原料药中的杂质和基因毒性杂质
【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。
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。
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）。
(完整版)基因毒性杂质的评估与控制
序号 1 2 3 4
名称 Toxicological Data Network Toxicology Literature Online U.S.Food and Drug Administration National Instirute for Health
简称 TOXLINE TOXLINE
FDA NIH
1. 美 国 PhRMA 发 布 白 皮书，提出阶段化TTC 概念。
2.EMA 颁 布 《 基 因 毒 性杂质限度指南》。
ICH M7公布，总结构 效 关 系 （ Q ） SAR 和 毒理学关注阈值 （TTC）评估。
国家药典委员会《遗传 毒性杂质控制指导原则
》（征求意见稿）。
二、官方指南：EMA及FDA
◆上市产品已建立其总体控制策略和质量标准后 所获得的新的相关杂质危害数据
◆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 存在
判断
分类
来源
评估内容
评估
二、杂质来源
工艺杂质
起始物料及其杂质，溶剂及 其杂质，中间体，副产物，
催化剂，辅料杂质
生产设备及包材 引入杂质
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(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。
基因毒性杂质介绍及检测方法
基因毒性杂质介绍及检测⽅法1什么是基因毒性杂质基因毒性杂质（或遗传毒性杂质，Genotoxic Impurity ，GTI）是指化合物本⾝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。
潜在基因毒性的杂质（Potential Genotoxic Impurity ，PGI）从结构上看类似基因毒性杂质，有警⽰性，但未经实验证明的黄曲霉素类、亚硝胺化合物、甲基磺酸酯等化合物均为常见的基因毒性杂质，许多化疗药物也具有⼀定的基因毒性，它们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。
2为何着重研究基因毒性杂质基因毒性物质特点是在很低浓度时即可造成⼈体遗传物质的损伤，进⽽导致基因突变并可能促使肿瘤发⽣。
因其毒性较强，对⽤药的安全性产⽣了强烈的威胁，近年来也越来越多的出现因为在已上市药品中发现痕量的基因毒性杂质残留⽽发⽣⼤范围的医疗事故，被FDA强⾏召回的案例，给药⼚造成了巨⼤的经济损失。
例如某知名国际制药巨头在欧洲市场推出的HIV蛋⽩酶抑制剂维拉赛特锭（Viracept， mesylate)，2007 年7⽉，EMA暂停了它在欧洲的所有市场活动，因为在其产品中发现甲基磺酸⼄酯超标，甲基磺酸⼄酯是⼀种经典的基因毒性杂质，该企业为此付出了巨⼤的代价，先内部调查残留超标的原因，因在仪器设备清洗时⼄醇未被完全清除⽽残留下来，与甲基磺酸反应形成甲基磺酸⼄酯。
在被要求解决污染问题后还被要求做毒性研究，以更好的评估对患者的风险。
同时有多达25000 名患者暴露于这个已知的遗传毒性。
直到解决了这所有问题后 EMA才恢复了它在欧洲的市场授权。
近年来各国的法规机构如ICH、FDA、EMA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就着重关注基因毒性杂质的控制和检测。
3哪些化合物是基因毒性杂质杂质的结构多种多样，对于绝⼤多数的杂质⽽⾔，往往没有充分的毒性或致癌研究数据，因⽽难以对其进⾏归类。
关于药物中的基因毒性杂质
关于药物中的基因毒性杂质众所周知，药物并⾮纯净物质，其在⽣产贮运过程中常常会引⼊或产⽣“杂质”，⽽由于杂质的存在，⼜往往会带来潜在的安全性问题，所以科研⼈员通常需要在充分研究的基础上对杂质加以有效控制。
⽽基因毒性杂质危害性⼤，需要严格控制其在药物中的限度，保障⽤药安全。
基因毒性杂质的检测⾯临杂质种类多和化学性质活泼等问题，分析⽅法复杂多样，从⽽对药物中基因毒性杂质的检测⽅法提出了很⾼的要求。
