化學(xué)藥物遺傳毒性雜質(zhì)的危害評估方法、可接受攝入量計算及其控制策略研究
原料藥的合成涉及反應物、試劑、溶劑、催化劑和其他加工助劑的使用,因為其中的化學(xué)反應和終產(chǎn)物降解,原料藥及制劑中會(huì )存在雜質(zhì)。
在對藥物雜質(zhì)的研究中,人們逐漸認識到有些雜質(zhì)以較低水平存在即可直接造成DNA損傷,進(jìn)而導致DNA突變,并可能因此引發(fā)癌癥。因此,為限制人暴露于潛在致突變雜質(zhì)導致額外的患癌風(fēng)險,使用細菌致突變試驗來(lái)評估雜質(zhì)致突變的可能性并指定適宜的控制策略,對保證化學(xué)藥物的安全性具有重要意義。
在對大量的致突變性/致癌性化合物的化學(xué)結構的回顧整理下,相關(guān)學(xué)者提出了給予專(zhuān)家規則的Structure Alert概念和給予統計學(xué)規則的Hypothesis概念,認為具有某些特定化學(xué)特征的藥物雜質(zhì)具有較高的致突變性潛力。
若化學(xué)藥物中不能排除具有相關(guān)結構特征雜質(zhì)的存在可能性的話(huà),則需要進(jìn)行危害評估(Hazard Assessment)并控制風(fēng)險。(關(guān)于化學(xué)藥物中遺傳毒性雜質(zhì)的識別,可參見(jiàn):化學(xué)藥物中遺傳毒性雜質(zhì)的識別及其風(fēng)險評估)
危害評估的方法
致突變性雜質(zhì)的危害評估方法主要是通過(guò)數據庫、文獻檢索、定量構效關(guān)系(Quantitative Structure-Activity Relationships, QSAR)評估以及遺傳毒性試驗等評估方法將雜質(zhì)分類(lèi),并根據相關(guān)結果對雜質(zhì)進(jìn)行后續的研究和控制。
致突變性雜質(zhì)的危害評估方法一:數據庫、文獻檢索
? 已有資料顯示雜質(zhì)是有致突變性的致癌物質(zhì),則將其歸為1類(lèi);
? 已有資料顯示雜質(zhì)有致突變性,即細菌回復突變試驗呈陽(yáng)性,或有其他與DNA反應性相關(guān)的基因突變的陽(yáng)性致突變性數據(例如,體內基因突變研究顯示陽(yáng)性),但無(wú)嚙齒動(dòng)物致癌性數據的物質(zhì),則將其歸為2類(lèi);
? 已有資料顯示無(wú)致突變性或致癌性潛在風(fēng)險的物質(zhì),則將其歸為5類(lèi)雜質(zhì)。
致突變性雜質(zhì)的危害評估方法二:定量構效關(guān)系(QSAR)評估
應用QSAR方法進(jìn)行計算機模擬,預測細菌回復突變試驗的結果時(shí),應采用兩個(gè)互補的QSAR預測方法,一個(gè)方法基于專(zhuān)家知識規則,另一個(gè)方法基于統計學(xué)。
如果兩個(gè)互補的QSAR方法預測結果均沒(méi)有警示結構,則可以認為該雜質(zhì)沒(méi)有致突變性,足以得出該雜質(zhì)沒(méi)有致突變性風(fēng)險的結論,不建議做進(jìn)一步的檢測。
QSAR模型采用的預測方法應遵循OECD制定的一般驗證原則,如確定的終點(diǎn),明確的算法,確定的應用范圍,模型適當的擬合度、耐用性和可預測性,以及機制解釋。
對計算機系統得出的任何陽(yáng)性(Positive)、陰性(Negative)、相互矛盾(Contradicted)或無(wú)法得出結論(Inconclusive)的預測結果,申請人可根據專(zhuān)業(yè)知識進(jìn)行綜合評估(Expert Review),提供進(jìn)一步支持性證據,合理論證并得出最終分類(lèi)結論。
致突變性雜質(zhì)的危害評估方法三:遺傳毒性試驗
對于應用QSAR方法評估為3類(lèi)的雜質(zhì),可以進(jìn)一步開(kāi)展細菌回復突變試驗。
