药物中磺酸酯类基因毒性杂质研究进展

２０１８年１０月Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１０Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１８ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ９５２～９６１专论与综述ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１１２３．２０１８．０５００４∗收稿日期：２０１８⁃０５⁃０３∗通讯联系人．Ｔｅｌ：[phone]，Ｅ⁃ｍａｉｌ：[e-mail]．基金项目：中国科学院药物创新研究院自主部署科研项目（ＣＡＳＩＭＭ０１２０１６３０１１）．Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｔｅｍ：ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓｆｏｒＩｎｎｏｖａｔｉｖｅＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＰｒｏｊｅｃｔ（Ｎｏ．ＣＡＳＩＭＭ０１２０１６３０１１）．药物中磺酸酯类基因毒性杂质研究进展刘雪薇１，２，　厉　程３，　韩海云１，　张文鹏１，２，　陈东英１，２∗（１．中国科学院上海药物研究所，上海２０１２０３；２．中国科学院大学，北京１０００４９；３．上海药品审评核查中心，上海２０１２０３）摘要：该文概述了近１０年来有关药物中基因毒性杂质监管指南的完善历程与相关检测方法的研究进展。介绍了基因毒性杂质从早期的完全避免到目前的阶段化毒理学关注阈值（ＴＴＣ）的风险控制理念以及各主流监管机构的具体要求。作为一类重要的基因毒性杂质，磺酸酯主要来源于磺酸及衍生物与低级醇（如甲醇、乙醇、异丙醇等）之间发生的副反应，具有化学结构类型多样化的特点。该文较为详尽地介绍了磺酸酯的形成机理和文献所采用的液相色谱法和气相色谱法，并对色谱方法的选择、预处理方式、衍生化方法及相应痕量水平的灵敏度和回收率等进行了评述。由此期望为合理控制药物中磺酸酯类基因毒性杂质，为保证药物的质量安全性提供有益的指导意见。关键词：基因毒性杂质；磺酸酯；控制策略；色谱方法；综述中图分类号：Ｏ６５８　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１０００⁃８７１３（２０１８）１０⁃０９５２⁃１０ＡｄｖａｎｃｅｓｏｎｇｅｎｏｔｏｘｉｃｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｏｆｓｕｌｆｏｎａｔｅｅｓｔｅｒｓｉｎｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓＬＩＵＸｕｅｗｅｉ１，２，ＬＩＣｈｅｎｇ３，ＨＡＮＨａｉｙｕｎ１，ＺＨＡＮＧＷｅｎｐｅｎｇ１，２，ＣＨＥＮＤｏｎｇｙｉｎｇ１，２∗（１．ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｔｅｒｉａＭｅｄｉｃａ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０３，Ｃｈｉｎａ；２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｈａｎｇｈａｉＣｅｎｔｅｒｆｏｒＤｒｕｇＥｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｏｆｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｇｅｎｏｔｏｘｉｃｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｉｎｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓｉｎｔｈｅｌａｓｔｄｅｃａｄｅ．Ｉｔｏｕｔｌｉｎｅｓａｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｇｅｎｏｔｏｘｉｃｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｆｒｏｍｓｔｒｉｃｔａｖｏｉｄａｎｃｅｔｏｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｌｙａｃｃｅｐｔｅｄｃｏｎｃｅｐｔｏｆｔｈｒｅｓｈｏｌｄｏｆｔｏｘｉｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｃｅｒｎ（ＴＴＣ），ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｒｉｓｋｃｏｎｔｒｏｌｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｓｐｅｃｉｆｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｉｍｉｔｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｒｅｑｕｉｒｅｄｂｙｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔａｄｍｉｎｉｓｔｒａ⁃ｔｉｖｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｙａｇｅｎｃｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓＵ．Ｓ．ＦｏｏｄａｎｄＤｒｕｇＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ（ＦＤＡ），ＥｕｒｏｐｅａｎＭｅｄｉ⁃ｃｉｎｅｓＡｇｅｎｃｙ（ＥＭＡ）ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎｈａｒｍｏｎｉｓａｔｉｏｎｏｆｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅ⁃ｍｅｎｔｓｆｏｒｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓｆｏｒｈｕｍａｎｕｓｅ（ＩＣＨ），ｅｔｃ．Ｓｕｌｆｏｎａｔｅｅｓｔｅｒｓ，ａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｌａｓｓｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌｇｅｎｏｔｏｘｉｃｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ，ａｒｅｕｓｕａｌｌｙｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｓｉｄｅ⁃ｒｅａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄｓｏｒｔｈｅｉｒｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｌｏｗｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｓｓａｌｃｏｈｏｌｓ，ｓｕｃｈａｓｍｅｔｈａｎｏｌ，ｅｔｈａｎｏｌ，ａｎｄｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｇｓｕｌｆｏｎａｔｅｅｓｔｅｒｓａｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｗｉｔｈｄｉｖｅｒｓｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｓｕｌｆｏｎａｔｅｅｓｔｅｒｓａｎｄｖａｒｉｏｕｓｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｍｈａｖｅｂｅｅｎｓｃｈｅｍａｔｉｃａｌｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ａｄｅｔａｉｌｅｄｓｕｍｍａｒｙｈａｓｂｅｅｎｇｉｖｅｎｆｏｒｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｓｉｎｇｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇ⁃ｒａｐｈｙ（ＨＰＬＣ）ａｎｄｇａｓｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＧＣ）ｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｒａｃｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｓｕｌｆｏｎａｔｅｅｓｔｅｒｓｉｎｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｗｅｈａｖｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｏｐｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅ　第１０期刘雪薇，等：药物中磺酸酯类基因毒性杂质研究进展ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃｍｅｔｈｏｄｓ，ｓａｍｐｌｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ａｎｄｄｅｒｉｖａｔｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｅａｃｈｍｅｔｈｏｄ’ｓｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｙａｔｔｒａｃｅｌｅｖｅｌ．Ｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗｉｎｔｅｎｄｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｕｌｆｏｎａｔｅｅｓｔｅｒｓｉｎｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｉｒｃｌｉｎｉｃａｌｓａｆｅｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅｎｏｔｏｘｉｃｉｍｐｕｒｉｔｙ；ｓｕｌｆｏｎａｔｅｅｓｔｅｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ；ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃｍｅｔｈｏｄ；ｒｅｖｉｅｗ　　基因毒性杂质是指在药物中以痕量水平存在，能够和ＤＮＡ发生反应诱导ＤＮＡ损伤，导致基因突变并有可能诱发癌症的杂质［１，２］。与药物中其他类型的杂质相比，基因毒性杂质具有在极低暴露水平下即能导致严重毒性的特点，因此对用药的安全性造成严重的威胁。磺酸酯是一类潜在的基因毒性杂质，通常来源于药物合成中磺酸或者其衍生物，如磺酰氯、磺酸酐和低级醇溶剂（如甲醇、乙醇、异丙醇等）之间发生的副反应。