⼀、基因毒性杂质基因毒性杂质( genotoxic impurity，GTI) 定义为“经过适当遗传毒性实验模型，如细菌基因突变( Ames) 实验，证实具有遗传毒性的杂质”。
其主要包括PGLS( potentially genotoxic impurities有潜在基因毒性的杂质)和GTLs( genotoxic impurities基因毒性杂质)两种。
基因毒性杂质可能从基因突变、染⾊体畸变、DNA 损伤与修复等⼏个⽅⾯同DNA 发⽣直接或间接的相互作⽤，从⽽改变DNA 结构与构象或引起DNA 的损伤，进⽽影响DNA的功能或改变其遗传特性，最终引起突变、癌变、畸变等遗传毒性。
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，故⽽，近年来药审机构及研发⼈员对其愈发关注!各国药品监督管理部门对药物中基因毒性杂质的控制出台了⼀系列的指导⽂件，旨在严格控制该类杂质在药物中的限度。
⼆、有关基因性杂质的参考指南1.EMEA（欧洲药品管理局）2000年，欧洲监管机构率先开始关注基因毒性杂质，Pharm Europa发表了⼀篇⽂章，提到注意在成盐⼯艺中，磺酸在⼄醇溶液中形成磺酸酯的潜在风险。
2002年，专利药物委员会(CPMP，现为⼈⽤药物委员会CHMP)发布了⼀份关于基因毒性杂质的意见书，指南中将基因毒性杂质的限度根据有⽆阈值分为两类。
2006年⾸先颁布了《基因毒性杂质限度指南》,并⾃2007年1⽉1⽇起正式实施。
基因毒性杂质(genotoxic
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，还可查询到关于基因毒性方面研究的 出版物。
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
定义
所以TTC不能被理解为绝对无风险的保障。 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。
基因毒性杂质：是指能直接或间接损伤细胞DNA，产生致 可甲接磺受 酸其烷风基险酯的，摄如入甲量磺一酸般甲被酯定（义MM为ST）hr和es甲h磺old酸o乙f 酯To（xiEcMolSo）gic，a是l 甲Co磺nc酸e与rn甲(T醇T，C)乙。醇，或其它低级醇形成的酯。 突变和致癌作用的物质。 如果在原料药中该差值的含量不超过TTC或其他认可标准的30%，可实行定期检测。 常用缩写 aflatoxin-like compound(黄曲霉素类)
氨基糖甙类抗生素：大剂量、长期使用会引起耳毒性；特 别敏感患者，仅使用一次或短期使用，就出现了听力受损。 研究表明，这些患者的一个基因上有一点（mtl555G） 与别人不同，这使他们对氨基糖甙类药物耳毒性的易感性 大大增加。
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
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。
C ocnentLria (m ptp i)i o tm TnT (uC /g da ) y do (gs /dea ) y
基因毒性杂质
药物杂质的控制限度计算（ICHQ3&M7） 新药与仿制药研究策略有显著差异
原料药 Q3A
最大日剂量 ≤2g 报告限度 0.05% 鉴定限度 界定限度
0.10%或1.0mg（取最小值） 0.15%或1.0mg（取最小值）
>2g
报告限度 最大日剂量 限度 最大日剂量 鉴定限度 限度 最大日剂量 界定限度 限度
DS (DS ’) 辅料
(D1,D2 …)
EI 辅料杂质
按属性 • 有机杂质 • 无机杂质
制剂 (D3,D4,E11,E12, …)
BP =反应副产物 D =降解产物 SI RI IE =溶剂杂质
=试剂杂质 =辅料杂质
容器中的浸出物
8
药品杂质来源途径分析-容器中的浸出物来源
9
药物杂质致癌致畸信息获取来源
