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2015年以來化學藥品雜質譜研究進展綜述

時間:2019-09-24 來源:藥學學報 作者:胡昌勤,張夏 本文字數:37251字

  摘    要: 對藥品雜質譜的控制是保證藥品安全有效的重要措施,也是提升國產藥品質量的關鍵環節。自2010年提出實施雜質譜控制的基本策略以來,經近十年持續的努力, 國內已經形成了一個比較成熟的藥品雜質譜控制體系。筆者曾對2010年之前、2010~2015年間化學藥品雜質譜控制的進展進行了綜述。2015年以來,該領域在雜質譜控制理念、分析技術及技術應用等方面均得以迅速發展,因此本文綜述2015年以來化學藥品雜質控制的進展情況,并闡述亟待解決的問題和發展前景。

  關鍵詞: 雜質譜; 化學藥品; 雜質鑒別; 雜質評估; 藥品標準;

  Abstract: Impurity profiling is one of the most important activities in both assuring drug safety and improving the quality of domestic drugs. Since the basic strategy of impurity profile control was put forward in 2010, a mature control procedure for impurity profile in drugs has been formed in China after nearly ten years of continuous efforts. The progress in impurity profiling before 2010 and from 2010 to 2015 have been reviewed. Since 2015, the concepts, analytical techniques and the application of these techniques in this field have developed rapidly. As a result, the progress in impurity profiling of chemical drugs since 2015 was reviewed in this paper. And the views on future development of impurity profiling in drugs were also put forward.

  Keyword: impurity profile; chemical drug; impurity identification; impurity assessment; pharmaceutical standard;

  對藥物雜質譜(impurity profile)的控制是保證藥品安全性的重要環節,也是目前國內新藥研發的關鍵制約因素。與雜質譜控制相關的關鍵技術問題可概括為:復雜體系樣本的分離分析、微量組分的結構分析和微量組分的毒性評價三個方面[1]。理想的“雜質譜控制(impurity profiling)”理念應針對藥品中的每一個雜質,依據其生理活性制定相應的質控限度。在國家重大新藥創制等項目的支持下,近年來國內雜質譜控制技術得以迅速發展。作者曾對2010—2015年間化學藥品雜質譜的研究進展進行過綜述[2],本文綜述了2015年以來化學藥品雜質譜研究的進展。

  1、 法規、指導原則與應用

  人用藥品注冊技術要求國際協調會(ICH)在制訂的原料藥、制劑雜質研究指導原則(ICH Q3A,ICH Q3B),殘留溶劑研究指導原則(ICH Q3C)和元素雜質研究指導原則(ICH Q3D)的基礎上,2014年又頒布了基因毒性雜質研究指導原則[Assessment and Control of DNA Reactive (Mutagenic) Impurities in Pharmaceuticals to limit Potential Carcinogenic Risk,ICH M7 (R1)],進一步指導創新化學藥研發中的雜質研究。雖然ICH的指導原則對新藥注冊時藥品中的各類雜質有了明確的要求,但如何將指導原則與具體的研發實踐相結合仍有諸多問題需要探討。

  藥品中的雜質可能來源于原料合成中的起始物、溶劑、催化劑、中間體、副產物等工藝過程,也可能在制劑生產、貯存和使用過程中產生。從藥品的研發至產品上市通常要經歷較長的時間,不同研發階段的關注重點應有所不同,且人們對產品中雜質的認識也是伴隨著對產品工藝、生產、貯存的不斷認知而深入了解。然而,目前僅美國食品藥品監督管理局(FDA)和歐洲藥品管理局(EMA)針對新藥不同研發階段雜質研究的關注點進行過原則性地討論。Olsen等[3]對此進行了綜述。對于工藝雜質,應在原料合成階段重點關注產品中可能出現的各類潛在雜質;當最終合成路線確定后應重點分析雜質的去除途徑,確定生產過程中的關鍵質控點;隨著工藝過程的不斷成熟,再開展未知雜質的結構確認工作,并開發新的分析方法確定是否有潛在雜質的存在。對于手性雜質,通常需從合成工藝的角度控制各類手性異構體的產生。在新藥研發的早期,雜質的水平與產品的毒理學安全性評價結果相匹配;當新藥進入臨床研究階段,產品中的雜質限度可以按ICH的要求進行控制,也可以基于臨床暴露劑量和毒理學結果適度調整;有時根據內控的安全警戒線,雜質的鑒別閾值和界定閾值可以調整至ICH Q3的3倍,并隨著臨床暴露劑量的變化進行相應的調整[4];當進入III期臨床時,產品應符合ICH的要求。
 

