基因毒性杂质(GenotoxicImpurity)

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。

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）。

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基因毒性杂质的名词解释基因毒性杂质是指能够对生物体的遗传物质DNA造成直接或间接损害的化学物质。

这些杂质可以通过不同的途径接触到人类和其他生物，例如食物、空气和水源中的污染物，或者是各类化妆品和工业产品中的添加物。

基因毒性杂质的存在和作用对人类健康和环境保护具有重要意义。

首先，基因毒性杂质的存在对人类健康构成潜在威胁。

当人类暴露在这些杂质中时，它们可能通过与DNA分子发生相互作用，造成DNA损伤、突变甚至基因组不稳定的情况。

这些破坏行为可能引发癌症、遗传性疾病和其他健康问题的发生。

例如，苯并[a]芘（B[a]P）是一种常见的基因毒性杂质，它存在于烟草烟雾和烧烤食品中。

暴露给B[a]P会导致DNA突变，可能促进肺癌和其他癌症的发展。

其次，基因毒性杂质的存在对自然环境具有潜在危害。

许多工业和农业活动产生的废水、废气和固废中可能含有基因毒性杂质，当这些污染物排放到环境中时，会对水域、土壤和大气造成污染，影响生态系统的平衡。

水生生物和陆地生物暴露在这些污染物中，可能会造成遗传毒性和种群减少。

例如，微塑料是一种常见的基因毒性杂质，它们存在于海洋中，可以被海洋生物误食，对海洋生态系统造成巨大的影响。

为了减少基因毒性杂质对人类和自然环境的危害，需要采取有效的防控措施。

首先，加强对基因毒性杂质的监测和评估，建立相应的标准和方法，确保对潜在危害物质的及时发现和识别。

其次，加强对基因毒性杂质的管理和控制，限制其在生产和消费过程中的使用。

此外，加强环境治理和垃圾处理，减少污染物的排放和扩散。

最后，加强公众的环境教育和意识提升，提高对基因毒性杂质的认知和关注，促进可持续发展和生态友好型的生产和消费方式。

总而言之，基因毒性杂质是指能够对生物体的遗传物质DNA造成直接或间接损害的化学物质。

它们对人类健康和环境保护具有重要意义。

通过加强监测和评估、管理和控制、环境治理和教育提升等方面的努力，可以减少基因毒性杂质的危害，保护人类和自然环境的健康与可持续发展。

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。

本指导原则中对杂质潜在致突变性的评估方法不适用于用于晚期癌症适应症的原料药和制剂，以及用于其它适应症但本身在治疗剂量下就具有遗传毒性，且预计可能与癌症风险增加有关的原料药。

在这些情况下，致突变性杂质不会显著增加原料药的致癌风险。

基因毒杂质控制策略案例基因毒杂质（Genotoxic Impurities）控制策略是药物开发和制造过程中的重要环节，旨在确保药物产品中基因毒性杂质的控制和限制。

以下是一个基因毒杂质控制策略的案例示例：
1. 风险评估：首先，对药物候选化合物进行综合的基因毒性风险评估。

评估包括利用体外基因毒性测试（如Ames 试验）和计算毒性预测模型，对化合物进行筛选和分类。

2. 导入限值：基于风险评估结果，制定适当的基因毒杂质导入限值。

此限值应与国际指南（如ICH M7指南）和适用的监管要求相一致。

3. 合成和纯化策略：在药物合成和纯化过程中，采取特定的操作条件和工艺控制，包括选择合成路线、溶剂使用、温度控制、反应时间和条件等，以最小化基因毒杂质的产生和残留。

4. 检测和分析：开发和验证适当的分析方法，用于检测和定量基因毒杂质的存在。

常见的分析技术包括高效液相色谱（HPLC）、质谱法（如LC-MS/MS）、核磁共振（NMR）
等。

5. 清洁验证：使用适当的清洁验证方法和程序，确保生产设备和工艺的清洁性，在不同批次之间避免交叉污染和残留。

6. 临床监控：在临床阶段，对药物进行基因毒杂质的监控和评估，以确保在实际使用中的毒性风险得到控制。

这只是一个基本的基因毒杂质控制策略案例，具体策略会因药物特性、制造过程和监管要求等因素而有所不同。

在实际应用中，需要根据具体情况制定并执行适合的控制策略，并与相关的监管机构保持合作与沟通。

基因毒性杂质NDMA之探究目录：（一）基因毒性杂质NDMA的简介：（二）欧美对基因毒性杂质NDMA的关注：（三）制药行业，有关NDMA的报道：（四）缬沙坦的合成：（五）缬沙坦可能存在的基因毒性杂质（文献综述）：（六）国内有缬沙坦原料药批文的厂家：（七）缬沙坦的单方与复方制剂：（八）因为基因毒性杂质的问题，API在欧盟暂停销售的案例：（九）欧盟公告与NDMA问题的进展；尝试回答几个问题：（一）问题1：欧美对NDMA关注和监测何时开始？（二）问题2：国内外同行，先前有没有研究过缬沙坦API中的基因毒性杂质？是否涉及NDMA？（三）问题3：在其他原料药中，是否出现过NDMA？（四）问题4：缬沙坦工艺过程中，哪一个环节可能产生NDMA？如何监测？（五）问题5：EMA先前对API出现基因毒性杂质情况的处置案例。

（一）基因毒性杂质NDMA简介：N-亚硝基二甲胺；其他名称：二甲基亚硝基胺；英文名:N-N ITROSO D I M ETHYL A MINE ；英文简称：NDMA化学结构式：CAS号：62-75-9；分子式：C2H6N2O；分子量：74.08外观：浅黄色油状液体；沸点：153°C 774 mm Hg(文献值)；密度：1.01 g/mL(lit.)溶解性：易溶于水、二氯甲烷、醇、醚等有机溶剂。

毒性分级：高毒；急性毒性：口服-大鼠LD50: 37 毫克/公斤; 腹腔-小鼠LD50: 19 毫克/公斤；应用：（1）N-亚硝基二甲胺(DMNA) 用于电解生产双组分火箭燃料1，1-二甲肼，后来由于污染严重而在美国停止使用。

（2）目前主要用于医药及食品分析等方面的科学研究。

附录：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，例如黄曲霉素类、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。

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。

基因毒性杂质什么是基因毒性杂质对于基因毒性杂质的定义主要是指：在以DNA反应物质为主要研究对象的体内/体外试验中，如果发现它们对DNA有潜在的破坏性，那可称之为基因毒性。

对没有进行体内实验的情况下，也可以根据关联系做一些相关的体外实验去评估该物质在体内的毒性。

如果没有关联评估的，体外基因毒性物质经常被考虑为假定的体内诱变剂和致癌剂。

GUIDELINE ON THE LIMITS OF GENOTOXIC IMPURITIES （EMEA/CHMP/QWP/251344/2006）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”。

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，由于在较低的剂量时机体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，我们很难从实验方面证明它的基因毒性存在一个阀值。

特别是对某些化合物，它们可以与非DNA靶点进行反应，或一些潜在的突变剂，在与关键靶位结合之前就迅速失去了毒性。

由于缺乏支持基因毒性阀值存在的有力证据，而使得我们很难界定一个安全的服用量。

所以有必要采取一个新观点：确定一个可接受其风险的摄入量。

可接受其风险的摄入量即毒理学阈值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。