遗传毒性杂质的控制
【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 of
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)
基因毒性杂质，也称遗传毒性杂质，通常指较低水平可直接造成DNA损伤，进而导致DNA突变， 因此可能引发癌症的DNA反应性物质。
相关概念
GTI：genotoxic impurities 基因毒性杂质 PGI：potentially genotoxic impurities 潜在基因毒性杂质
TWO
官方指南
◆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 ◆需评估：受变更影响有新的诱变性杂质产生；受
◆范围：涉及制剂（如：成分、生产工艺、剂型） 变更时 ◆需评估：所有新的诱变性降解物；已有诱变性
变更影响的步骤中已知诱变杂质含量升源自文库；上游步
骤中的已知诱变性杂质升高
降解产物更高的可接受标准
一、法规速览
EMA率先开始关注基 因毒性杂质（磺酸酯 类化合物）。 EMA发布《基因毒性 杂质限度指南》 （草案），首次提 出毒理学关注阈值 （TTC）限度。 FDA发布《原料药和成 品药中遗传毒性和致 癌性杂质推荐方法》 CHMP 安全工作组发布 Q&A，提出决策树。 CFDA 修 订 《 药 物 遗 传毒性研究技术指 导原则》用于指导 和规范药物遗传毒 性研究。
药品中的遗传毒性杂质法规和分析
法规和分析
基础导论
2
目录
术语表 ........................................................................................................................................................ 4 前言 ........................................................................................................................................................5 1. 引言 .................................................................................................................................................... 7
作者
Ludwig Huber 博士 Labcompliance 全球 FDA 法规认证首席顾问 ludwig_huber@labcompliance.com Ravikrishna Chebolu 博士 安捷伦科技，制药市场经理 ravikrishna_chebolu@agilent.com
5 遗传毒性杂质
药品本身在治疗浓度下具有遗传毒性的。
ICH M7主要关注的内容
• 药物研发过程中，遗传毒性杂质的可接受水平是多
少？ • 上市产品遗传毒性杂质的可接受水平是多少？ • 是否可以采用毒理学关注阈值（TTC，Threshold of Toxicology Concern）来规定遗传毒性杂质的水 平 • 计算TTC时，是否可以将多个遗传毒性杂质合并计 算
• 测得TD50（50%的啮齿类动物产生肿瘤的剂量）， 采用线性外推法得到患肿瘤率降到百万分之一时的剂 量 • 对于大多数遗传毒性致癌物，终生暴露量小于0.15g/ 天/人，产生癌症的风险低于1/1000000。对于患者（ 1/100000）被认为是有获益的，1.5 g/天/人。 • 少数类别除外
少数致癌性物质
• 类黄曲霉素（aflatoxin-like-），N-亚硝基-（N-nitroso） 和氧化偶氮化合物（azoxy） • 不适用1.5 g/天的TTC标准，应根据具体指导原则的原理 ，具体问题具体分析
O H O H O 黄曲霉素 Aflatoxin O N-亚 硝 基 化 合 物 N-nitroso 偶氮氧化物 Azoxy O R R O O N R N N O R
ICH M7对杂质的控制方法-续
• 3、中间控制：基于对工艺的认识，采用合适的分