2015年以來化學藥品雜質譜研究進展綜述
 

  ICH M7 (R1) 對藥品中的基因毒性雜質(mutagenic impurities, MIs)已經有明確的控制要求,依據毒理學關注閾值(TTC),最大的日攝入量為1.5 μg。最初人們普遍認為在臨床試驗階段也需要將MIs控制在TTC水平,但TTC是基于“終身暴露時間(life time exposure)”(通常為75年)設定的,而早期臨床研究的暴露時間通常< 30天。業界很快就認識到這一規定缺乏科學性,并提出分階段達到TTC的建議[5]。盡管ICH M7 (R1)已經允許在周期較短的臨床試驗中對MIs的控制可適度放寬,但這一選項并未被充分利用,而更多的是選擇默認的TTC限度[6]。這也不同程度的制約了新藥研發的進程。

  雜質界定(qualification)是雜質譜控制的關鍵環節。由于缺少有效的界定方法,通常建議在允許的情況下應盡可能地控制雜質水平以符合ICH的要求。應特別關注文獻中是否已有足夠的數據證明已知雜質的安全性。對特定的雜質是否需要進行界定,不僅取決于患者每日的攝入劑量,而且還與藥品的適應癥、給藥途徑、服用時間等因素有關。雖然在新藥研發中對雜質進行充分的研究是藥品注冊的基本要求,但對已知和潛在雜質的界定應分階段進行。Shaikh等[7]從確保患者安全的角度,提出了新藥研發中進行雜質界定的決策樹(圖1):①力爭將雜質水平控制在ICH的各種閾值以下;②對含量大于鑒別限的雜質結構進行鑒定,根據文獻結果判斷其可能的臨床風險;③對含量大于界定限的雜質,評估其導致臨床中發生不良反應的可能;④對含量大于鑒定限的雜質,應根據ICH M7的要求進行基因毒性的評估。

  Figure 1 Impurities decision tree for impurity qualification
Figure 1 Impurities decision tree for impurity qualification

  各種烷基磺酸酯類雜質目前普遍被各國監管部門認為是磺酸鹽類藥物中的潛在基因毒性雜質,推測其在合成過程中與乙醇等低級醇發生酯化反應產生,因而要求企業必需對產品中是否可能殘留有相應的烷基酯進行全面驗證。然而Snodin等[8]依據烷基磺酸酯的反應機制和實驗證據,認為合成工藝中形成的磺酸酯不可能達到具有顯著毒理學意義水平:從熱力學角度,磺酸鹽在醇中的酯化反應極難發生,需在強酸性條件下才能發生少量的轉化;在乙醇溶劑中,加入與藥物堿基等摩爾的磺酸根后,二者即刻成鹽,進而阻止了磺酸酯的形成;雖然合成中更易形成氯代烷烴,但氯代烷烴極易被清除,且其在生物體內的烷基化作用較磺酸酯弱很多,根據現有的毒理學數據和ICH M7(R1)的規定,采用磺酸酯的安全限量控制氯代烷烴也是不科學的。因此,監管部門對磺酸鹽相關工藝管理方式的科學性應重新進行評估。

