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基因毒性杂质的分析色谱柱方法案例

基因毒性杂质能直接作用于人体中的 DNA，造成 DNA 损伤而具有致癌、致畸或致突变的性质。

少量的基因毒性杂质也能对人体造成极大的损害，对基因毒性杂质的研究已引起了药物研究者的广泛关注。

1、定量分析

由于基因毒性杂质危险性极大，美国 FDA 和欧洲药品管理局(EMA)规定了毒理学担忧阈值(TTC):人在长期用药时，潜在毒性杂质每日摄入量不能超过 1.5 μg 。

根据上述规定，每天药物服用剂量是 200mg，则毒性杂质的质量分数不应超过7.5-×10^-6 ，因此对基因毒性杂质定量分析需要痕量分析的方法。

常用的紫外检测器最低能够对质量分数5×10^-4的杂质进行检测，但随着 2D-HPLC的发明以及高灵敏度紫外检测器的使用，药物中痕量杂质经一维液相仪分离、固相萃取技术富集及二维液相仪高灵敏度检测也能实现准确定量。

但是，这种方法需要多次高浓度进样并不适合杂质含量测定。

因此，质谱检测技术是建立基因毒性杂质定量分析方法的重要前提。Kakasaheb等对坎地沙坦中合成起始原料中的基因毒性杂质利用 GC-MS 的方法进行定量测定，方法学验证结果能够符合 ICH 规定的要求，该方法适用于上市药品中基因毒性杂质的含量测定。

在痕量的杂质进行方法建立过程中，样品的前处理方式十分重要，微量的损失可能对结果造成极大的影响，Devenport 等创新性地在大气压条件下利用质谱直接定量出模拟药物中基因毒性杂质，这种方法使样品测定更加便捷，并可实现对药物的高通量检测。

2、毒性杂质的确定

2006 年，EMA 发布了遗传毒性限度的指导原则，此后 ICH、FDA 以及我国的药品审评中心也提出了对基因毒性杂质的研究和控制方案。根据相关的指导原则，即使杂质的含量在规定的定量要求以下也需要对杂质进行毒性评估。

对化合物毒性评估是通过体外细菌毒性实验实现的，同时指导原则推荐使用杂质单体进行研究。然而，药物中的毒性杂质都是微量或痕量存在的，通过制备等方法获取杂质单体耗时长且成本高。

为此，FDA 和其他公司共同开发了计算机软件用于评估化合物的毒性。此软件无需获取单体，对杂质的结构进行鉴定后，即可使用毒性评估软件评估杂质的结构是否存在警示结构。

在软件方面，FDA 推荐使用MC4PC、MDL-QSAＲ以及 Derk for Window 等进行评估。为了对毒性得以准确性的评估，每种软件拥有特殊的算法和适用范围：

MC4PC软件是将待评估的结构拆分成 2~3 个(非氢)原子的结构碎片，再将这些碎片与已知毒性化合物碎片数据库进行比对，对杂质结构中的碎片做出了毒性累加得分并描绘结构的分子特征，最终生成一个全面而且专业的报告评估杂质的结构毒性。

虽然 MC4PC能够从杂质的精细结构角度评估药物的毒性，但是其只能在已有的数据库中搜索相同的碎片进行比较，对多于一种未知碎片的结构却不能全面评估。

毒性化合物的研究结果表明毒性化合物结构中都存在着亲电子基团或可被激活为亲电子基团的结构，MDL-QSAＲ毒性评估软件是基于化合物的毒性和该化合物的亲电能力的相关性做出评估，这种软件可计算出化合物结构与其毒性的定量关系，同时可以预测体外细菌毒性实验的结果。

然而，为了达到对已知结构的杂质毒性的最准确评估，使用 MDL-QSAＲ软件时需寻找到最适合的模型用以计算，因此在该计算软件提出后，有许多关于不同的数据模型以及对它们的评估的报道。

有些杂质虽经计算机评估结果为有警示结构的潜在毒性杂质，但由于评估软件在计算过程中会过分评估杂质的毒性，所以在判定药物杂质是否为毒性杂质仍需要进行体外细菌回复突变实验(Ames 实验)或哺乳动物细胞分析，FDA对该实验的过程给予详细的说明。

3、控制方法

根据 EMA 指导原则以及对指导原则问题解答，药物中所有存在的化合物均应该通过化合物毒性评估或符合指导原则的控制方法，同时为了确定潜在毒性杂质是否为毒性杂质需要进行Ames实验。

展望

杂质研究在药物研发过程中占有及其重要的地位，不仅影响着新药上市的速度，更影人类用药安全。随着分析技术的不断发展，杂质研究的策略已经变得愈发多样化。随着检测器分辨率以及灵敏度的提高，杂质定量实现了由微量到痕量的飞跃，杂质的定性工作也实现了由离线到在线检测的转变。然而，新药研发速度的加快，生物药物的不断涌现以及快速定性定量分析的要求，将给研究人员带来极大的挑战。