析方法对原材料，起始物料或者中间体的杂质进行 检测，或进行生产过程的控制，同时确认这种控制 方法能够保证原料药的杂质水平在可接受的限度以 下。 • 4、不进行控制：通过对工艺过程参数控制和杂质 残留水平的认识，有足够的信息保证原料药中的杂 质水平将会在可接受的限度下。
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
EMEA《遗传毒性杂质限度指导原则》介绍
发布日期 20070820
栏目化药药物评价>>化药质量控制
标题EMEA《遗传毒性杂质限度指导原则》介绍
作者史继峰
部门
正文内容审评四部审评七室史继峰
摘要：《遗传毒性杂质限度指导原则》对遗传毒性杂质进行了分类，
并介绍了相关的遗传毒性杂质限度确定的原则和方法。
关键词：遗传毒性杂质毒理学担忧阈值（TTC）
1. 介绍
在原料药（Q3A）和药物制剂（Q3B）的杂质指导原则中，杂质限度确定的依据包括各个杂质的生物安全性数据或杂质在某特定含量
水平的研究概况。而对于遗传毒性杂质限度的确定，通常都认为是特
别关键的问题，但目前尚无相关的指导原则。
2. 适用范围
本指导原则阐述了如何处理新原料药中遗传毒性杂质的一般框架和实际方法。该指导原则也适用于已有原料药的新申请，如果其合
成路线、过程控制和杂质研究尚无法确保不会产生新的或更高含量的
遗传毒性杂质（与EU目前批准的相同原料药相比）。该指导原则同
样适用于已上市原料药有关合成方面的补充申请。除非有特殊原因，
本指导原则不适用于已上市的产品。
3. 毒理学背景
根据目前的研究实践，具有（体内）遗传毒性的化合物在任何暴露量下都有可能对DNA产生损伤，而这种损伤可能会引发肿瘤。因此，
对于遗传毒性致癌物质，应谨慎认为不存在明确的阈值，任何暴露量
下都存在风险。
然而，对于一些遗传毒性事件，其产生生物学意义的阈值效应的机理正越来越为人所了解。对于非DNA靶点的化合物和潜在致突变剂
更是如此，因为它们在与关键靶点接触前就已经去毒化了。对于这些
化合物，研究的基础可以是确定关键的未观察到影响的剂量（NOEL）
EMEA人用药品委员会(CHMP)《遗传毒性杂质限度指导原则》中文译稿
EMEA人用药品委员会(CHMP)《遗传毒性杂质限度指导原则》
原文：European Medicines Agency: Guideline on the Limits of Genotoxic Impurities.
CPMP/SWP/5199/02。EMEA/CHMP/QWP/251344/2006。London, 28 June 2006
摘要
遗传毒性杂质的毒理学评估和原料药中此类杂质的可接受限度确定是一个难题，现有ICHQ3X指南中未充分说明。常用遗传毒性杂质数据库差异很大，而数据库是决定可接受限度评估所用方法的主要因素。当运用已建立的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，遗传毒性杂质摄入量为1.5µg/天的TTC值时，认为相关的风险可接受(终身癌症风险<1/100000)。根据该阈值，原料药中遗传毒性允许水平可根据预计每日剂量计算得到。短期给药等特定情况下可能有理由提高限度。
1.介绍
在原料药（Q3A，新原料药中的杂质）和药物制剂（Q3B，新药物制剂中的杂质）的指导原则中描述了杂质限度确定的一般概念，将限度确定定义为获得和评价特定水平下单个杂质或特定杂质谱的生物学安全性资料。对于有潜在遗传毒性的杂质，确定可接受剂量水平通常被认为是特别重要的问题，尚未被现有专门指导原则涵盖。
2. 适用范围
本指导原则阐述了如何处理新原料药中遗传毒性杂质的一般框架和实践方法。该指导原则也适用于已有原料药的新申请，如果其合成路线、过程控制和杂质研究尚无法确保不会产生新的或更高含量的遗传毒性杂质（与EU目前批准的相同原料药相比）。该指导原则同样适用于已上市原料药有关合成方面的变更申请。不过，除非有特殊原因，本指导原则不适用于已批准药品。
API如何建立遗传毒性,金属杂质及残留溶剂的规格标准
API如何建立遗传毒性，金属杂质及残留溶剂的规格标准
EMA最近对“遗传毒性杂质、重金属催化剂残留和1类溶剂残留的杂质标准的建立指南”发布了三个新问答。其目的是提供一个统一标准对API建立上述三种杂质的标准。一类金属和一类溶剂具有高毒性和PDE值（PDE：permitted daily exposure）。毒理学阈值水平（TTC：threshold of toxicological concern）用于基因毒性杂质。因此，最好是有一个统一的战略来指导制定这些杂质的质量标准，下面分别介绍：