  抗體偶聯藥物(antibody-drug conjugates, ADCs)作為一種新興的藥物,目前ICH Q3A、Q3B和Q6B(質量標準:生物技術產品/生物制品的試驗程序和驗收標準)的相關規定均不能完全滿足對其中小分子雜質的控制要求。國際藥物研發創新與質量聯盟(The International Consortium for Innovation and Quality in Pharmaceutical Development, IQ)成立專門的工作組(IWG)對該問題進行討論[9]。基于風險評估的方法,基于ADCs中小分子雜質的分子量、與蛋白載體的結合特性、ADC的給藥濃度和給藥方式等,提出了ADC中小分子雜質的安全性評估策略和構建ADC質量控制體系的方案。ADCs中的小分子雜質不管是否已與蛋白載體結合均應進行控制;通過對ADC結合工藝的控制,減少雜質與載體蛋白的結合;通過對后續純化工藝的控制,保證對游離雜質及藥物的有效去除,使之滿足ICH Q3A的一般要求;通過ADC藥物穩定性的評估,預測制劑中游離小分子雜質是否能滿足ICH Q3B的要求。評價結果提示,ADC中的小分子雜質含量通常非常低,基本不會導致臨床安全風險。

  對仿制藥技術標準的協調是藥物研發的另一熱點。2018年10月18日美國 FDA向ICH提議協調全球仿制藥審評標準[10]:以提高全球仿制藥質量的一致性;提高監管監督效率并降低監管成本;擴大全球仿制藥市場規模,通過競爭降低仿制藥研發的成本,最終使患者受益。2019年2月6日,ICH發布了對此問題的思考[11]:認為雖然許多ICH指南適用于仿制藥,但建立協調一致的仿制藥注冊標準具有重要意義,并將在2019年組建仿制藥討論組(Informal Generic Drug Discussion Group, IGDG)對其可行性進行評估。2015年8月18日,國務院印發的《關于改革藥品醫療器械審評審批制度的意見》,將“提高仿制藥質量,加快仿制藥質量一致性評價”作為我國改革藥品審評審批制度的五大目標之一;以2016年3月5日國務院辦公廳發布的《關于開展仿制藥質量和療效一致性評價的意見》為節點,國內以生物等效為目標的口服制劑一致性評價工作蓬勃開展;2017年12月,CDE一致性評價辦公室又發布了《已上市化學仿制藥(注射劑)一致性評價技術要求(征求意見稿)》,揭開了注射劑仿制藥一致性評價的大幕。雜質研究一直是仿制藥一致性評價中審評的重點。鑒于仿制藥與參比制劑生產工藝的差異,二者的雜質譜可能不完全相同。雖然按新仿制藥的一般要求,對參比制劑中不存在的“新雜質”原則上要按照ICH的要求進行控制,對各國藥典已經收載的“已知雜質”原則上要進行鑒別與比較。但進行一致性評價的國產制劑通常在臨床中已應用了較長時間,歷年的藥物不良反應信息可以在一定程度上揭示仿制藥的安全信息。如何基于風險控制理念,形成我國仿制藥一致性評價中的雜質評估/控制策略,是業界和監管部門面臨的新挑戰。

  2、 雜質譜分析技術進展

  伴隨著對原料藥和制劑中各種工藝雜質(包括基因毒性雜質)和降解產物監管要求的不斷提高,對痕量水平雜質的表征和分析在藥物雜質譜分析中越來越受到重視。各類分析儀器的發展,特別是GC-MS、LC-MS、CE-MS、SFC-MS、LC-NMR、CE-NMR、LC-FTMS等聯用技術的發展,可實現在線對含量在~0.1%水平的雜質進行快速分析。近年來,對已知雜質的快速識別策略已經相當完善[3,12];利用在線或離線的HPLC-MS和/或HPLC-NMR技術,或樣品不經分離直接進行NMR分析并結合光譜分析,對未知雜質和降解物快速進行結構確認也取得較大進展;基因毒性雜質(MIs)和手性藥物對映體的分析檢查也受到高度重視[12]。

