，极微量水平即能诱发DNA突变。

 

因此评估和控制药品中遗传毒性杂质是保障药品质量和安全的重点。

 

近年来，随着对遗传毒性杂质危害的深入认识，各国相应的指导原则不断出台。2006年EMA首先颁布了《遗传毒性杂质限度指南》，2008年12月FDA正式签发了类似指南。

 

2014年ICH M7的正式发布，标志ICH成员国对遗传毒性杂质的评估和控制初步达成共识。ICH M7为遗传毒性杂质的鉴别、分类、定性和控制提供了实用框架。

 

本文主要从遗传毒性杂质的识别和判定、遗传毒性杂质分类、遗传毒性杂质限度控制方法及遗传毒性杂质控制策略四个方面介绍药品中遗传毒性杂质的研究思路。

 

(一)遗传毒性杂质的识别和判定

 

警示结构单元是遗传毒性杂质识别的起点。所谓警示结构单元是指一些具有与遗传物质发生化学反应能力的特殊结构单元，会诱导基因突变或者导致染色体重排或断裂，从而具有潜在的致癌风险。

 

具有警示结构单元，但并未经实验测试模型验证的杂质叫做潜在遗传毒性杂质。

 

警示结构对于杂质的遗传毒性和致癌性具有重要提示作用，在缺乏杂质安全性数据支持的情况下——

 

EMA、 FDA、ICH相关指导原则中将警示结构作为区分普通杂质和潜在遗传毒性杂质的主要标志。细菌突变性试验是遗传毒性杂质判定的标准。

 

如果一个杂质具有“警示结构”,且该杂质的细菌突变试验（Ames试验）结果为阳性时，可以得出结论：该化合物具有致突变性，为遗传毒性杂质。

 

若Ames试验结果为阴性时，可以得出结论：该杂质不具有致突变性，不属于关注的遗传毒性杂质。

 

(二)遗传毒性杂质分类

 

一般情况下，遗传毒性杂质具备警示结构单元、诱变性、致癌性三大特征，ICH M7根据诱变性和致癌性及其控制策略将杂质分为五类。

 

第一类：已知具有诱变致癌性，一般此类杂质研究较透彻，具有已知的杂质可接受限度，拟定控制标准不高于可接受限度；

 

第二类：具有诱变性，但致癌效应未知，此类杂质控制不高于适当的可接受限度；

 

第三类：具有警示结构，无诱变性数据，此类杂质可控制不超过可接受限度，或通过Ames试验检测细菌诱变性，若细菌诱变性结果为阳性则按照第二类控制，若为阴性，则按照普通杂质控制；

 

第四类：具有警示结构，但无诱变性，按照普通杂质控制；

 

第五类：无警示结构，按照普通杂质控制(具体见表1)本段所提到的“可接受限度”将在杂质限度控制方法部分详细阐述。

 

表1   遗传毒性杂质的分类和控制方法

分类	警示结构	突变性	致癌性	控制方法
第一类	----	有	有	不高于可接受限度
第二类	----	有	未知	不高于适当的可接受限度
第三类	有	未知	----	可控制不超过可接受限度;或检测细菌诱变性,若细菌诱变性结果为阳性则按照第二类控制,若为阴性,则按照普通杂质控制
第四类	有	无	----	按照普通杂质控制
第五类	无	无	----	按照普通杂质控制

 

(三)遗传毒性杂质限度控制方法

 

遗传毒性杂质的限度控制方法主要包括以下5种:

 

PDE法、TTC法、LTL法、含有多个遗传毒性杂质的限度控制方法及遗传毒性杂质的限度控制的特例。

 

1、PDE法

 

PDE（Permitted daily exposure），每日摄入药物中杂质的可接受最大摄入量。本法适用于有阈值效应的遗传毒性杂质，即超过一定限度时才会产生遗传毒性的杂质。

 

首先可通过文献检索获得杂质的PDE值，或根据相关动物的不可见效应量（NOEL）计算可接受的最大日剂量（PDE）。

 

具体计算方法见ICHQ3，再根据药品的最大日剂量计算出杂质的接受限度，计算公式如下:

 

可接受限度(ppm)=1000*PDE/剂量。

 

2、TTC法

 

Threshold of Toxicological Concern (TTC) :毒性物质限量,也可以称之为毒理学关注门槛,是一个默认值。

 

也叫做可接受风险的摄入量，一个"1.5ug/day"的TTC值,是从给定的50%肿瘤发生率（TD50）简单线性外推到十万分之一发生率，且采用数据是来自于最敏感物种和最敏感肿瘤部位的TD50。

 

即相当于每天摄入1.5ug的遗传毒性杂质，被认为对于大多数药品来说是可以接受的风险,可使一生中致癌的风险小于1/100000。一般的遗传毒性杂质均可按此限度进行控制。

 

当运用已建立风险评估方法所需资料缺乏时,包括致癌性长期试验资料或提供遗传毒性阈值机制证据的资料等,建议采用毒理学担忧阈值(TTC)所定义的普遍适用方法。

 

对大部分药物,认为TTC值为遗传毒性杂质摄入量 1.5µg/day时相关的风险可接受(一生中额外的癌症风险<1/100000)。

 

根据该阈值,药物原料中允许水平可根据预计每日剂量计算得到。短期暴露等特定情况下可能有理由提高限度。

 

3、LTL限度

 