遗传毒性杂质（Genotoxic Impurities）
Ø 潜在的基因毒性杂质是根据理论考虑推论而得的，并没有在实践中发现。在这种情况下，这种杂质不需要被包括在原料药/或中间体的质量规格中。
Ø 潜在的基因毒性杂质是在最后合成步骤之前引入的。
如果能通过分析证明这种杂质不超过30%的可接受标准（TTC：相关毒理学阀值）就不需要在API或中间体的质量标准中加以制定。为此，应至少提供6个中试规模或连续3批商业化生产规模的数据。如果杂质超过30%的限制，它就要被列入API的质量标准中，并对其中间体进行日常的中间控制。
Ø 潜在的基因毒性杂质是在最后合成步骤引入的。
这种杂质在API质量标准中应加以规定，但是，如果这种杂质水平不超过30%的可接受标准，定期抽查检测是可以接受的。为此，应至少提供6个中试规模或连续3批商业化生产规模的数据。如果杂质超过30%的限制，就需要进行日常检测控制。
重金属催化剂残留（一类金属）（Heavy-metal-catalyst residues (class-1 metal)
基因(遗传)毒性杂质资料PPT课件PPT课件
该杂质是否有 基因毒性？
API Genotoxic2
该原料是否有
基因毒性？
Y
N
es
o
N o
PDE(e.g.ICH Q3
Control as an
(see Table 1)
w
appendix 2 reference
ordinary impurity
Class5:No Alerts
Step 3:
TTC=1.5微克/天
基因毒性杂质
（Genotoxic Impurities）
主要内容
1
背景知识介绍
2
基因毒性杂质与限度
3
确定毒性阈值的步骤
4
最大限度地控制杂质
主要内容
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
IMPURITIES IN NEW DRUG SUBSTANCES
主要内容
1
背景知识介绍
2
杂质与杂质限度
3 赖确祖定亮毒@性小阈木值虫的步骤
4
最大限度地控制杂质
FDA原料杂质限度
允许的限度， 制定限度超过 该值，应有充 分的依据。
Maximun Daily Dose1 每日最大剂量
≤2g /天
＞2g /天
遗传毒性杂质控制指导原则
遗传毒性杂质控制指导原则
遗传毒性杂质控制指导原则用于指导药物遗传毒性杂质的危害评估、分类、定性和限值制定，以控制药物中遗传毒性杂质潜在的致癌风险。为药品标准制修订，上市药品安全性再评价提供参考。
一、总则
遗传毒性（Genotoxcity）是指遗传物质中任何有害变化引起的毒性，而不考虑诱发该变化的机制，又称为基因毒性。遗传毒性杂质（Genotoxic Impurities，GTIs）是指能引起遗传毒性的杂质，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。
本指导原则主要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在杂质水平的剂量下，一般可忽略其致癌风险。
药品生产、药品标准提高及上市药品再评价过程中发现杂质后，可按本指导原则进行风险评估，确定其是否为遗传毒性杂质，尤其是致突变性杂质。如果一个杂质被鉴定为具有潜在的致癌风险，应制定相应的限值。在制订可忽略致癌风险的杂质限值时，应进一步分析生产工艺，兼顾安全性和质量风险管理成本两方面的因素，综合考虑制定合适的限值。
本指导原则包括危害评估方法、可接受摄入量计算方法和限值制定方法。
本指导原则中描述的对杂质潜在致突变性的评估方法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、放射性药物、发酵产品、中药和动物或植物来源的粗制品。也不适用于已上市药物中使用的辅料、调味剂、着色剂和香料，以及与药物包材相关的可浸出物。
ich基因毒杂质指导原则
ich基因毒杂质指导原则
ICH发布的基因毒性杂质的控制指导原则是ICH M7，名为“评估和控制药物中的DNA活性（致突变）杂质以限制潜在的致癌风险”。该指导原则对基因毒性杂质的定义、风险评估、分类、限度制定、控制策略等进行了详细说明。对于已知致癌阈值的基因毒性杂质，可根据该阈值设置每日最大允许暴露量（PDE），以此来控制该类基因毒性杂质的限度；对于无充分阈值相关机理证据（实验）的遗传毒性化合物，一般采用毒理学关注阀值（TTC）来确定基因毒性杂质的可接受限度。
国内外遗传毒性杂质监管现状
国内外遗传毒性杂质监管现状
1 从宏观上解读杂质
