EMEA《遗传毒性杂质限度指导原则》介绍

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）和采用不确定因子。
即使对能与DNA分子发生反应的化合物，由于低剂量时有多种有效的保护机制存在，而不能将高剂量下的影响以线性方式外推到很低的（人）暴露水平。不过，目前要用实验方法证明某诱变剂的遗传毒性阈值仍然非常困难。所以，在缺乏恰当的证据支持遗传毒性阈值存在的情况下，确定安全剂量很困难，因此非常有必要采用一个可接受风险的暴露水平概念。
4. 推荐
正如Q3A指导原则所述，根据合理的化学反应机理分析，在新的原料药合成、纯化和贮存过程中很有可能产生实际的和潜在的杂质。依据现有的“可能引起遗传毒性的结构”数据库，潜在的遗传毒性杂质应能被确认。如果潜在的杂质含有可引起遗传毒性的结构单元，该杂质应考虑进行遗传毒性试验（一般是细菌回复突变试验）（Dobo等，2006）。虽然Q3A指导原则认为这些研究采用含有那些需控制杂质的原料药进行是可行的，但用分离出来的杂质进行这些研究更恰当，也是高度推荐的方法。
根据以上论述，遗传毒性杂质可以归纳成以下两类：
有充分阈值相关机理证据（实验）的遗传毒性化合物
无充分阈值相关机理证据（实验）的遗传毒性化合物
4.1 有充分阈值相关机理证据的遗传毒性化合物
非线性或阈值明确的剂量效应关系的遗传毒性机理包括：与细胞分化过程中纺锤体相互作用；拓扑异构酶抑制；DNA合成抑制；过度的防御机制；代谢过度和生理性干扰（如诱导红血球生成，高体温和低体温）。
有明确遗传毒性阈值的化合物，不产生遗传毒性风险的暴露水平可以被确定，方法可参照Q3C“杂质指导原则”中二类溶剂的限度确定方法。该方法可计算 “每日最大允许暴露量”（PDE），数据来源于 “不确定因数”动物研究中的NOEL（未观察到效果的最低水平）或观察到效果的最低水平（LOEL）。
4.2 无充分阈值相关机理证据的遗传毒性化合物
对于此类遗传毒性杂质，研究应包括药学和毒理学评估。总之，如果杂质无法避免，药学方面的控制应遵循“合理可行的最低限量”原则（ALARP原则）。符合ALARP原则的杂质水平再经毒理学方面的进一步评估，以验证其合理性（见决策树和以下章节）。
4.2.1 药学方面评估
如果涉及潜在遗传毒性杂质，那么申请材料应提供对杂质的特别讨论资料（见Q3A（R））。
还需提供处方和制备工艺研究资料。合成工艺和杂质研究部分应分析所有的化学物质，包括用到的试剂、中间体、副产物，已知遗传毒性和/或致癌性物质（如烷化剂）。值得关注的是，虽然有些含有“可能引起遗传毒性的结构” （alerting structure）的反应试剂与最终活性物质并没有共同结构，但也要考虑它们的遗传毒性。如果有可能，应该对它们进行一些替代研究。
充分的替代研究资料包括替代的合成路线和制剂处方，不同的起始原料等。比如，应证明具有遗传毒性和/或致癌性的结构在化学合成中（如烷化反应）是必需的。
如果遗传毒性杂质在原料中不可避免，则应该采取适当的技术（如纯化步骤）降低该杂质的含量，以满足安全性要求，或符合“合理可行的最低限量”原则。药学评估还应包括反应中间体、反应试剂等的化学稳定性研究。
杂质检查和定量应该用经过验证的合理的方法进行。
4.2.2 毒理学评估
鉴于在没有明确阈值的前提下定义安全暴露水平（零风险）是不可能的，且完全排除原料药中的遗传毒性杂质经常是很难的，所以有必要提出一个“可接受风险水平”（acceptable risk level）的概念，比如估算一个“每日最大暴露量”值，低于该暴露量时就可以忽略其对人体健康的风险。
“可接受风险”概念源自Q3C杂质指导原则注释“I类残留溶剂”的附录3。然而，应用这些方法必须能获得足够多的长期致癌性研究数据。
大多数情况下，遗传毒性杂质的毒理学评估只是局限于杂质的体外研究（如Ames试验，染色体畸变试验），但这些方法并不适用于确定杂质可接受的摄入水平。也就是说，根据体外数据（如Ames试验）计算杂质的“安全系数（safety multiples）”、进而确定可接受的限度，是不合适的。此外，用含有较低（ppm级）杂质水平的原料药研究其致癌性和遗传毒性，即使得出阴性结果也不足以确保该杂质限度的合理性，因为这种试验方法缺少必要的灵敏度。有些具有很强致突变性和致癌性物质与原料药一起进行试验时，因为在非常低的暴露水平情况下，很有可能因为低于检测限而无法检出。所以，如果认识到含量非常低的遗传毒性杂质不存在“不可接受的风险”（unacceptable risk），那么可以采取实用的方法来控制该杂质。
4.2.3 毒理学担忧阈值（TTC）应用
“毒理学担忧阈值”用于定义那些不会产生显著致癌性或其他毒性作用、但又未明确研究的化合物的“常见暴露量”（common exposure level）（Munro等，1999）。该TTC估计值是1.5μg/人/日。TTC概念最早来源于FDA关于食品添加物的“规定阈值”（a threshold of regulation）（Rulis 1989），该阈值根据对致癌性数据库中343种致癌物质的分析结果得出。随后该数据库扩大到700多个致癌性物质，这种分析结果不断得到重复验证。当致癌性物质按概率计算致癌风险达到百万分之一的上限时（“事实上的安全剂量”），估算此时的暴露水平（µg/人）。对于含有“可能引起遗传毒性结构” 的化合物，其TTC应严格10倍（0.15µg/日）（Kroes等，2004）。然而，用TTC评估原料药中的遗传毒性杂质限度，1.5µg/日（相当于10万分之一的患癌风险）是可以接受的。应该承认，基于TTC值控制遗传毒性杂质是非常保守的，因为这只是根据从产生50%肿瘤发生率（TD50）到百万分之一发生率的剂量推测得到的，而且TD50数据是用最敏感的动物和最敏感的部位研究得到的（几个“最坏条件”假设）（Munro等）。
有些化合物即使摄入量低于TTC，其遗传毒性也是很强的，因此应归为高致癌风险化合物（Cheeseman等，1999）。这些高致癌性物质包括黄曲霉素类、N-亚硝基物和偶氮类化合物，不适用TTC方法。这类化合物的风险评估需采用专门的毒性数据。
某些情况下TTC值高于1.5µg/日也是可以接受的，如短期用药；用于治疗威胁生命疾病的药物；或人的存活期少于5年；或该杂质是已知物质，人体从其他途经（如食物）获得的暴露量远远高于药物途经。如果遗传毒性杂质本身就是重要的代谢物，那么该杂质可以根据代谢物的可接受限度进行控制。
遗传毒性杂质的浓度限度根据以下公式计算：
浓度限度（ppm）=
对于有确切毒性数据（长期毒性研究）的致癌性物质不宜使用TTC概念，应进行特定化合物风险评估。
应强调，TTC是一个实用性的风险控制方法，是按概率方法学估算的。比如按这一概念，如果未知致癌性遗传毒性杂质的摄入量低于TTC值，那么就可以保证患癌风险控制在十万分之一之内。当然，TTC概念并不能确保绝对无风险。

1)结构上与高致癌性物质有关的杂质（见正文）不能采用TTC法。
2)如果有致癌性数据：摄入量超过10-5患癌风险吗？
3)具体情况具体分析，包括用药时间长短、适应症、患者人群等（见正文）。
*) 缩写：NOEL/UF-未观察到效果水平/不确定因素
PDE-每日最大允许暴露量，TTC-毒理学担忧阈值

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