  2.1、 MIs分析

  Teasdale等[6]對ICH M7實施以來MIs的分析進展進行了系統的綜述:新的分析方法更注重對一類而不是單一的MIs進行分析,方法開發除要求具有更高的靈敏度和專屬性外,還應盡量減少基質效應的干擾。氣相色譜法(GC)是分析具揮發性MIs的首選方法,高效液相色譜法(HPLC)用于對非揮發性MIs的分析;可以通過衍生化等方法改善MIs的揮發性和穩定性;采用頂空進樣方式可以有效避免基質效應,使得更易方法開發。已有綜述詳細論述了系統分析MIs的一般策略與方法[13,14]。Sun等[15]基于MIs的揮發性,從避免基質干擾的角度提出了選擇MIs分析方法的決策樹(圖2),并用于探討穩定性實驗中易形成基因毒性雜質的常見降解途徑,用以指導藥物的研發與審批[16]。

  Figure 2 A decision tree for systematic method development for designing methods for analysis of genotoxic impurities[15]
Figure 2 A decision tree for systematic method development for designing methods for analysis of genotoxic impurities[15]

  HILIC(親水相互作用色譜法)作為其他色譜技術特別是GC的互補方法,常用于替代GC對極性MIs進行分析。McCalley[18]對HILIC的分離機制進行了綜述,可指導方法的開發。采用HILIC-UV法測定達伐吡啶(dalfampridine)中5種潛在的芳香胺類MIs,其中,色譜柱的選擇是關鍵:Zorbax硅膠柱(5 μm)能給出理想的分析結果,其他HILIC柱如兩性柱(ZIC-HILIC柱)或腈基柱(nitrile-HILIC柱)的峰形較差,離子對試劑可導致方法的回收率變差;而C8或C18色譜系統的選擇性較差[18]。利用ZIC-pHILIC親水作用色譜柱,采用CAD或NQAD檢測器,在含TFA流動相中可對12種不具紫外吸收的堿性MIs包括已知致癌物肼(hydrazine)進行測定[19]。Denton等[20]利用HILIC實現了對微量氯丙二醛(2-chloromalonaldehyde)的分析。Dou?a等[21]利用HILIC-MS方法分析沃替西汀(vortioxetine)中微量的二(2-氯乙基)胺[2-chloro-N -(2-chloroethyl)ethanamine]。衍生化技術可以進一步提高MIs分析的靈敏度。Grinberg等在乙腈中以吡啶為衍生化試劑,對美托洛爾起始原料中的硫酸二甲酯(dimethyl sulfate, DMS)進行衍生化處理,分析衍生化產物N-甲基吡啶;采用HILIC-ESI-MS的SIM檢測模式,DMS的線性范圍為0.05~10 ppm,LOD 和LOQ分別為0.4和1 ppm[22];利用新型的衍生化試劑BPPC [butyl-1-(pyridine-4-yl) piperidine-4-carboxylate],采用HILIC-MS/MS方法,可作為API中烷基鹵化物和烷基磺酸鹽的常規分析方法或篩查方法,前者的檢測水平為0.1 ppm,后者為1 ppm,且方法不易受基質的干擾[23]。

  離子色譜法雖然常作為GC-MS或HPLC-MS的輔助技術,用于分析強極性的MIs如烷基氯化物(alkyl chlorides)、肼等,但近年來的進展較小[6]。Frenzel等[24]對離子色譜分析中常用的膜凈化方法進行了綜述;采用在線固相萃取技術,測定甲磺酸雷沙吉蘭中的痕量羥胺:樣品溶液中的甲磺酸雷沙吉蘭被截留在IonPac CG12A固相萃取柱上,羥胺進入色譜測定單元(CG12A保護柱、CS12A分析柱、安培檢測器);方法的LOD和LOQ分別為0.02和0.04 μg·mL-1 [25]。超臨界色譜(SFC)也常作為HPLC的互補方法。Lesellier和Westd對近年來SFC的技術進展進行了綜述[26]。以超臨界二氧化碳為流動相,甲醇為極性改性劑,采用兩種不同的苯基柱(Synergi polar RP和Cosmosil 5PBB),比較SFC對多環芳烴(PAHs)分離的選擇性:發現PAHs在SFC和HPLC中的保留行為不同;改性劑甲醇的濃度對MIs在Synergi polar RP柱的分離影響較大,但對Cosmosil柱的分離影響較小[27]。比較SFC-ELSD和HPLC-ELSD分析PVC塑料中的塑化劑(ATBC、DEHA、DEHT、TOTM),SFC-ELSD的靈敏度更高,但HPLC-ELSD的精密性更好[28]。毛細管電泳(CE)及電色譜技術對極性樣品具有良好的分離選擇性,雖然其靈敏度較低,通常不宜用于MIs分析;但CE的載樣量高,間接紫外檢測的檢測限可達2 ~ 3 ppm;作為HPLC的互補分離技術,在分析原料藥中磺酸基、肼/烷基胺、疊氮化物、硫酸二甲酯和氯乙酰等PMIs中均有應用[6]。