1.1 杂质与药物不良反应的关系
很多同仁都认为杂质与药物的不良反应息息相关，认为杂质越小或越少、临床不良反应发生几率也就越小或越少，进而在进行杂质研究与控制时，力求面面俱到、尽善尽美。
殊不知，引起药物不良反应的原因是多方面的，并不仅仅是药物中的杂质。人用药品注册技术要求国际协调会(ICH) 于2002年9 月12 日颁布了《疗效--M4E(R1) 人用药品注册的通用技术文档：模块2 的临床回顾和临床概述与模块5 ：临床研究报告》。
其中阐述道：关于药物的不良反应，常见的有关因素包括剂量、单位剂量、总剂量、给药方案、疗程、人口统计学特征( 如年龄、性别、种族)、联合用药、其他基础特征( 如肾功能状态)、效能特性和药物浓度等。可见，药物不良反应主要与主成分的不合理使用以及患者个人体质差异相关。不同给药方式下杂质与药物不良反应间的关系解读如下。
1.1.1 口服给药
口服给药是一种较为安全的给药方式。但若用法用量不当、超出安全用药浓度上限时，将对人体带来伤害、产生不良反应 ( 如治疗窗狭窄药物常发生此情形)。
目前我国此类药物的主要问题是：部分仿制药质量与原研药存在较大差距，主要是在患者体内生物利用度的差异；生物利用度又与
体外溶出行为密切相关。
原国家食品药品监督管理总局(SFDA) 自2008 年起开展“国家药品评价性抽验”工作至今，已发现国内已上市的部分口服固体制剂体外多条溶出曲线与原研制剂有显著性差异。
1.1.2 静脉滴注给药
有同仁认为，静脉滴注给药方式已无生物利用度问题，此时不良反应与杂质密切相关，故应着重关注。笔者认为这种认知是偏颇的。
遗传毒性杂质控制指导原则
遗传毒性杂质控制指导原则
遗传毒性杂质控制指导原则用于指导药物遗传毒性杂质的危害评估、分类、定性和限值制定，以控制药物中遗传毒性杂质潜在的致癌风险。为药品标准制修订，上市药品安全性再评价提供参考。
一、总则
遗传毒性（Genotoxcity）是指遗传物质中任何有害变化引起的毒性，而不考虑诱发该变化的机制，又称为基因毒性。遗传毒性杂质（Genotoxic Impurities，GTIs）是指能引起遗传毒性的杂质，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。
本指导原则主要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在杂质水平的剂量下，一般可忽略其致癌风险。
药品生产、药品标准提高及上市药品再评价过程中发现杂质后，可按本指导原则进行风险评估，确定其是否为遗传毒性杂质，尤其是致突变性杂质。如果一个杂质被鉴定为具有潜在的致癌风险，应制定相应的限值。在制订可忽略致癌风险的杂质限值时，应进一步分析生产工艺，兼顾安全性和质量风险管理成本两方面的因素，综合考虑制定合适的限值。
本指导原则包括危害评估方法、可接受摄入量计算方法和限值制定方法。
本指导原则中描述的对杂质潜在致突变性的评估方法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、放射性药物、发酵产品、中药和动物或植物来源的粗制品。也不适用于已上市药物中使用的辅料、调味剂、着色剂和香料，以及与药物包材相关的可浸出物。
遗传毒性杂质研究思路简介
遗传毒性杂质研究思路简介
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。
药物合成中需关注的几类遗传毒性杂质
药物合成中需关注的几类遗传毒性杂质
在药物开发过程中，遗传毒性和致癌性杂质的研究和控制是一项至关重要的工作。由于杂质结构的多样性特点，多数杂质的遗传毒性是没有实验数据支持的。基于大量理论研究和实践经验总结出的“警示结构”，对于杂质的潜在致癌性有一定提示作用，“警示结构”也承担了连接工艺质控、分析检测、毒理学评估的纽带。(关于杂质的控制策略内容详见：遗传毒性杂质的控制 )
所谓遗传毒性杂质的“警示结构”，是指杂质结构中的某些特殊基团或亚单位。这些特殊的结构单元具有与遗传物质发生化学反应的能力，一旦与遗传物质发生反应，则会诱导基因突变或者导致染色体重排/断裂，因此具有潜在的致癌风险。
Ashby等总结提出了18种警示结构的模型，并将这些结构特征整合到一个“超级致癌物”的虚拟分子结构中，如下图所示：
（来源：Mutat Res, 1988, 204 (1): 17）