由于磺酸盐药物应用非常广泛且其在合成中不可避免地会用到低级醇，使得磺酸酯在药物中的残留风险较为常见，因而备受人们关注。本文将首先对基因毒性杂质相关的监管法规进行梳理，进一步对磺酸酯类基因毒性杂质的形成机理，控制策略以及相关的分析方法进行综述。１　基因毒性杂质监管理念的演变　　针对基因毒性杂质给用药带来的安全隐患，各国监管机构的监管理念主要经历了由追求完全避免、合理降低再到风险评估３个主要发展历程［３，４］。　　欧洲药品管理局（ＥｕｒｏｐｅａｎＭｅｄｉｃｉｎｅｓＡｇｅｎｃｙ，ＥＭＡ）［５］最先出台了关于基因毒性杂质的控制法规，其下属的人用药物委员会（原专利药物委员会）于２００２年发布了一份关于基因毒性杂质限度要求的咨询意见书（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｐａｐｅｒｏｎｔｈｅｌｉｍｉｔｓｏｆｇｅｎｏｔｏｘｉｃｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ）。该意见书保守假设了基因毒性杂质在任何暴露水平均能造成ＤＮＡ损伤，因此任何浓度水平的基因毒性杂质都会给用药安全带来风险。基于此假设，该意见书要求制药企业尽可能寻求不会产生基因毒性杂质的“零风险”工艺路线；在达不到“零风险”要求的情况下，制药企业需要提供足够充分的理由，解释无法避免基因毒性杂质的原因，并在技术水平能达到的情况下尽可能地减少（ａｓｌｏｗａｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｌｙｆｅａｓｉｂｌｅ，ＡＬＡＴＦ）药物中基因毒性杂质的残留量。这份意见书给基因毒性杂质的控制提供了初步的实施方案和标准，但是它的保守性甚至是极端性也给制药企业带来了很大的挑战，在一定程度上阻碍了涉及相关药物的研发进程。在该意见书的基础上，ＥＭＡ和制药企业进行了多轮探讨，于２００６年颁布了《基因毒性杂质限度指南》（Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｏｎｔｈｅｌｉｍｉｔｓｏｆｇｅｎｏｔｏｘｉｃｉｍｐｕ⁃ｒｉｔｉｅｓ）［６］。该指南不再追求难以实现的“零风险”，首次引入了毒理学关注阈值（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｏｆｔｏｘｉｃｏ⁃ｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｃｅｒｎ，ＴＴＣ）的概念，并采用“最低合理可行”（ａｓｌｏｗａｓｒｅａｓｏｎａｂｌｙｐｒａｃｔｉｃａｌ，ＡＬＡＲＰ）原则代替ＡＬＡＴＦ。ＴＴＣ是指由引起５０％肿瘤发生率（ＴＤ５０值，由最敏感物种的最敏感肿瘤部位获得），通过简单线性外推至十万分之一肿瘤发生率所对应的基因毒性杂质暴露量（不考虑ＤＮＡ修复、细胞保护等因素带来的影响）。通过线性外推，ＴＴＣ值设定为１􀆰５μｇ／ｄ，意味着当每人每天所摄入的基因毒性杂质的量小于１􀆰５μｇ时，人一生中（按寿命为７０年计算）患癌症的风险将小于十万分之一。与之前寻求“零风险”的做法相比，ＴＴＣ概念的引入对基因毒性杂质的控制来说有了长足进步，标志着对药物中基因毒性杂质的控制进入了风险评估的发展阶段。然而，无论长期用药还是短期用药，该指南都以１􀆰５μｇ／ｄ作为基因毒性杂质的控制限度，该限度水平对于终生服药的患者来说是可以接受的，但是对于短期暴露的药物来说显然还是过于保守。２００６年１月，由辉瑞、强生、葛兰素史克等国际制药企业中的研发人员组成的美国药物研究和制造商协会（ＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ，ＰｈＲＭＡ）专家小组在ＬｕｔｚＭüｅｌｌｅｒ等的领导下首次提出了“阶段化ＴＴＣ”的概念，即原料药中的基因毒性杂质限度应当考虑药物的暴露周期，暴露周期较短的药物应当可以设定较高的控制限度［７］。“阶段化ＴＴＣ”概念是风险评估科学理念的进一步体现，它的提出使得人们能够根据用药周期，科学、灵活地开展基因毒性杂质的控制。　　基因毒性杂质通常含有某些特定的化学结构单元而具有高反应活性，在体内转化为高的生物活性，从而与ＤＮＡ等功能分子发生反应而引起毒性。这·３５９·色谱第３６卷些特定的化学结构单元具有基因毒性的警示性，被称为警示结构［８，９］。常见的警示结构主要包括芳香胺、醛、Ｎ⁃亚硝基胺、氨基甲酸类、环氧丙烷、氮杂环丙烷、肼、卤代烷烃和磺酸酯等类型（见图１）。Ｍüｅｌｌｅｒ等［７］将药物中的杂质按照结构特性及诱变性和致癌性分成了５类，并提出了相应的控制策略（见表１），为新药研发及具体监管的实施给出了更为合理的权衡方案。图１　基因毒性杂质警示结构［７］Ｆｉｇ．１　Ａｌｅｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｇｅｎｏｔｏｘｉｃｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ［７］　Ａ：ａｌｋｙｌ，ａｒｙｌ，ｏｒＨ；Ｒ：ａｌｋｙｌ；ＥＷＧ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇｇｒｏｕｐ（ＣＮ，Ｃ＝Ｏ，ｅｓｔｅｒ，ｅｔｃ）；ＰＮＡｓ：ｐ⁃ｎｉｔｒｏａｎｉｌｉｎｅ；ＰＮＡＨｓ：ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ．表１　按诱变性和潜在致癌性的杂质分类及相应的控制措施Ｔａｂｌｅ１　Ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｍｕｔａｇｅｎｉｃａｎｄｃａｒｃｉｎｏｇｅｎｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｒｅｓｕｌ