普通雜質(zhì)和潛在遺傳毒性雜質(zhì)的預(yù)警識別

普通雜質(zhì)和潛在遺傳毒性雜質(zhì)的預(yù)警識別

這種藥物不是純金屬，而是在生產(chǎn)和儲存過程中引入和產(chǎn)生雜質(zhì)。由于雜質(zhì)的存在會帶來潛在的安全性風(fēng)險(xiǎn),對患者“有害無益”,需要在充分研究基礎(chǔ)上加以有效控制。其中,具有潛在致癌性的雜質(zhì),更是雜質(zhì)研究和控制的重點(diǎn)。自1996年起,ICH相繼發(fā)布原料藥雜質(zhì)研究指導(dǎo)原則(ICHQ3A)、制劑雜質(zhì)研究指導(dǎo)原則(ICHQ3B)和殘留溶劑研究指導(dǎo)原則(ICHQ3C),針對有機(jī)雜質(zhì)、殘留溶劑的研究和控制建立了全球多數(shù)國家和地區(qū)遵循的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。這些指導(dǎo)原則中也提及“對于能夠產(chǎn)生強(qiáng)的藥理活性或毒性的潛在雜質(zhì),即使其含量低于0.1%,仍然建議進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定研究”。在之后的修訂版中,還進(jìn)一步明確“要關(guān)注原料藥中的潛在遺傳毒性雜質(zhì)”,以及“對于毒性非常強(qiáng)的雜質(zhì),可能需要制定更低的限度”,但是其中并未明確闡述遺傳毒性雜質(zhì)的研究和控制問題,也未提出具體的研究原則、控制策略和限度要求由于遺傳毒性雜質(zhì)(前期也譯為“基因毒性雜質(zhì)”)在很低的濃度下即可誘導(dǎo)基因突變并導(dǎo)致染色體的斷裂和重排,因此具有潛在的致癌性,近年來廣受關(guān)注。歐盟、美國藥品監(jiān)管機(jī)構(gòu)相繼發(fā)布了遺傳毒性和致癌性雜質(zhì)的指導(dǎo)原則。在此基礎(chǔ)上,ICH也針對遺傳毒性雜質(zhì)著手制訂M7指導(dǎo)原則,目前已經(jīng)發(fā)布了草案。這些指導(dǎo)原則為遺傳毒性雜質(zhì)的確認(rèn)、研究和控制提供了指導(dǎo)性建議和技術(shù)要求。但是,由于雜質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的多樣性,對于絕大多數(shù)的雜質(zhì)而言,往往沒有充分的基因毒性或致癌性研究數(shù)據(jù),因而難以對其歸類。在缺乏安全性數(shù)據(jù)支持的情況下,這些指導(dǎo)原則采用“警示結(jié)構(gòu)”作為區(qū)分普通雜質(zhì)和遺傳毒性雜質(zhì)的標(biāo)志;對于含有警示結(jié)構(gòu)的雜質(zhì),應(yīng)當(dāng)進(jìn)行(定量)構(gòu)-型關(guān)系[(Q)SAR]預(yù)測和體內(nèi)外遺傳毒性和致癌性研究,或者將雜質(zhì)水平控制在毒理學(xué)關(guān)注閾(TTC)之下。1遺傳毒性基層事件的研究化學(xué)物質(zhì)的生物活性(包括毒性)是其自身與生物體內(nèi)的特定分子相互作用的結(jié)果。警示結(jié)構(gòu)正是起源于化合物結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系研究,尤其是化學(xué)結(jié)構(gòu)與毒理學(xué)活性之間的關(guān)系?；瘜W(xué)物質(zhì)中存在的某些功能基團(tuán)或亞結(jié)構(gòu)單元使其具備與生物體內(nèi)功能性大分子發(fā)生反應(yīng)的能力,從而表現(xiàn)出這樣那樣的生物活性。因此化學(xué)物質(zhì)的特定基團(tuán)或亞結(jié)構(gòu)對其生理活性具有提示作用;就化合物的毒性而言,更確切的說是具有“警示”作用。致癌性是目前最受關(guān)注的一類毒性反應(yīng)。20世紀(jì)80年代,Weisburger等開始根據(jù)致癌性的產(chǎn)生機(jī)制對化學(xué)致癌物進(jìn)行分類研究。目前,一般將致癌物分成兩大類:一類是遺傳毒性致癌物(genotoxiccarcinogens),通過化學(xué)鍵合直接破壞遺傳物質(zhì)產(chǎn)生致癌性,大多數(shù)的化學(xué)致癌物具有遺傳毒性;第二類是非遺傳毒性致癌物(epicarcinogens,或稱為外遺傳性致癌物),通常不與DNA發(fā)生化學(xué)鍵合作用,不對DNA產(chǎn)生直接破壞,而是通過遺傳物質(zhì)外的間接機(jī)制引起致癌作用(如促進(jìn)細(xì)胞過度增殖等),這類致癌物在致突變試驗(yàn)(如Ames試驗(yàn))中一般呈陰性結(jié)果。盡管非遺傳毒性致癌物的致癌作用機(jī)制各不相同,但遺傳毒性致癌物的作用機(jī)制卻表現(xiàn)出較高的一致性,這類物質(zhì)具有DNA反應(yīng)活性,通過與遺傳物質(zhì)發(fā)生化學(xué)鍵合引起遺傳信息的改變并產(chǎn)生致癌性。研究證實(shí),基因突變往往是此類物質(zhì)產(chǎn)生致癌性的起始步驟。1970年代,James和ElizabethMiller夫婦在研究“烷化劑”和“?；瘎钡闹掳┬缘幕A(chǔ)上,首先提出了化學(xué)致癌物具有親電性的假設(shè);后期的研究又發(fā)現(xiàn),一些本身不具有親電性的物質(zhì)(如苯胺),通過生物轉(zhuǎn)化后變成了具有親電活性的代謝產(chǎn)物,因此也具有致癌性。這些發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致了“親電性致癌論”的提出。