LTL（less-than-lifetime）限度:即"短于终身"限度，基于TTC可接受限度为1.5ug/day并假设患者终生服药的基础上得出的理论值，如果每天摄入1.5ug以下的遗传毒性杂质，可使一生中致癌的风险小于1/100000，如果患者短期服用药物,则杂质的日摄入量可以高于平均终生日摄入量,根据服用药物的期限,适当放宽杂质控制限度,ICH M7中规定具体如表2。

 

表2   LTL限度下单个杂质的可接受摄入量

治疗期	≤1月	＞1-12月	＞1-10年	＞10年到终身
总日摄入量μg/天	120	20	10	1.5

 

4、含有多个遗传毒性杂质的限度

 

根据TTC指定的可接受摄入量要单独应用于各个杂质。当API中含有不超过两个2类或3类遗传毒性杂质时，分别单个控制,超过两个时,按照下表所述进行总量限制。

 

表3 多个杂质的可接受日总摄入量

治疗期	≤1月	＞1-12月	＞1-10年	＞10年到终身
日总摄入量μg/天	120	60	30	5

 

5、遗传毒性杂质限度控制的特例

 

遗传毒性杂质限度控制的特例主要有以下四种：

 

（1）对于需要高度关注的危险物质限度控制,例如黄曲霉类、亚硝基类、氧化偶氮化合物类等致癌性明确，可能会显示出非常高的诱变性，其摄入量应显著低于M7定义的可接收量，TTC1.5ug/day不适用于这类物质。

 

（2）若某一类杂质，人们暴漏于其他来源的可能性非常大，如食品、环境，或致癌性明确内源性代谢物，则可以考虑较高的可接受摄入量，如甲醛等。

 

（3）病情严重、生命期望降低、发病迟的长期疾病，或其他治疗方法有限的情况下，也可以考虑较高的可接受摄入量。

 

（4）治疗晚期癌症的原料药及制剂，不适用与上述控制方法。因为此类药物本身就具有显著的基因毒性，杂质的水平不会增加原料药的致癌风险，因此可以被控制在普通杂质的可接受水平。

 

(四)遗传毒性杂质的控制策略

 

遗传毒性杂质的控制策略总体包括源头控制，例如：起始原料、溶剂质量标准控制；过程控制，例如生产环境的设备运行条件控制、产品工艺过程控制、工艺参数控制、中间体控制；终点控制，例如通过原料药或制剂的质量标准控制等。

 

一般情况下，原料药合成过程中起始原料、试剂、中间体均有可能产生或引入遗传毒性杂质，而制剂中一般为降解杂质，若原料体系中不含有警示结构，制剂中引入遗传毒性杂质的可能性较小。

 

因此,本文中遗传毒性杂质的控制策略主要针对原料药。

 

具体可分为以下四种控制策略：

 

1、终产品控制:在最终API标准中采用合适的方法对相关杂质进行检测,达到使用的LTL限度。根据ICHQ6A，如果API中的遗传毒性杂质在至少6个连续的中试批次或者3 个连续的生产批次中，测得结果均低于可接受限度的30%，则可定期检测。

 

2、 中间体控制：对适宜的中间体中遗传毒性化合物的常规控制，采用合适的方法对原材料,起始物料,或中间体的相关杂质进行检测,同时订入可接受标准,使API杂质达到适用的LTL限度(过程控制+终产品控制)。

 

3、基于对工艺的认识，采用合适的分析方法对原材料，起始物料或中间体的杂质进行检测或进行生产过程的控制，同时确认这种控制方法能够保证API杂质水平在可接受限度下(过程控制)。

 

例如,在某原料合成的过程中,生成了中间体X,杂质A在中间体X中常规检出,且杂质A会被带入原料药。

 

在实验室中将杂质A以不同浓度加入到中间体X进行加样研究,发现即使在1%的水平时,也能被持续的从原料药中去除,达到TTC 制定的限度30%以下。

 

另外又通过检测不同中试规模批次中,原料药里的杂质A  水平确认了工艺清除率，获得的结果为根据TTC制定的限度的30%以下，因此，控制中间体X中的杂质A的水平为1.0%，不需要在原料药标准中对该杂质进行检测。

 

4、全面深入的工艺理解（包括杂质危害性及去除和清除知识），基于科学的风险评价，以取代遗传毒性化合物的质量标准。

 

例如,氯化亚砜是一种高活性化合物,具有诱变性。该试剂在一个5步合成的第1步中使用。

 

在合成过程中,使用了大量的水,由于氯化亚砜遇水即发生反应,因此不可能有氯化亚砜残留在原料中,这时不需要提交任何控制和检测数据。

 

本文介绍了遗传毒性杂质的识别、判定、分类、以及控制方法，是初步的总结性的遗传毒性杂质研究思路，研究者在实际研发过程中应根据具体情况，深入学习各国指导原则，并采用能满足研究评价需求的方法，特别是国际上认可的新方法。

 

对于发展迅速的遗传毒性研究评价更应追踪、分析国际进展使之符合我国药物研究评价的需求并与国际接轨。

 

参考文献：

 

[1] Guideline on the Limits of genotoxicimpurities. EMEA/CHMP/QWP/251344/2006

[2]Questions and answers on the 'Guidelineon the limits of genotoxic impurities. EMA/CHMP/SWP/431994/2007 Rev. 3

[3] Assessment and Control of DNA Reactive(Mutagenic) Impurities in Pharmaceuticals to Limit Potential Carcinogenic RiskICH M7

[4]Impurities in New Drug Substances .ICHQ3A(R2)

[5]Impurities: Guideline for ResidualSolvents ICH Q3C(R5)