  硼酸及相關酯類作為新的MIs,主要在一些高效偶聯反應如鈴木-宮浦(Suzuki-Miyaura) 反應中產生。由于硼酸類MIs可以通過對硼元素的測定,再通過化學計量關系得到其含量,因此,利用ICP-MS和硼靶對樣品中的殘留硼進行測定,不僅靈敏度高(LOQ為0.8 ppm,限度值為40 ppm),選擇性好,且可避免常見的基質干擾。Patel等[29]對該方法的參數設置及優化中常見的問題進行了綜述。對烷化劑類MIs的測定常采用GC-MS 或HPLC-MS(經衍生化處理)方法,但鑒于ICP對硫和鹵素元素的測定已達到ppb級,這為烷化劑的分析提供了新的解決方案[30]。利用HPLC-ICP-MS分析烷基化劑4-氯-1-丁醇,采用3-碘苯甲酰試劑進行衍生化,方法的LOD和LOQ分別為0.2和0.5 ppm,線性范圍(μg·g-1 API)為0.5~50 ppm,1~50 ppm的準確性為95.1% ~ ?114.7%,重復性(RSD)為6.2%[31]。采用相同的方法測定烷化劑苯肼可得到相似的結果,如采用三碘代衍生物試劑,可提高方法的靈敏度,LOD和LOQ分別為0.06和0.2 ppm[32]。

  2.2、 元素雜質分析

  各類元素雜質可能在藥品生產的諸環節中被無意引入終產品對患者造成危害。ICH Q3D建議對藥品中的元素雜質應進行定性和定量限制,藥品中各類元素雜質的可接受的每日接觸量(permissible daily exposure, PDE)限度與給藥途徑有關,USP在新頒布的通則<232>中對藥品中的24個元素雜質提出了明確的質控要求(表1),目前國內藥物研發的相關法規政策也正逐漸向ICH靠攏。

  Table 1 The elemental impurities in pharmaceutical products e parallel ICH Q3D and USP general chapter <232> guidelines for permissible daily exposure (PDE) limits depending on different routes of administration, i.e., oral (O), parenteral (P) and inhalational (I)[33]. aThe elements that need to be considered as part of risk assessment if not intentionally added
Table 1 The elemental impurities in pharmaceutical products e parallel ICH Q3D and USP general chapter <232> guidelines for permissible daily exposure (PDE) limits depending on different routes of administration, i.e., oral (O), parenteral (P) and inhalational (I)[33]. aThe elements that need to be considered as part of risk assessment if not intentionally added