這一理論認(rèn)為“幾乎所有的化學(xué)致癌過程都是親電活性的物質(zhì)(要么自身具有親電性,要么通過體內(nèi)代謝過程轉(zhuǎn)化為具有親電性的物質(zhì))與生物體內(nèi)的親核性物質(zhì)(如核酸、蛋白等)發(fā)生結(jié)合反應(yīng)的結(jié)果”。時(shí)至今日,對于遺傳毒性致癌物而言,這一理論仍然得到廣泛認(rèn)可,并已成為多個(gè)商業(yè)化和非商業(yè)的毒性預(yù)測軟件的理論基礎(chǔ)。所謂遺傳毒性雜質(zhì)的警示結(jié)構(gòu),是指雜質(zhì)結(jié)構(gòu)中的某些特殊基團(tuán)或亞單位。這些特殊的結(jié)構(gòu)單元具有與遺傳物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能力,一旦與遺傳物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),則會誘導(dǎo)基因突變或者導(dǎo)致染色體重排/斷裂,因此具有潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)。在Miller夫婦提出致癌物的親電性理論以后,有大量研究人員參與到化學(xué)結(jié)構(gòu)和致癌性關(guān)系的研究中,有關(guān)致癌性化學(xué)物質(zhì)警示結(jié)構(gòu)的報(bào)道日益增加。其中Ashby等總結(jié)提出了18種警示結(jié)構(gòu)的模型,并將這些結(jié)構(gòu)特征整合到一個(gè)“超級致癌物”的虛擬分子結(jié)構(gòu)中(圖1)。相對于普通雜質(zhì),致癌性雜質(zhì)特別是遺傳毒性雜質(zhì)的安全閾值較低,在很低的濃度下即可能產(chǎn)生致癌風(fēng)險(xiǎn),因此對其控制要求更加嚴(yán)格,由此給生產(chǎn)工藝和檢測手段提出了更高的要求,相應(yīng)地提高了藥品研發(fā)和生產(chǎn)控制的成本。警示結(jié)構(gòu)對于雜質(zhì)的遺傳毒性和致癌性具有提示作用,對于警示結(jié)構(gòu)的早期識別和規(guī)避有助于提高藥物研發(fā)的效率、降低生產(chǎn)和控制成本。2在一些預(yù)測軟件中的應(yīng)用Benigni等在前人研究的基礎(chǔ)上,對遺傳毒性和致癌性的警示結(jié)構(gòu)進(jìn)行了總結(jié)和歸納。其中表1為典型的遺傳毒性致癌性物的警示結(jié)構(gòu),表2為幾個(gè)常見的非遺傳毒性致癌物的警示結(jié)構(gòu)。表1和表2中匯總的警示結(jié)構(gòu)是在多個(gè)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上匯總而來[14,15,16,17,18,19],并且已經(jīng)在一些遺傳毒性和致癌性的預(yù)測軟件(如Toxtree)中有多年應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)注意,含有警示結(jié)構(gòu)并不意味著該雜質(zhì)一定具有遺傳毒性,而確認(rèn)有遺傳毒性的物質(zhì)也不一定會產(chǎn)生致癌作用。雜質(zhì)的理化性質(zhì)和其他結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(如相對分子質(zhì)量、親水性、分子對稱性/空間位阻、反應(yīng)活性以及生物代謝速率等)會對其毒性產(chǎn)生抑制或調(diào)節(jié)作用。警示結(jié)構(gòu)的重要性在于它提示了可能存在的遺傳毒性和致癌性,為進(jìn)一步的雜質(zhì)安全性評價(jià)和控制策略的選擇指明方向。例如,在ICHM7指導(dǎo)原則草案中,基于基因毒性和致癌性將雜質(zhì)分為5類,其中第3類就是沒有遺傳毒性數(shù)據(jù),但含有與原料藥本身結(jié)構(gòu)無關(guān)的警示結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)。對第3類雜質(zhì),可以選擇按照指導(dǎo)原則要求將其含量控制在可接受限度(TTC)以內(nèi),也可以選擇開展細(xì)菌致突變試驗(yàn)確定其是否具有遺傳毒性,進(jìn)而確定合理的控制策略。3警示結(jié)構(gòu)的存在藥物開發(fā)過程中,遺傳毒性和致癌性雜質(zhì)的研究和控制涉及多個(gè)學(xué)科,例如原料藥合成工藝、分析、毒理等。在這個(gè)多學(xué)科交叉的領(lǐng)域內(nèi),警示結(jié)構(gòu)承擔(dān)了連接工藝質(zhì)控、分析檢測、毒理學(xué)評估的紐帶作用。由于雜質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性特點(diǎn),多數(shù)雜質(zhì)的遺傳毒性是沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持的?；诖罅坷碚撗芯亢蛯?shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的警示結(jié)構(gòu),對于雜質(zhì)的潛在致癌性有一定提示作用。因此在進(jìn)行雜質(zhì)安全性評估和控制策略選擇時(shí),對于缺少遺傳毒性數(shù)據(jù)的雜質(zhì),警示結(jié)構(gòu)作為區(qū)分普通雜質(zhì)和“高活性”雜質(zhì)的標(biāo)志可以