基因毒性杂质的评估与控制教程文件

1、基因毒性杂质的评估与控制目录/Contents0102030405背景及概述官方指南基因毒性杂质的评估基因毒性杂质的控制举例分析TWO官方指南2072020CPMP发布Position paper on the limits of genotoxic impuritiesCFDA修订药物遗传毒性研究技术指导原则用于指导和规范药物遗传毒性研究。ICH M7公布，总结构效关系（Q）SAR和毒 理 学 关 注 阈 值（TTC）评估。EMA率先开始关注基因毒性杂质（磺酸酯类化合物）。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。一、法规速览2000200220

2、0420062008201720182019EMA发布基因毒性杂 质 限 度 指 南 （草案），首次提出毒理学关注阈值（TTC）限度。国家药典委员会遗传毒性杂质控制指导原则（征求意见稿）。FDA发布原料药和成品药中遗传毒性和致癌性杂质推荐方法CHMP安全工作组发布Q&A，提出决策树。2006年颁布基因毒性杂质限度指南2010年发布遗传毒性杂质限度指导原则问答EMA为限制新活性物质中的基因毒性杂质提供了解决问题的框架和具体方案。新药必须进行基因毒性杂质分析对于现有药品，不强制进行基因毒性杂质分析评估对已上市产品进行化学合成变更或仿制药上市前，需对合成路线、过程控制、杂质概括评价并与现有产

3、品对比，以确定未引入新的或更高水平的基因毒性杂质2008年签发原料药和成品药中遗传毒性和致癌性杂质，推荐方法FDA内容和EMA指南基本一致，主要包括：原料药和制剂中的基因毒性杂质生成的预防办法基因毒性杂质的分析方法、处理方法和减少方法上市申请和临床研究申请的可接受限度草药、原料药和制剂中基因毒性杂质评估指南二、官方指南：EMA及FDA适用于适用范围 研发期间和上市申报期间的新原料药和新制剂提供指南 已上市药物的批准后申报以及之前已经批准上市的制剂中的同样原料药生产的另一制剂新上市申报：1）原料药合成变更，导致产生新杂质或已有杂质可接受标准增加；2）配方变更、组分变更或生产工艺变更，导致产生新的

4、降解产物或已有降解产物可接受标准增加；3）指征变更或给药方案变更，导致可接受癌症风险水平受到重大影响 药物合成中首次使用的辅料不适用于 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；放射药物；发酵产品；草药制品；动物或植物来源的粗品 ICH S9中所定义的晚期癌症用原料药和制剂 已上市药物中使用的辅料、调味剂、着色剂和香料 药物包材中的可浸出杂质三、ICH M7（适用范围）四、ICH M7（上市产品应考虑的问题）范围：包括合成路线、试剂、溶剂、工艺条件发生变更时，诱变性杂质对潜在风险影响的评估需评估：受变更影响有新的诱变性杂质产生；受变更影响的步骤中已知诱变杂质含量升高；上游步骤

5、中的已知诱变性杂质升高不建议评估：不受变更影响的杂质不需评估：原料药、中间体或起始物料的生产场所发生变更；原料药供应商发生变更范围：涉及制剂（如：成分、生产工艺、剂型）变更时需评估：所有新的诱变性降解物；已有诱变性降解产物更高的可接受标准不建议评估：原料药未发生变更不需评估：制剂生产场所变更已上市药品临床应用变更拒收情节包括：重新评估诱变杂质限度时1.临床使用剂量增加2.用药时长显著增加3.病情严重或危及生命的病患状态下采用较高可接受摄入量，变为不那么严重的病患情况后，原有的杂质可接受摄入量不再适当4.使用新的给药途径5.扩大使用患者群包括孕妇和（或）小儿上市产品已建立其总体控制策略和质量标准

6、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、评估内容来源评估内容存在判断分类评估二、杂质来源生产设备及包材引入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，辅料杂质工艺杂质降解杂质环境污染杂质来源加速试验、长期试验、光降解、强制降解试验三、基因毒性杂质识别实际杂质潜在杂质工艺杂质API中实际观察到ICH Q3A报告限（0.05%）工艺杂质1）合成API过程：起始物料，中间体，化学试剂2）风险评估可能带入API中的，存在于起始物料，中间体中已识别的杂质，以及合理机理预测产生的副产物（对于工艺早期杂质携带入API的风险可忽略

7、，但要提供基于风险论证的表明哪步后应该评估杂质的潜在突变性）3）对后工艺引入的起始物料，评价起始物料合成最后一步的潜在基因毒性杂质降解杂质长期稳定性试验，API中观察到ICH Q3A报告限降解产物1）长期稳定性试验，API中预期可能产生的降解物2）加速稳定性试验，API中产生ICH Q3A鉴定限降解物3）光稳定性试验产生的降解物4）强降解试验获取的降解物信息四、潜在杂质存在性评估API中潜在杂质存在风险API中杂质残留风险评估考量：1）化学稳定性；2）理化性质：挥发性，水/脂溶性溶解性，极性，pH-依赖电离性；3）杂质产生/使用步骤；4）杂质到API之间的工艺化学反应和纯化性质API中存在风险

8、可忽略杂质在API中存在的风险程度危害程度评估不确定忽略风险五、杂质残留风险评估考量代码到API步骤反应活性溶解性挥发性电离性消除因子/步总消除因子清除原理GTI31-1001-10(100)1-105XXX2XXXX1XXXXXx,xxx,xxx基毒杂质清除因子计算表参考文献： Teasdale A, Elder D, Chang S-J, et al. Risk assessment of genotoxic impurities in new chemical entities: strategies to demonstrate controlJ. Org Process Res De

9、v, 2013, 17: 221-230.六、警示结构七、毒理数据危害程度评估毒理数据获取 The Carcinogenic Potency Database （CPDB） 联合国粮农组织/世界卫生组织食品添加剂专家委员会评价（JECFA） 加利福利亚州65号提案（安全饮用水和有毒物质强制法令） 全程欧洲化学品管理局（ECHA）序号名称简称1Toxicological Data NetworkTOXLINE2Toxicology Literature OnlineTOXLINE3U.S.Food and Drug AdministrationFDA4National Instirute for

10、 HealthNIH5Developmental and Reproductive Toxicology databaseDART6EPA Integrated Risk Information System (IRIS)EPAIRIS7International Agency for Research on CancerLARC8National Center for Biotechnology InformationNCBI(PubMed)9National Toxicology ProgramNTP毒理学实验毒理学计算软件毒理学数据库已有文献报道 毒理学数据库危害程度评估数据库数据库特点

11、特点ATSDR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CCRIS公开，包括化学致癌物、结构及试验数据，19852011 阶段研究CPDB公开，19802011，致癌性数据库DSSTox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ECHA公开，欧洲化学品信息EX Pub商用，包括Gene-Tox 和CCRISGene-Tox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IARC公开，美国国立癌症研究所IPS INCHEM公开，国际化学品安全性项目总结IRIS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

12、反应关系评价ISSCAN公开，化学致癌物，包括结构及试验数据JECDB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)Leadscope商用，遗传毒性及致癌性数据MultiCASEQSAR 模型练习数据，包括FDA，GENETOX，NTP，CCRIS and IARC 等公开及受知识产权 保护的致突变性及致癌性数据NTP公开，美国国家毒理研究计划PAN公开，杀虫剂数据库Pharma Pendium商用，FDA 及EMA 批准文件中的毒性数据RTECS商用，包括3 724 种化合物的10 517 项致癌性研究及13 343 种

13、化合物的46 385 项致突变性研究。ToxNet /ChemID Plus公开，来自CCRIS，GENE-TOX，CPDB 的信息TRACE from BIBRA商用，来自毒理及营养学杂志、官方及监管部门发表文章及评价信息VITIC from LhasaLimited商用，15 000 项致癌试验及95 000 项Ames 结果，包括美国国立癌症研究所( IARC) ，欧洲化学品管理局( IUCLID) 及美国国家毒理研究计划( NTP) 的信息八、软件模拟危害程度评估QSAR 供应商QSAR 工具方法学1. Lhasa Limited (UK) a. Derek NexusRule （专家