  通常藥品終產品中殘存的痕量或超痕量的Ir、Os、Pd、Pt、Rh和Ru等元素雜質,可能與原料合成中使用的催化劑有關;Cd、Hg、Ni、Pb等元素雜質可能通過生產中的水和溶劑、合成試劑、輔料(穩定劑、填充劑、粘合劑、顏料、香料和涂料)等途徑污染藥物;而Cr、Cu、Mo、Ni、V等元素雜質可能與制造過程中產品與混合罐、過濾器、填充線、包裝容器等表面的接觸污染產品[33]。Jenke等[34]對由藥品生產和包裝環節引入元素雜質的風險進行了綜述。與藥物接觸的各類生產線、包裝容器等材料,與藥品接觸時通常只有微量的元素實體可轉移至藥品中。因此,雖然某些元素雜質在自然環境中普遍存在,但經制藥過程和包裝材料引入藥品的風險并不高。Boetzel等[35]介紹了一個由制藥公司聯盟整理的包括201種輔料、26 723個檢測數據的元素雜質數據庫,是目前同類數據庫的佼佼者,且仍在迅速擴大,可用于藥品的風險評估。Paskiet等[36]對注射劑從常用的密封橡膠實體引入元素雜質的風險進行了評估。

  電感耦合等離子體-質譜法(ICP-MS)是目前測定元素雜質的最常用手段,其次是電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES),它們均可在多類樣品基質中同時檢測多種元素雜質;當僅對一種或幾種特定元素雜質如Hg,、As和Cr進行測定時,傳統的原子吸收光譜法(AAS)也可得到理想的分析結果[33]。Wollein等[37]采用ICP-MS、電感耦合等離子體-發射光譜法(ICP-OES)和原子吸收光譜法(GFAAS, CVAAS, HGAAS),對市場中113個樣品的21種金屬雜質進行了分析,Li等[38]綜述了31種190個藥用輔料樣品元素雜質的檢測方法及測定結果,ICP-MS特別適用于對日攝入量高的注射劑和吸入制劑中微量元素雜質的測定,定量精密度(RSD)小于4.5%;ICP-OES的操作較簡單且具有較快的分析速度,通常可用于原材料和口服制劑中的元素雜質分析;兩種分析技術的測定結果均可滿足USP 通則<232>的要求[33,37]。Menoutis等[39]采用超聲霧化(UN)軸向電感耦合等離子原子發射光譜法(ICP-AES)測定微量的一類和二類元素雜質,較常規ICP-MS分析具有更低的檢出限。Balaram[40]對各類儀器分析方法包括便攜式儀器、原子吸收光譜法(AAS)、X-射線熒光光譜分析(XRF)法、儀器中子活化分析(INAA)法、ICP-AES和ICP-MS的應用進行了綜述。

  采用微波輔助消解(MWAD)技術對樣品進行前處理是元素雜質分析的關鍵環節。USP 通則< 233 >給出了兩種通用方法,分別用于ICP-AES分析和ICP-MS分析。Jin[41]對元素雜質分析樣本前處理中的常見污染途徑進行了綜述,對實驗室環境、試劑和器皿的控制是保證測定結果準確的關鍵。Muller等[42]通過比較濃硝酸、王水(aqua regia)和逆王水(inverse aqua regia)對4種原料藥的微波消解效率,發現硝酸和逆王水較理想,前者可有效消解500 mg樣品,后者適用于250 mg以下樣品的消解,所有的測定元素(除Os元素易形成OsO4影響回收外)均有較好的回收率(91% ~ 109%);da Silva 等[43]利用逆王水建立了適用于采用ICP-OES 和ICP-MS快速分析As、Cd、Hg、Pb 的簡單微波輔助消解方法;Paskiet等[36]比較了多種對合成橡膠中元素雜質的提取方法。

  2.3、 浸出物/萃取物分析

  藥品中的浸出物一般認為是在常規或加速條件下,從與藥物接觸的實體(包裝材料、注射器、輸液管等)中遷移至藥品中的化學物質;對藥品中各類浸出物的分析屬于雜質譜分析的一部分。而萃取物一般認為是在實驗室受控萃取研究中從試驗品釋放到萃取介質中的化學物質。萃取物包括各類揮發性、半揮發性、非揮發性的有機和無機化合物,開展受控萃取研究是希望了解藥品真實的浸出物譜,進而評估各類浸出物的安全風險[44]。理想的情況是按照質量源于設計(QbD)的理念,依據藥品的組成、包裝系統的組成與型狀、與藥物的接觸情況等,評估得到在生產及貯存過程藥品中浸出物的安全空間;Jenke以塑料包裝的注射液為例,論證了該理念的可行性[45]。