药品杂质来源途径分析时间温度ph?si溶剂杂质溶剂2试剂ri试剂杂质dsd3d4e11e12?容器中的浸试剂催化剂ds药用辅料潜在的起始物料杂质产生c和dsbp反应副产物降解产物siriie溶剂杂质试剂杂质辅料杂质ei辅料杂质药品杂质来源途径分析容器中的浸出物来源药物杂质致癌致畸信息获取来源药物杂质致癌致畸信息获取来源获取td50noeladipmtdinoel值不致癌致畸没有必然联系查询的毒性研究文献全面性以及毒性carcinogenicpotencydatabasecpdb联合国粮农组织世界卫生组织食品添加剂与家委员会评价jecfa加利福尼亚州65号提案安全饮用水和有毒物质强制法令常见物质的pde数值举例在检索剂量数据前需要全面检索该物质是否有致癌致畸性例如氯乙酸cpdb数据td50显示阴性盐酸盐的药物在重结晶过程中的接触醇类容易产生氯代烷烃单一卤代物在m7中有36ugday指导规则毒性数据会被丌断的更新更多的研究数据会被丌断的上传namecaspdeugdaynote氯甲烷748731361ichm7氯乙烷750031810ichm7氯异丙烷7529655500echa氯乙酸791183000echacpdb甲醛5000013510000cpdbichm7乙醛75070153cpdb丙二醛542789122cpdb钠盐环氧丙醇556525ichm7环氧氯丙烷106898296cpdbtd503氯12丙二醇96242pmtdi4ugkgdaywhofao13二氯2丙醇9623110ntp最大日剂量报告限度鉴定限度界定限度2g005010或10mg取最小值015或10mg取最2g003005005报告限度最大日剂量1g1g限度01最大日剂量1mg110mg10mg2g2g鉴定限限度10或5ug取最小值05或20ug取最小值02或2mg取最小值010最大日剂量10mg10100mg100mg2g2g界定限限度10或50ug取最小值05或200ug取最小值02或3mg最小值015原料q3a药物杂质的控制限度计算q3b新药与仿制药研究策略有显著差异pdenoel体重f1f2f3f4f5ichq3cpde法计算限度实例以三乙胺浓度限度计算为例错误案例解析公式1noelld50702000该公式来源于emea关于清洁验证的指导原则公式解释
药物中基因毒性杂质分析方法的研究进展
药物中基因毒性杂质分析方法的研究进展摘要：药物中存在的基因毒性杂质或潜在基因毒性杂质是威胁人类健康的主要因素，有必要对药物中基因毒性杂质问题加强严格管控，采取有效的分析方法，提高药物中基因毒性杂质的分析水平和分析效率。
本文对药物中基因毒性杂质来源进行了探讨，提出了药物中基因毒性杂质的分析方法。
关键词：药物；基因毒性；杂质；分析方法前言：基因毒性杂质指的是能够导致DNA发生突变或重组，以及染色体发生断裂的物质，基因毒性杂质还有可能增加人类发生肿瘤的风险。
针对药物中的基因毒性杂质，要通过有效的分析和检测方法，防范药物中的基因毒性杂质问题，降低药物中基因毒性杂质给人们健康造成的威胁和风险。
结合其来源，落实有效的分析措施，制定切实可靠的治理方案。
一、药物中基因毒性杂质来源基因毒性杂质是与药物自身毒性共同决定药品安全的一大要素，基因毒性杂质指的是引起基因突变、染色体断裂、染色体重排的一类有机杂质，流行病学研究发现，胃癌、肝癌、膀胱癌、消化道癌等部分癌症和基因毒性杂质之间有着密切的关系，基因毒性杂质有着来源多、存在广泛、毒性大的特点，对人类的健康安全产生了严重的威胁。
基因毒性杂质的来源广泛，主要体现在了基因毒性杂质在药物生产的各个阶段均有可能形成和存在，包括原料药合成过程中的起始物料、中间体试剂、反应副产物等，都能够产生基因毒性杂质的。
此外，在药物合成、储存和制剂过程中，也有可能由于降解而形成基因毒性杂质，基因毒性杂质由于存在具有广泛性，会在药物使用途径中，严重威胁到患者的健康和生命安全，对药物中基因毒性杂质要采取合理有效的检测方法进行评估和分析，并制定基因毒性杂质的量化控制措施。
在明确药物中基因毒性、杂质来源的基础之上，采取可行的药物基因毒性杂质分析方法检测方法，有效防范基因毒性杂质的致癌性等危害问题，加强对药品上市时基因毒性杂质控制的严格考察[1]。
二、药物中基因毒性杂质的分析方法（一）卤代烷烃卤代烷氢是含有一个或多个卤原子的一类化合物，其中所包含的卤原子种类不同，反应活性强，能够与生物大分子形成烷基化反应，导致DNA突变，在药物合成中大量使用卤代烷烃，涉及到了繁多的结构种类。
基因毒性杂质控制
(4) The observed level and proposed acceptance criterion for the impurity do not exceed the level that has been adequately evaluated in toxicity studies. 杂质的检测水平及拟定限度不超过经过充分的毒理学研究的水平。
（2）特定限度控制策略
• 计算：已知致癌活性（如半数致癌剂量TD50），线性外推可接受限度，按十万分之 一风险计算，TD50/50000，据此计算限度(见第16页，note4,环氧乙烷)；