需要注意的是，有警示结构并不意味着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。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和控制策略的选择指明方向。
随着新药研发的不断发展和进步，药物活性成分( API) 的结构更加多样性，随之杂质结构也越来越复杂。Galloway(美国默克研究实验室) 2013年分析了13个主要的跨国大型制药企业108个合成路线中的杂质，共汇总了602 种警示结构，结果见下表：
（来源：中国新药杂志，2018, 27, 18, 2098）
在药物合成路线中，出现频率最高的警示结构( 超过60%) 包括：烷化剂；芳香胺、胺、酰胺及N-羟胺类化合物; 以及芳香硝基衍生物。此外，合成路线常见的还有酰氯(acid chloride) 及其衍生物、烷基醛、肼类及亚硼酸(boronic acid) ; 亚硼酸近期被认为是致突变剂，此类物质大多Ames 试验呈弱阳性，且大部分缺少致癌性信息。
(完整版)基因毒性杂质的评估与控制
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)
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
◆基因毒性杂质的分析方法、处理方 法和减少方法
◆上市申请和临床研究申请的可接受 限度
◆草药、原料药和制剂中基因毒性杂 质评估指南
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控制杂质在可接受的限度（合适的 TTC）
控制杂质在可接受的限度（合适的 TTC）或进行细菌突变试验；如无致 突变性，归为5类；如有致突变性， 归为2类 作为无致突变的杂质
3类wenku.baidu.com
4类
含警示结构的物质，但与无致突 变性的原料药结构相似（如中间 体） 无警示结构，或有重复的数据证 明其警示结构无致突变性
5类
ICH M7对以下问题提供了解决方案
• 药物研发过程中，遗传毒性杂质的可接受水平是 多少？ • 上市产品遗传毒性杂质的可接受水平是多少？ • 是否可以采用毒理学关注阈值（TTC，Threshold of Toxicology Concern）来规定遗传毒性杂质的水 平 • 计算TTC时，是否可以将多个遗传毒性杂质合并 计算 • 哪些是可接受的特殊情况？日摄入量大于TTC的 情况
对遗传毒性杂质控制的历史演变
• 2002年欧盟CHMP基于体内遗传毒性数据采 用了风险评估方法（由于缺乏大多数遗传 毒性杂质的可靠数据,不具有可操作性） • 基于Kroes发表的遗传毒性致癌物TTC文献 ，于2004年转为“TTC为基础的方法”。 • 根据工业界的建议，调整方法的TTC范围（ 由10ˉ6调整为10ˉ5）
相关指导原则及发展历史
• EMA：Guideline on the Limits of Genotoxic Impurities, 2006 • EMA：Questions and Answers on the CHMP Guidelien on the limits of genotoxic impurities, 2008 • FDA：Guidance for industry ：Genotoxic and Carcinogenic Impurities in Drug Substances and Products：Recommended Approaches, Draft, 2008 • ICH Q3A（R2）：Impurities in New Drug Substances, 2006 • ICH Q3B（R2）：Impurities in New Drug Products, 2006 • ICH M7（step4）：Assessment and Control of DNA Reactive (Mutagenic) impurities in Pharmaceuticals to Limit Potential Carcinogenic Risk,2014
作为无致突变的杂质
警示结构
潜在毒性杂质的确定