如果試驗結果為陽(yáng)性,則該雜質(zhì)歸為2類(lèi);如果試驗結果為陰性,則該雜質(zhì)歸為5類(lèi)。對于歸為5類(lèi)的雜質(zhì),如果對應長(cháng)期給藥且雜質(zhì)日攝入量超出1mg,仍應考慮開(kāi)展最低篩選要求的遺傳毒性試驗(點(diǎn)突變試驗和染色體畸變試驗)。
對于致突變性(如細菌回復突變試驗)結果為陽(yáng)性的雜質(zhì),如果無(wú)法控制在可接受的攝入量,可以根據其作用機制和預期的靶器官(組織)分布,選擇合適的體內遺傳毒性試驗,或選擇合適的種屬進(jìn)行致癌性試驗,明確其體內致突變風(fēng)險或致癌性風(fēng)險,指導對其設定特定的控制限度。
基因毒性雜質(zhì)可接受攝入量的計算方法
與基因毒性雜質(zhì)可接受攝入量計算相關(guān)的有多個(gè)概念,包括TTC ( Threshold of Toxicological Concern ), AI ( Acceptable Intake ), PDE ( Permitted Daily Exposure), 不同的概念對應不同的限度計算方式。
確定遺傳毒性雜質(zhì)限度值的計算方法包括根據化合物特異性風(fēng)險評估計算,根據毒理學(xué)關(guān)注閾值計算和根據給藥周期調整計算等。
方法一:根據致癌性數據計算化合物特異性限度
如果雜質(zhì)具備足夠的致癌性數據,但無(wú)毒理學(xué)閾值,則應采用化合物特異性風(fēng)險評估方法來(lái)推導可接受攝入量。
根據導致50%腫瘤發(fā)生率的給藥劑量(TD50)線(xiàn)性外推法來(lái)計算特異性的可接受攝入量,或使用國內外權威機構公布的可接受攝入量參考值。
TD50線(xiàn)性外推法,即通過(guò)嚙齒類(lèi)動(dòng)物致癌性數據來(lái)計算雜質(zhì)的可接受攝入量,如采用TD50值的1/50000作為攝入量,即相當于終生發(fā)生腫瘤的額外風(fēng)險為十萬(wàn)分之一。
AI=TD50×BW/50000
其中BW為體重調節系數(Body Weight),一般取值50kg。
方法二:根據實(shí)際閾值計算的特異性限度
一些雜質(zhì)的毒性與劑量的反應呈非線(xiàn)性或有實(shí)際閾值,針對此類(lèi)雜質(zhì)可通過(guò)未觀(guān)察到作用劑量(No-Observed Effect Level, NOEL)或觀(guān)察到作用的最低水平(Lowest-Observed Effect Level, LOEL)為起始點(diǎn)( Point of Departure, PoD),經(jīng)各不確定性因子(Uncertainty Factor)來(lái)計算每日允許暴露量(PDE)。
PDE= PoD×BW/UFs
其中PoD為NOEL(或LOEL);
BW為體重調節系數(Body Weight),一般取值50kg;
UF為包含多個(gè)不確定因子的乘積,包括
F1為從不同動(dòng)物種屬外推到人的因子;
F2為個(gè)體差異因子,可進(jìn)一步細分為PK因子和PD因子;
F3為根據毒性研究的暴露周期采用的調整因子;
F4為根據毒性嚴重情況采用的調整因子;
F5為根據PoD的選擇采用的調整因子,確認為NOEL時(shí)一般為1,確認為L(cháng)OEL時(shí)可根據不良反應的嚴重程度、出現比例等進(jìn)行調整,最高可以為10;
方法三:根據毒理學(xué)關(guān)注閾值(TTC)計算限度
對于無(wú)毒理學(xué)研究數據的雜質(zhì)可采用TTC計算可接受攝入量,TTC定義了未經(jīng)研究的化學(xué)物質(zhì)在致癌性和其他毒性風(fēng)險可忽略時(shí)的可接受攝入量。