  從藥用聚合物材料萃取物中鑒定出的540余種化合物的毒理學信息包括未觀察到作用的水平(no observed effect levels, NOELs)、未觀察到有害作用的水平(no observed adverse effect levels, NOAELs)、公布的最低中毒劑量(lowest published toxic dose, TDLOs)等毒理學終點指標已被匯總,可用于浸出物的風險評估[46];由一個非營利性聯合體-產品質量研究所(PQRI)設立的浸出物/萃取物工作小組,對藥品研發過程中與浸出物/萃取物有關的科學和管理問題進行了探討,目前已在浸出物/萃取物分析的標準化工作程序和安全閾值等方面達成共識,且分別用于對口腔吸入劑、鼻腔制劑、注射劑、眼用制劑中的浸出物的風險評估[47,48]。采用水和有機萃取溶劑對生產注射劑包裝袋的21種常用聚丙烯樹脂進行萃取研究,并根據萃取物譜評估其對注射劑長期、大劑量治療時的潛在風險[49]。雖然由于處方工藝的差異,在不同萃取條件下不同的聚丙烯樹脂的有機萃取物譜差異較大,但依據特定的萃取成分如抗氧劑等可將其分為不同的組,同組樣品的萃取物譜具有相似性;大多數萃取液中元素雜質(鋁、硅、堿金屬和堿土金屬)的量均較低。

  浸出物/萃取物分析的另一關鍵點是如何保證所有浸出/萃取出的物質都得到檢出。色譜法是常用的分析方法。Jenke等[50]采用互補的色譜系統如GC和HPLC結合多種檢測方式,分析藥物包裝、生產和釋藥系統等常用的塑料材料中的萃取物譜,為防止色譜分析中遺漏了某些萃取物,利用總有機碳含量(TOC)測定法評估對各類水提物(包括緩沖液提取物)分析結果的完整性,并在對無菌濾器水提物等的分析中得到了較好的應用。對提取物中不適合用GC進行分析的非揮發性及熱不穩定化合物,在由大氣化學電離質譜結合紫外檢測器組成的UPLC系統中,22 min即可實現對多種常見提取物中的代表性化合物混合物進行充分的分離與檢測,在對實際萃取樣品進行分析時,即使分析對象是不相容的有機萃取液,也不會對色譜系統產生顯著影響[51]。

  通過模擬浸出(遷移)試驗(由低密度聚乙烯瓶、聚丙烯瓶蓋和膠塞等組成、萃取溶劑分別為pH 2.5的緩沖溶液、pH9.5的緩沖溶液和體積比1:1的異丙醇/水),揭示注射劑和滴眼劑包材的浸出物譜。包材的萃取物譜與包材的化學組成與結構密切相關,且受萃取介質和具體浸出物化學性質的影響;雖然藥物與包材直接接觸可能加速某些浸出物的遷移,但并不是發生遷移和浸出的先決條件[52]。膠塞中的析出物與頭孢菌素相互作用,導致貯存過程中藥品溶解時逐漸變渾濁是國內突出的質量問題[53]。利用GC-MS建立的膠塞揮發性成分分析數據庫,不僅可以快速分析常用膠塞中的主要揮發性遷移物,還可以快速確認易與頭孢菌素相互作用的遷移物;結合模擬吸附試驗,可形成有效的頭孢菌素-膠塞相容性試驗策略,進而針對性地建立膠塞質控方法[54]。

