基因毒性杂质检验分析方法的基本考虑

基因毒性杂质检验分析方法的基本考虑

单文雅

海南双成药业股份有限公司 海南省海口市 570314

摘要：近年来，由于痕量的基因毒性杂质残留在已上市药品中，未进行有效的检测及合理的监控，造成严重的医疗事故，影响患者的生命安全，给医药企业带来不可挽回的损失。药品监管机构和企业药品研发过程中高度关注基因毒性杂质的控制和检测。基因毒性杂质的控制限度很低，要求其检测的分析方法即要有较高的灵敏度，又要有较好的特异性，故需要根据不同基因毒性杂质的结构特点，开发出适合其检测的分析方法，本文针对4类基因毒性杂质进行深入分析，总结出几种常见的基因毒性杂质分析检测方法（包括 GC、LC、GC-MS 和 LC-MS 法等）,为快速选择和建立基因毒性杂质检测方法提供参考。

关键词：基因毒性杂质；分析方法；药物基因毒性杂质通过直接或者间接诱导损伤DNA，引起DNA突变、染色体断裂或者DNA重组，进而产生致癌倾向或导致基因突变。摄入极低浓度的基因毒性杂质，都有一定的风险对DNA产生诱导破坏，对身体健康产生损害威胁。基因毒性杂质的主要来源为合成过程中的起始原料、中间产物、试剂和反应副产物，除此之外，在合成、储存药物的过程中也有可能出现降解，进而产生基因毒性杂质。由于产生来源的不确定性和基因毒性杂质的结构多样性，使得我们很难对其采用一个固定的分析方法进行控制，对于不同种类的基因毒性杂质，需要要灵活调整基因毒性检测方法，对其采取科学有效的检测手段进行控制。

1.基因毒性杂质的危害性

药品的研发是为了预防、诊断、治疗人类身体的疾病。近年来，多种新药的问世让攻克癌症有了进一步的进展。但是我们不能忽略药品的副作用，药品中的毒性杂质有时不仅不能“治病”，还可能“致病”，甚至危及人类的生命安全，基因毒性杂质就是控制药品安全质量环节中的一个巨大的挑战。基因毒性物质即便摄入很低浓度，也能够通过代谢过程形成亲电代谢产物，与DNA进行相互作用，破坏DNA结构，这种破坏有可能导致肿瘤产生，甚至诱导癌变。药物制作工艺中通常采用“避免－控制－清除（ACP）”的分析控制策略，在最大限度内降低基因毒性杂质对药物效果的影响。

2.关于基因毒性杂质检测分析方法的基本考虑

2.1磺酸酯类基因毒性杂质

在制药过程中，磺酸成分通常是作为烷基化试剂和催化剂，应用于药物化学合成的纯化及成盐阶段，市场上关于磺酸盐相关药物的开发和应用十分广泛。但是磺酸参与合成或重结晶环节中残留醇的存在有可能会形成磺酸酯类的杂质，磺酸酯能够直接与生物大分子产生烷基化反应，可能会导致DNA 的突变，进而威胁生命安全。当前，甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯及甲磺酸异丙酯已被确定具有基因毒性，我们不难推测其他磺酸参与合成的药物也有极有可能存在毒性，需要通过严密的技术分析对其进行检测研究。然而，磺酸酯具备高灵敏性和高反应活性，为分析方法的验证带来了一定的难度。对磺酸酯类毒性杂质的常见检测方法有直接进样法、衍生化法，以及萃取融合GC-MS的方法。烷基磺酸酯类化合物的一个明显特点是其沸点很低，比较适合用GC法来测定，但由于常用的GC法敏捷度较低，故而目前对于磺酸酯类杂质的测定多用GC-MS法进行检测。在对药物进行衍生化处理后，能够进一步提高其稳定性，缩减样品降解程度，提高检测的准确度。辅助采用萃取法进行测定，能够达成溶解与解析平衡，实现集成收集。