• 参考：如有化学结构相似，且特定限度已确定的化合物，在提供结构相似合理性 及支持数据前提下，可参考计算限度；
• 计算：如前例，已知NOEL，计算杂质的PDE，结合每日最大用药剂量计算限度；
➢ 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）。
结论：按一般杂质控制。
三、基因毒性杂质的分类
需充分检索和对比文献后，确定控制策略！
三、基因毒性杂质的控制
4、基因毒性杂质（分类1、2和3）的限度
（Risk characterization M7 第7页）
（1）基于TTC的控制
一般为长期用药（＞10年）、杂质无致癌性数据（分类2和3）； 杂质控制水平为1.5μg/日；
摘自：FDA Guidance for Industry ANDAs: Impurities in Drug Substances 第4页
药品研发杂质控制策略
药品研发杂质控制策略如下：
1.杂质分类：药品杂质通常分为有机杂质、无机杂质、残留溶剂。
2.控制方法：
•性状、晶型、熔点、比旋度、异构体、有关物质、残留溶剂、氯化物、硫酸盐、pH值、溶液颜色和澄清度、炽灼残渣、重金属、元素杂质、基因毒性杂质等。
•控制目标（即测什么）、控制方法（用什么方法测）和控制限度（控制标准如何制定）。
3.控制策略：
•源头控制：从源头上避免杂质的产生，例如提高生产工艺的稳定性和清洁性，减少副反应的发生等。
•过程控制：在生产过程中对杂质进行控制，例如通过加入合适的试剂来降低杂质含量，或者通过精制来去除杂质。
•终点控制：在生产结束时对产品进行检测，控制杂质的限度。
4.具体措施：
•对于有机杂质，应关注起始原料、中间体、副产物、降解产物等，这些杂质可能是已鉴定或未鉴定的，挥发性的或非挥发性的。
•对于无机杂质，应关注生产过程，如反应试剂、配位体、催化剂、元素杂质、无机盐等。
•对于残留溶剂，应关注原料药或辅料的生产中以及制剂制备过程中使用的有机溶剂。
基因毒性杂质控制
可接受风险的摄入量
可接受其风险的摄入量一般通用的被定义为 Threshold of Toxicological Concern (TTC) 。具 体含义为：一个“1.5ug/day”的TTC值，即相当于 每天摄入1.5ug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（一生中致癌的风险小 于100000分之1）。按照这个阀值，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。 在特定的条件下一些基因毒性杂质也可以有较高的 阈值。如接触时间比较短等，这个需要根据实际情 况再进行推算。
药学评价
应该根据现有的配方选择和生产技术，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。更进一步， 在药物活性物质中没有出现的基因毒性反应 物和有基因毒性结构（alerting structure） 的物质，都应该被考虑。实际生产中尽量避 免使用该类物质。
药学评价
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。就是物质中能引起基因毒性和致癌性的结 构部分在化学合成是不可避免的。 假如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该进行评估。 应该有合理的分析方法去检测和量化这些杂质的残留量。
基因毒性杂质的风险
按照目前的法规来说，（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。因此， 对于基因毒性致癌物，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”。
原料药中的杂质和基因毒性杂质
杂质的界定
• 杂质的界定是获得和评估一些数值的过程，这 些数值用于建立安全的阈值（水平），单个的 或某些已明确的杂质含量在这个阈值水平下是 可以确保生物安全性的。
• 申报者应对所选定的杂质限度提供包括安全性 研究在内的理由。
• 对于一个通过充分的安全性研究和临床研究的 新原料药，其中任何一个杂质的水平即被认为 是已经通过界定了的。
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
分析方法
• 注册申请中应提供书面文件，证明分析方法是 经过论证并适用于杂质的检测和定量。如果研 发中所采用的分析方法和准备上市产品的分析 方法不同，在申报资料中应予以讨论。