該理論認為,在人的整個(gè)生命周期(70年)內,對于有警示結構或明確有致突變性的雜質(zhì),每天攝入量不高于1.5μg,對應理論上額外增加的患癌風(fēng)險不超過(guò)十萬(wàn)分之一。
TTC限度可通用于大部分藥物作為可接受攝入量的默認值。已知致突變性致癌物的標準風(fēng)險評估是假定致癌風(fēng)險隨著(zhù)累積劑量的增加而增加,終生以低劑量持續給藥的致癌風(fēng)險與相同的累積劑量平均分配在較短給藥時(shí)長(cháng)內的致癌風(fēng)險等同,在研發(fā)期間和上市后給藥時(shí)間短于終生(less than lifetime, LTL)的暴露雜質(zhì)可以有更高的可接受限度,并不導致更高的安全性風(fēng)險。
在早期研發(fā)階段,將可接受風(fēng)險設定為理論計算患癌風(fēng)險增加約百萬(wàn)分之一;在研發(fā)后期及上市后,在確認了主成分風(fēng)險獲益比的情況下,可將可接受風(fēng)險設定為理論計算患癌風(fēng)險增加約十萬(wàn)分之一。
需注意,LTL方法可以應用于基于TTC或化合物特異性AI限度,但不宜用于根據PDE公式計算的控制限度。
遺傳毒性雜質(zhì)的控制策略
控制策略是一套基于對當前產(chǎn)品和工藝的理解而制定的有計劃的控制方法,用以保證工藝性能和產(chǎn)品質(zhì)量。
構建適宜控制策略的基礎是全面理解原料藥生產(chǎn)工藝相關(guān)的化學(xué)信息、制劑生產(chǎn)工藝以及原料藥和制劑的整體穩定性。原料藥中遺傳毒性雜質(zhì)的控制有以下四種可能的方法:
遺傳毒性雜質(zhì)的控制方法1:
原料藥質(zhì)量標準中包含雜質(zhì)檢測項,采用合適的分析方法將雜質(zhì)控制在可接受限度以?xún)?。此控制方式在至?個(gè)連續的中試批次或3個(gè)連續的生產(chǎn)批次下,相關(guān)雜質(zhì)均低于可接受限度的30%,可考慮進(jìn)行定期確認性檢測。
遺傳毒性雜質(zhì)的控制方法2:
在起始物料或中間體的質(zhì)量標準中包含雜質(zhì)檢測項,或作為過(guò)程控制項,采用合適的分析方法將雜質(zhì)控制在可接受范圍內。
遺傳毒性雜質(zhì)的控制方法3:
在原料、起始物料或中間體的質(zhì)量標準中對雜質(zhì)進(jìn)行檢測,或進(jìn)行過(guò)程控制,制訂一個(gè)高于原料藥中該雜質(zhì)可接受限度的標準,使用合適的分析方法并結合對雜質(zhì)去向和清除的認知,及相關(guān)的工藝控制,保證原料藥中的雜質(zhì)的水平低于可接受限度而無(wú)需在后續工藝中再行檢測。
遺傳毒性雜質(zhì)的控制方法4:
明確工藝參數及其對殘留雜質(zhì)水平(包括去向和清除知識)的影響,確信原料藥中的雜質(zhì)水平將會(huì )低于可接受限度,則建議無(wú)需對該雜質(zhì)進(jìn)行分析檢測(即不需要將雜質(zhì)訂入任何質(zhì)量標準中)。
? 需要注意,對于方法2和方法3,周期性檢測控制策略被接受的可能性較低,且由于近年以來(lái),審評機構對遺傳毒性雜質(zhì)的關(guān)注日益提高,控制方法4需要更深入的理論分析以及試驗數據的支持。
當前藥物安全性問(wèn)題日益受到監管機構更多關(guān)注,對化學(xué)藥物進(jìn)行完整的雜質(zhì)譜研究和充分的雜質(zhì)控制是通過(guò)審評審批的前提條件,對潛在遺傳毒性雜質(zhì)的研究要經(jīng)過(guò)完整的識別、評估和評價(jià),在充分理解當前工藝水平和產(chǎn)品性質(zhì)的基礎上,制定科學(xué)和充分的控制策略,保證和提高藥品質(zhì)量。
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