• 1类：致突变和致癌性数据为阳性。基于文献中报告的动物/人体毒性 。现有的公开数据库，如ToxNet、NTP、InChem、BG-Chemie、日本 现有化学物质数据库和/或市售数据库，如VITIC和Leadscope。 • 2类：致突变数据为阳性，但致癌性未知。依据包括：如已知的细菌 突变Ames试验结构阳性，但是未报告啮齿类动物致癌性数据。 • 3类：有警示结构。有潜在遗传毒性风险。Q(SAR)系统显示警示结构 具有遗传毒性，但与活性物质结构无关。如果细菌突变Ames试验阳 性，划为2类，如果细菌突变Ames试验阴性，划为5类。 • 4类：有警示结构。但是与原料药和原料药结构相似物有关，而细菌 突变Ames研究显示此类物质呈阴性。 • 5类：没有警示结构。没有遗传毒性的文献报告，或在细菌突变Ames 试验阴性，或者有重复的数据证明与警示结构不相关。
FDA对遗传毒性杂质的控制
• 原先采用对药物批次中遗传毒性杂质的验 证（遗传毒性实验和2年啮齿类动物致癌性 试验）。 • 2004年起由工业界与FDA经过会议，就临 床试验“阶段TTC方法”达成共识。 • 2008年美国FDA发补草案指南，采纳阶段 TTC
对遗传毒性杂质的控制
欧盟
2002年CHMP 工作小组 2006年指南
• 引入与暴露量相关的可接受限度（LessThan-Lifetime）：基于TTC可接受的限度为 1.5 g/天是结社患者终生服药的基础上得 出的理论值，按照70岁寿命计算： • 1.5 g/天*365天*70年（25,550天）=38.3mg
治疗时限 <=1个月 1~12个月 1~10年 10年~终生
高于1.5g的TTC
• 将其应用至遗传毒性杂质：致癌性与时间 和剂量均有关系；较短时间内可以承受高 于1.5 g/天的剂量，不影响致癌性。 • 含义：短时间+高浓度和长时间+低浓度得 到同样的效果 • Haber定律：浓度(C)时间(T)=常数(k)
阶段性的TTC限度
放宽限度-阶段性TTC数据
TTC法的来源
• TTC原则衍生自FDA食品接触材料的法定限 量（TOR）原则 食品中低于0.5ppb（十亿分之一）的浓度被 认为无公共安全问题 假设每天摄入1500克食物/1500克液体，等 于1.5g/人/天
通用 TTC限度的确定
• 测得TD50（50%的啮齿类动物产生肿瘤的 剂量），采用线性外推法得到患肿瘤率降 到百万分之一时的剂量 • 对于大多数遗传毒性致癌物，终生暴露量 小于0.15g/天/人，产生癌症的风险低于 1/1000000。对于患者（1/100000）被认为 是有获益的，1.5 g/天/人。 • 少数类别除外
遗传毒性杂质的研究
选择合成路线 并确定本品是 否适用ICH M7 根据对工艺的 理解确定控制 策略 根据相应的分 类，确定相应 的限度要求 基于ICH M7原 理进行结构分 类 方法学验证/积 累数据
分析潜在的杂 质
必要时重复以 上工作
对杂质进行结 构评价
提交完整的控 制策略
遗传毒性杂质的控制原则
原料药/制剂 的终点控制
ICH M7提供了4种控制方法
• 1、终产品控制：在原料药标准中采用合适 的方法对相关杂质进行检验，达到可接受 的限度。 • 2、中间控制+终产品控制：采用合适的方 法对原材料，起始物料或者中间体的相关 杂质进行检测，或进行生产过程的控制， 使终产品杂质达到可接受的限度。
ICH M7对杂质的控制方法-续
PDE的计算方法
• PDE=NO(A)El体重校正/（F1 F2 F3 F4 F5） • F1=种属间差异系数 • F2=个体间差异系数 • F3=短期毒理数据的校正 • F4=对于严重毒性的校正因子 • F5=如果未确定NOEL时的校正因子 • 如无NOAEL数据，可用LOAEL代替
TTC法
• 无阈值效应的遗传毒性杂质：引入了毒理 学关注阈值（Threshold of Toxicological Concern）。TTC是在接受患者终生用药的 癌症发生概率不超过10万分之一的基础上 ，从高浓度下进行的致癌性试验数据线性 外推到极低浓度得到的一个理论值。 • 对于无阈值效应的遗传毒性杂质，如果每 日摄入量低于1.5g，那么患者因服药导致 癌症发生的额外风险可以忽略不计。
• 杂质谱的分析参见相关指导原则 • 采用多种途径对遗传毒性杂质进行分析： 经验积累，文献报道，软件预测，毒理学 试验等 • 药学部门应与毒理部门紧密配合
全方位的控制
起始物料、 溶剂、中间 体的控制
工艺参数的 控制
遗传毒 性杂质 的控制
生产环节和 设备运行条 件的控制 （GMP）
生产工艺过 程的控制
ICH M7
目前在第四阶段
FDA
2005年工作小 组成立 2008年指南
内容
一、简介 二、ICH M7 三、遗传毒性杂质的分类 四、限度控制 五、案例 六、总结
适用范围