2.2卤代烷烃类基因毒性杂质

卤代烷烃是通常作为合成反应中的烷基化试剂，其的结构复杂种类繁多，是已被普遍熟知的一类基因毒性杂质。卤代烷烃具有亲电性，可直接和DNA等生物大分子发生烷基化反应，或在刺激作用下产生自由基，进而导致DNA突变，威胁人类生命安全。根据不同卤代烷烃杂质的性质（是否具有挥发性，是否具有紫外吸收基团等，物质是否稳定，是否可以衍生），选择最合适的样品处理方法及检测方法。挥发性的卤代烷烃，通常优先考虑都是采取气相色谱法进行直接检测，其是以电子捕获检测器结合顶空进样来测定毒性杂质，若对灵敏度要求较高可以在前处理时结合固相萃取，或选择GC-MS/MS检测。非挥发性的卤代烷烃检测方法多采用直接进样的液质联用法（LC-MS）或结合衍生化的前处理手段的GC或GC-MS。一般是利用衍生试剂与卤代烷烃反应生成的反应产物的挥发性或者电离效率改善，进而采用GC 或MS 法进行测定。

2.3环氧化合物基因毒性杂质

环氧化合物是一种潜在基因毒性杂质，通过与DNA发生亲核反应，进而诱导 DNA 发生突变，其是广泛应用在药物合成中的起始物料，在合成反应中易与亲核试剂发生反应而形成开环，产生烷基化产物，导致DNA突变从而危害人体健康。环氧化合物在高温环境下极易容易分解，对于环氧化合物的准确可靠分析检测也是业内的一大挑战。LC 法和 LC-MS 法是应用于环氧化合物检测的常用方法之一，通常需要结合前处理方法提高分析方法的灵敏度或专属性，固相萃取法是一种常用的前处理方法；第二种常见前处理方法是衍生化法，通过衍生提高样品稳定性和并衍生物的质子化明显较环氧化合物好，提高分析方法的灵敏度，实现有效测定。但是以上方法并不是适用于所有环氧化合物，对于含多个亲电基团的环氧化合物，需要采用配位离子喷雾质谱法，提高检测的灵敏程度。

2.4肼类化合物基因毒性杂质

肼类化合物主要用于药物合成原料中间体，是目前已知的基因毒性杂质，其潜在致癌性相比于其他毒性杂质来说更令人忌惮。代谢活化作用使肼类化合物合成后形成的中间体具备非常高的活性，其可以与DNA发生烷基化反应，导致DNA出现突变可能，进而产生病变，严重危害人类健康。对于挥发性、分子量小、化学性质活泼的肼类化合物的分析检测，检测方法的灵敏度、选择性、样品稳定性和基质复杂性等方面要做特殊要求，衍生化法是有效测定其毒性的检测方法。苯甲醛是检测肼类化合物最常用的衍生化试剂，使用其作为衍生化试剂能达到简单、高效、高灵敏度的检测效果。除此之外，利用气相色谱法也能够直接检测挥发性强、不含碳的肼类化合物。

总结

综上所述，基因毒性杂质的分析检测工作对于药品的质量及安全性具有极大影响作用，在药物的合成、存储、运输等过程中都不能忽视毒性杂质存在的可能，要保证从研发到销售的整个过程中都对药物杂质做好分析检测工作，才能够确保用药患者的生命安全。基因毒性杂质复杂多样，除了已经被明确的毒性杂质类型外，还有很多未被确定的毒性杂质需要进一步分析研究。对于基因毒性杂质的分析要先明确其结构特性，有针对性的选择检测方法，才能够实现有效控制。基因毒性杂质的检测和控制在未来药品研发过程中，依然是行业和社会需要关注的重点问题，随着科技手段的革新与进步，未来的基因毒性杂质的分析检测势必会有新的突破与进展。

参考文献：

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[3]汪生, 杭太俊. 药物中基因毒性杂质检测策略的研究[J]. 中国新药杂志, 2019, 028(023):2840-2846.