14、规则） b. Sarah NexusStatistical （统计学）2. MultiCASE Inc (USA) c. CASE Ultra statistical-basedStatistical d. CASE Ultra rule-basedRule3. Leadscope Inc (USA) e. Leadscope statistical-basedStatistical f. Leadscope rule-basedRule 4. Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri IRCCS (Italy) g. CAESARStat

15、istical h. SARPYRule i. KNNStatistical5. LMC - Bourgas University (Bulgaria) j. TIMES_AMESRule6. Istituto Superiore di Sanita (Italy) k. ToxtreeRule7. Prous Institute (Spain) l. SymmetryStatistical8. Swedish Toxicology Science Research Center(Sweden)m. AZAMESStatistical9. Fujitsu Kyushu Systems Limi

16、ted (Japan)n. ADMEWORKSStatistical10. IdeaConsult Ltd. (Bulgaria)o. AMBITStatistical11. Molecular Networks GmbH and Altamira LLC (USA)p. ChemTuneToxGPSStatistical12. Simulations Plus, Inc (USA)q. MUT_RiskStatistical以专家规则为基础和以统计学为基础的互补模拟系统：九、软件评估结果及Ames试验危害程度评估软件结果同为阴性，则可判断杂质无基因毒性软件结果一个为阴性，一个不确定，则可由专

17、家来评估软件评价结果不一致，保守评判为阳性，除非有足够数据推翻这一阳性结果若得出阳性结果，则需要进行Ames试验试验结果十、基因毒性杂质分类分类定义拟定控制措施第一类已知诱变致癌性控制不高于化合物可接受限度第二类已知具有诱变性，致癌性未知（细菌诱变呈阳性，无啮齿动物致癌数据）控制不高于可接受限度（适当的TTC）第三类警示结构，与原料药结构无关，无诱变性数据控制不高于可接受限度（适当的TTC）或检测细菌诱变含量：非诱变性=第五类诱变性=第二类第四类警示结构，与原料药有相同的警示结构（例如，工艺中间体），同样的警示结构经测试为无诱变性与非诱变性杂质同等对待第五类无警示结构，或警示结构具有充分的数据

18、证明其不具备诱变性和致癌性与非诱变性杂质同等对待TD5050%肿瘤发生率，其数据是用最敏感的动物和最敏感的部位研究得到的。毒理学关注阈值（TTC）在人的一生（70岁）中，每天摄入1.5微克的基因毒性杂质，其致癌风险是可以接受的（一生中致癌风险小于十万分之一）该数值是根据从产生TD50到十万分之一致癌率的剂量线性推导而得十一、关于限度的相关概念十二、限度计算举例根据TD50计算根据TTC计算根据数据库查询环氧乙烷TD50值为21.3mg/kg/天（大鼠）和63.7mg/kg/天（小鼠）对可接受的摄入量计算，大鼠数据被采用（更保守的数据） 导致十万分之一致癌率的剂量： TD50/50000=21.

19、3/50000=0.42微克/kg 人体每日总剂量： 0.4250=21.3微克/天限度=TTC/每日用药总剂量TTC应用适用于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年该杂质是已知物质，人体从其他途径（如食物）获得的量远远高于药物途径若基因毒性杂质是重要的代谢产物，那么该杂质可以根据代谢物的可接受限度进行控制有确切毒性数据的，按其毒性数据进行评估（例如：TD50、PDE数值）TTC应用不适用于TTC估计值是根据对致癌能力数据库中343种致癌物质（该数据库已扩大到700多个致癌性物质）的分析结果得出一般用于长期治疗用药物中的诱变性杂质（10年），且不会产生显著致癌性或其他毒性作用

20、，但未明确研究的化合物的“常见暴露量”任何杂质低于这个阈值，不需要进行基因毒性和致癌性的进一步安全确定（FDA）对于含有“可能引起基因毒性的警示结构”的化合物，其TTC更适合于严格10倍（EMA，FDA）十三、TTC的应用（EMA和FDA）十四、可接受摄入量可接受摄入量（AL）：通过从给定的50%肿瘤发生率（TD50），简单线性外推到十万分之一发生率（终生暴露情况下），每日可以接受的摄入量。假定癌症风险随给药量累积而增加，对已知致癌物的标准风险评估，终生以低剂量持续给药与短期内大量给药具有同样的风险如果给药是间歇性的，那么可接受的日摄入量应根据给药总天数计算。例如：两年期间每周服药一次（104

21、个服药天数），则其可接受日摄入剂量为20微克。治疗期1个月1-12个月1-10年10年-终生日总摄入量（微克/天）12020101.5表：临床研发阶段和上市阶段终生暴露下可接受摄入量数值（根据TTC）十五、含有多个基毒杂质限度（EMA问答）治疗期1个月1-12个月1-10年10年-终生日摄入量（微克/天）12020101.5API中存在一个以上的结构不相关的基因毒性杂质，每个基因毒性杂质均按TTC处理结构相似、作用模式一致，具有相同的分子靶向的基因毒性杂质，其杂质总和按TTC处理当API质量标准中有两个2类或3类杂质时，单个诱变杂质限度如下：当API质量标准中有三个或更多2类或3类杂质时，总诱

22、变杂质限度如下：治疗期1个月1-12个月1-10年10年-终生总的日摄入量（微克/天）12060305本节小结危害程度评估FOUR基因毒性杂质的控制一、控制策略属性控制 过程控制 起始物料质量标准控制 溶剂质量标准控制 中间体质量标准控制 原料药质量标准控制参数控制 对质量关键工艺参数涞说在已证明的可接受范围内的操作 与关键质量属性相联系的质量工艺参数工序控制 设备设置 装备构造 加料顺序 试剂与溶剂选择根据ICH Q8，控制策略分为三类控制：二、工艺杂质的控制危害程度评估方法方法1：原料药质量标准中控制在可接受限度以下：原料药质量标准中控制在可接受限度以下 至少连续6批中试或连续3批放大检出

23、低于限度30%以下，可定期检测。方法方法2：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下；：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下；方法方法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：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，原料药中杂质在可接受限度的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：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）。可接

24、受限度以下，不需检测（不定入任何标准）。 理化性质如反应活性、溶解性、挥发性、电离度等分析。 适用于本质上来说不稳定的杂质（亚硫酰氯等）以及在合成路线早期引入但已被有效清除的杂质。三、控制举例危害程度评估中间体X到API仅两步之遥，杂质A在中间体X中可常规检测到，杂质A是稳定的，并会在API中残留。在实验室进行了杂质A在中间体X中不同浓度的加标试验研究。结果表明，即使杂质A在X中的浓度达1%，杂质A在API中也能被清除至30%的TTC浓度因为中间体X至API仅两步之遥，以及杂质A在X比较高，工艺上除去杂质A的能力已经在另外的多个中试规模得到了证实，中试结果表明API中杂质A30%的TTC浓度因

25、此，控制杂质A在中间体X在1.0%的可接受限度时合理的。没有必要将杂质A列在API的质量标准中四、控制方法需考虑的问题危害程度评估考虑一在较后合成的步骤中引入杂质采用方法1考虑二考虑四采用第3、4种方法时，需要提交分析数据来支持不能采用第3、4种方法时，申报资料中应包括原料、起始物料或中间体质量标准对杂质进行的检测， 或中控（方法2）或原料药（方法1）在可接受限度水平所进行的测试。如果各种控制措施仍不能将诱变性杂质的水平降低至可接受限度以下，可以根据风险/利益分析来制订一个更高的限度考虑三五、定期检测需要考虑的问题危害程度评估定期检测，间隔检测或定期确认性测试：不需要对每批均进行放行例行检测检测结果显示变性杂质的水平无法符合定期检测所建议的可接受标准时，药品生产商需立即实施全检，至找出超标的原因、实施纠