• M7适用于临床阶段和后期申报上市的新的 原料药和制剂。 • 以下产品不适用M7，生物/生物工程，多肽 ，寡链核酸，放射性药物，发酵产物，草 药，动物器官或植物提取的粗品。 • 按照ICH S9的抗肿瘤新药的申请。 • 药品本身在治疗浓度下具有基因毒性的。
少数致癌性物质
• 类黄曲霉素（aflatoxin-like-），N-亚硝基（N-nitroso）和氧化偶氮化合物（azoxy） • 不适用1.5 g/天的TTC标准，应根据具体 指导原则的原理，具体问题具体分析、
O H O H O 黄曲霉素 Aflatoxin O N-亚 硝 基 化 合 物 N-nitroso 偶氮氧化物 Azoxy O R R O O N R N N O R O
内容
一、简介 二、ICH M7 三、遗传毒性杂质的分类 四、限度控制 五、案例 六、总结
潜在遗传毒性杂质的分类
分类 1类 定义 已知有突变性和致癌性物质 控制方法 控制杂质在可接受的与化合物特性相 关的限度
2类
已知的致突变性但致癌性未知的 物质（细菌突变试验阳性，无啮 齿类动物致癌数据）
含警示结构的物质，与原料药结 构无关联，无致突变性数据
日摄入量 （ug/天）
120
20
10
1.5
含有多个遗传毒性杂质
• 含有多个遗传毒性杂质的限度要求： • 基于TTC原理，当原料药中含有多个遗传毒 性杂质时，按照下述要求进行控制
治疗时段
日常摄入量 （ug/天）
<=1个月
120
1~12个月
60
1~10年
30
10年~终生
5
ICH M7中对时间段的划分
遗传毒性杂质的控制
王旸
2015年11月
内容
一、简介 二、ICH M7 三、遗传毒性杂质的分类 四、限度控制 五、案例 六、总结
内容
一、简介 二、ICH M7 三、遗传毒性杂质的分类 四、限度控制 五、案例 六、总结
一、 简介
• 遗传毒性杂质（genotoxic impurities): 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（主要指 DNA）发生作用而产生的毒性。 致突变性（mutagenic）：与DNA相互作用 产生直接或潜在的影响，使基因突变。 致癌性（carcinogenetic）：具有致癌可能性
• 3、中间控制：基于对工艺的认识，采用合 适的分析方法对原材料，起始物料或者中 间体的杂质进行检测，或就那些生产过程 的控制，同时确认这种控制方法能够保证 原料药的杂质水平在可接受的限度以下。 • 4、不进行控制：通过对工艺过程参数控制 和杂质残留水平的认识，有足够的信息保 证原料药中的杂质水平将会在可接受的限 度下。
分类流程
内容
一、简介 二、ICH M7 三、遗传毒性杂质的分类 四、限度控制 五、案例 六、总结
对遗传毒性杂质的控制
遗传毒性 杂质控制
无毒理学数据， 采用TTC法
控制
控制
PDE法
PDE法
• 适用于有阈值效应的遗传毒性杂质：已有 证据表明，该类物质只有在超过一定限度 时才会产生遗传毒性。 • 杂质安全性限度的确定可以参照残留溶剂 限度的计算方法，根据相关动物的无可见 效应剂量（No-Observed Effect Level）计算 其可接受的日暴露量（Permissible Daily Exposure），再根据药品的最大日剂量计算 出杂质的接受限度。
遗传毒性杂质的控制
• ICH指导原则指出“如果杂质具有非常见毒 性，则应降低限度阈值（报告、鉴定、验 证）”（附件1，注释2） • 什么是非常见毒性？如何处理？
非常见毒性
• ICH Q3专家工作组（1990s）设想为特异的 不可逆的毒性（致畸性、致癌性、生殖毒 性），但未提出限制策略。 • FDA和EMEA对待遗传毒性杂质的态度为零 容忍，（例如1ppm的限度）。 • ICH M7明确对遗传毒性杂质进行控制，根 据风险/获益，阶段性TTC方法。
ICH M7对遗传毒性杂质的控制
• 遗传毒性杂质可能出现在起始物料、溶剂、中间 体、副产物和降解产物中，并可能引入到制剂中 • ICH M7提供了一个可用于遗传毒性杂质鉴别、分 类、定量分析和控制的可行性框架。 限制潜在的致癌风险 提供了安全性评估和质量风险控制的概念 对ICHQ3A和Q3B的补充
• <1个月，适用于传统的I期药品临床试验的给药时间。 • 1~12个月，适用于涵盖大多数II期和许多III期情况临床试 验的给药时间。适用于市售产品，其（累积）的给药持续 时间不超过12个月。 • 1~10年，涵盖延长期限的III期临床试验（结果研究）和许 多药品上市许可（可能包括用于老年的各种药物）。 • >10年，覆盖药品的所有上市许可，其积累适用通常超过 10年。