• 无机杂质
– 可能来源于生产过程，它们通常是已知的或者已鉴定的。
• 残留溶剂
– 在原料药合成过程中用于制备溶液或者混悬液的有机或无机 液体，由于其一般具有已知毒性，故较易选择控制方法。
注：ICH Q3不包含对外源性污染物、多晶型和对映体杂 质的控制。
原料药中的杂质
1、化学方面 包括对杂质的分类和鉴定、报告生成、质量标准中 杂质的检查项目以及对分析方法的简要讨论。
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分析方法的验证 – 专属性
– 对于API，可根据其合成工艺，采用各步反应的中 间体（尤其是后几步反应的中间体）、立体异构体 、粗品、重结晶母液等作为测试品进行系统适用性 研究。考察分离度
– 为考察方法能否有效检测出原料药或制剂中的降解 产物，做酸、碱、氧化、光照、热、湿等条件下的 强制破坏试验。
– 必要时可采用二级管阵列检测器、质谱检测器等检 测峰纯度。
• 界定阈值：杂质应被界定的限度值。 • 报告阈值：杂质应报告的限度，即Q2B中的报告水
平。
甲磺酸奈非那韦的故事
• 甲磺酸奈非那韦：一种用于HIV治疗的抗病毒药物，1997年获 得FDA的批准，Roche公司于1998年获得其欧洲的上市权。
• Roche公司于2007年5月中旬收到6名患者的投诉存在DNA序列 异常。
主要内容
• 杂质的定义、来源和分类 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
杂质的分类（按理化性质）
• 有机杂质
– 可能会在原料药的生产过程和（或）储存期间有所增加。这 些杂质可能是已鉴定的或者未鉴定的，挥发性的或者非挥发 性的。
质量标准中杂质的质控限度
杂质的界定
• 如果可获得的数据不能界定某一杂质拟定的认可标准 ，而且当该认可标准超过了附件1所列的界定阈值时， 则必须进行进一步研究，去获得必要的数据。
• 对于某些药物，可以根据科学原理并考虑药物的类别 和临床经验，对其杂质界定阈值进行适当调整。
• 鉴定和界定判断图描述了当杂质含量超过了界定阈值 时所应考虑到的事项。
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
甲磺酸奈非那韦的故事
• Roche公司追踪调查引起该问题的原因：该原料药的 储存罐中乙醇残留所致（放置3个月EMS可达 2300ppm）
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
• 分析方法的定量限应不大于报告阈值。 • 可用各种技术测定有机杂质的含量，这些技术
包括把杂质的响应值与适当的参比对照品的响 应值比较或与药物本身的响应值比较。
分析方法的验证
• 专属性
– 指在其他成分可能共存的情况下，采用的方法能准 确测定出被测杂质的特性。
• 灵敏度
– 检测限，所用方法的检测限一定要符合质量标准中 对杂质限度的要求，最低检测限不得大于该杂质的 报告限度。
有特定的认可标准的杂质。它可以是已鉴定或未鉴 定的杂质。 • 非特定杂质：在新原料药规范（标准）中，其限度 在总认可标准中控制而不单独控制的杂质。
遗传毒性杂质研究
• Genotoxic Impurities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。
• 致突变性：与DNA相互作用产生直接或潜在的影响，使 基因突变
• 致癌性：具有致癌可能或倾向（需要长期研究！） • 警示结构特征
– 遗传毒性物质特点在很低浓度时即可造成人体遗传物质的损伤， 进而导致基因突变并可能促使肿瘤的发生。
术语
• 界定（Qualification）：是获得和评价一些数据的 过程，这些数据用于建立安全的阈值（水平），单 个的或一些已确定的杂质的含量在这个阈值下可以 确保生物安全性。
（伪晶体及无定型）。 • 潜在杂质：按照理论推测在生产或储存过程中可能产生的
杂质。其在新原料药中可能存在，也可能不存在。
术语
• 已鉴定杂质：已确证了其结构特征的杂质。 • 未鉴定杂质：未获得结构特征，仅通过定性手段（
如：色谱保留时间）来定义的杂质。 • 鉴定阈值：杂质应被鉴定的限度值。 • 特定杂质：在原料药规范（标准）中规定要检测并
2、安全性方面 对用于安全性研究和临床研究的原料药批次中不存 在或含量很低的那些杂质的界定的指南。
杂质的报告和控制 – 有机杂质
• 申报资料中应对那些在原料药中实际存在的 、含量大于鉴定阈值的杂质的结构特性进行 描述。应该注意，在模拟上市生产的批次中 ，所有出现的大于鉴定阈值的杂质应予鉴定 ；也应同样鉴定在推荐的放置条件下的稳定 性研究中发现的大于鉴定阈值的降解产物； 当某个杂质无法鉴定时，申报资料中应包括 对该杂质所进行的乙胺残留
分析方法
• 杂质对照品法 • 加校正因子的主成分自身对照法 • 不加校正因子的主成分自身对照法 • 峰面积归一化法
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
杂质的报告和控制 – 无机杂质
• 无机杂质通常按药典或其他适当的方法来检 测和定量。
• 认可标准应根据药典标准或已知的安全性数 据来制定。
杂质的报告和控制 – 溶剂
• 按ICH Q3C“残留溶剂”指导原则的要求，对原 料药生产过程中所用溶剂的残留量控制进行讨 论和申报。
• 如药典有特别要求，要按药典标准执行。
– 无机杂质 – 残留溶剂
• 降解杂质
– 在生产和贮藏期间，由于光照、温度、pH或水的作用， 和（或）直接接触容器/密封系统互相反应而导致的药物 分子发生化学变化而产生的杂质。如水解、氧化、开环 、聚合等反应产物，与药物的结构特征密切相关。
– 降解产物一定是杂质，但不是所有杂质都是降解产物； 降解杂质随着时间变化。
杂质的界定
• 杂质的界定是获得和评估一些数值的过程，这 些数值用于建立安全的阈值（水平），单个的 或某些已明确的杂质含量在这个阈值水平下是 可以确保生物安全性的。
• 申报者应对所选定的杂质限度提供包括安全性 研究在内的理由。
• 对于一个通过充分的安全性研究和临床研究的 新原料药，其中任何一个杂质的水平即被认为 是已经通过界定了的。
• 降解杂质监控
- 强制破坏试验 - 加速稳定性试验 - 长期稳定性试验
杂质的报告和控制 – 有机杂质
• 申报者应对原料药在合成、精制和储存过程中最可能产生 的那些实际存在的和潜在的杂质进行综述。该综述应建立 在对合成所涉及的化学反应、由原料药引入的杂质及可能 的降解产物进行合理地、科学地评估的基础上。可以局限 于根据化学反应以及相关条件下可能会产生的杂质进行讨 论。
创造生命的奇迹
杂质的定义
• 存在于原料药中，但其化学结构与原料药不 一样的任何一种成分；
• 任何影响药物纯度的物质；
– 有毒副作用的物质 – 本身无毒副作用，但影响药物的稳定性和疗效的
物质
原料药中的杂质
杂质的来源
• 工艺杂质
– 工艺过程中引入的杂质，包括合成中未反应完全的反应 物及试剂、中间体、副产物等
分析方法的验证 – 专属性
– 强制降解试验对于未知杂质的分离度考察目的 主要是提供关于杂质与主成分的分离情况、样 品稳定性及降解途径等重要信息。
– 试验中，应注意破坏性试验的程度，一般主成 分降解10%左右为宜。
– 也可先通过初步试验了解样品对光、热、湿、 酸、碱、氧化条件的基本稳定情况，然后进一 步调整破坏试验条件，以得到能充分反映降解 产物与主成分分离的结构和图谱。
• Roche公司经检测后证实存在污染 – 甲磺酸乙酯的浓度高于正 常水平（1-8ppm/TTC 0.6ppm），该物质可以损伤DNA并可能 会引起癌症。
• 2007年6月份即召回所有在欧洲上市的该药。 • EMA于6月强调对该药的关注，其下属欧洲人用药品委员会于8
月6日暂停了Roche公司奈非那韦的上市授权。
主要内容
• 杂质的定义、分类和来源 • 杂质的报告和控制 • 分析方法 • 分析方法的验证 • 各批次产品杂质含量的报告 • 规范中所列的杂质检查项目 • 杂质的界定 • 术语 • 基因毒性杂质
杂质的报告和控制 – 有机杂质
• 工艺杂质控制
- 高质量起始物料 - 高质量试剂 - 严格控制工艺条件 - 增加纯化步骤
规范中所列的杂质检查项目
• 原料药规范中应包括杂质检查项目。
– 特定已鉴定杂质 – 特定未鉴定杂质 – 任何不大于鉴定阈值认可标准的非特定杂质 – 杂质总量 – 残留溶剂 – 无机杂质
• 原料药规范中收载的杂质应根据拟上市生产的批次中所发现的 杂质来选择。
• 杂质认可标准应根据拟上市生产的新原料药批次测定的数据来 建立，并应为常规生产和分析上的正常变异及药物的稳定性特 性留有足够的余地。
术语
• 新原料药：先前尚无在某一地区或成员国注册的具有治疗 作用的活性部分（或为新分子体或新化学体）。它可以是 某种已获批准的药物的一种复合物、简单的酯或盐。
• 外源物质：来源于生产工艺以外的杂质。 • 杂质概况：对存在于某一原料药中的已鉴定或未鉴定杂质