  2.4、 AQbD理念及應用

  風險管理理念與質量保證體系的緊密結合是保證藥品質量的重要環節。雜質譜控制過程中,保證雜質質控分析方法在整個藥品生命周期都具有良好的專屬性和敏感性。分析方法質量源于設計(analytical quality by design, AQbD)理念作為一種面向風險管理的方法論,近年來在建立雜質譜分析方法時被廣泛接受。與傳統的質量源于檢測(quality by testing, QbT)方法相比較,其根據分析目標的變化范圍(analytical target profile, ATP),利用實驗設計(DoE)的方法,同時考慮管理與分析方法的風險來確定設計空間(design space, DS),可最大程度的保證方法的有效性[55,56]。采用AQbD理念建立的分析方法,由于允許實驗參數在操作設計區域(method operable design region, MODR)內變化,方法具有更好的粗放性,可減少實驗中的超出趨勢結果(out of trend, OOT)和超出標準結果(out of specification, OOS)[57];同時,由于可最大限度地減少在方法轉移(transfer)、性能確認(verification)和方法變更中的工作量,有助于降低對分析方法生命周期管理包括方法設計、方法開發和方法驗證(儀器的檢定、持續的方法性能驗證和方法轉移)的成本[58]。

  Dispas等[56]對近年來AQbD在雜質譜分析中的應用進展進行了綜述。在基于AQbD理念的 HPLC方法開發中,化學計量學方法在確定適宜的設計方案篩選關鍵影響因子,建立定量關系模型確定方法的操作空間等方面,發揮著越來越重要的作用(圖3)[59]。Tumpa等[60]提出了基于QbD的理念建立HILIC方法的指導原則;Zhang等[61]利用混合過程變量(mixture-process variable, MPV)設計,建立了基于QbD理念的HPLC雙梯度洗脫分析方法,用于氯唑西林穩定性試驗中降解雜質的測定;Taheri等[62]在對塞來昔布(celecoxib)共洗脫物的半制備分離中,利用中心復合設計成功的選擇出最佳色譜分離條件。

  Figure 3 Key steps in QbD driven chromatographic method development
Figure 3 Key steps in QbD driven chromatographic method development

  對利用HPLC-MS/MS等聯用技術建立的可同時測定幾十至幾百種目標分析物的分析方法,如對殘留農藥等的測定,按傳統的方法驗證要求,通常需要采用標準加入法對定量準確性等參數進行驗證。該驗證程序不僅費時、費力;且當目標分析物變化如增加了新的控制對象時,需重新對方法進行驗證;實驗中如對照品的加入量不適宜,還可能得到不正確的驗證結果。Alladio等[63]利用化學計量學方法,建立了對新目標分析物的保留時間、基質效應、回收率、LOD和LOQ進行預測的偏最小二乘法模型,用于評價已有方法對新目標分析物的分析能力,并取得了預期的評價效果。利用定量結構-保留關系(QSRR)不僅可以預測分析物的保留時間,且有助于對其分離機制的了解。對未知組分保留值的預測可以幫助選擇分析方法,減少方法開發的時間。Amos等[64]對建立QSRR模型的方法、關鍵點和預測精度等進行了綜述。根據溶質的色譜相似度指數(chromatographic similarity index)建立局部QSRR模型可準確預測溶質的保留值[65]。比較4種常用的評價QSRR模型預測準確性的表征方法,認為預測均方根誤差百分比(RMSEP)是對QSRR模型預測能力的最佳估計值[66]。利用定量結構-保留關系(QSRR)模型,通過預測分析物在5種不同HILIC固定相上的保留值,可以幫助選擇最適宜分離的固定相[67]。利用定量結構-保留關系(QSRR)結合疏水消除模型(HSM),預測分析物在反相液相色譜系統(RPLC)中的保留值,可以預測藥物雜質是否與藥物活性成分(API)的共洗脫[68]。當缺乏雜質對照品,無法判斷一個新建立的色譜方法是否可以對藥物中所有的已知雜質都能檢出時,利用QSRR模型,通過預測已知雜質的保留時間,可以幫助判斷方法對已知雜質的檢出能力[69],并可以預測新雜質的色譜行為[70]。

  2.5、 其他

  選擇適宜的色譜柱依然是藥物雜質譜分析的熱點。不同色譜柱的選擇性差異,常導致無法重現文獻甚至藥典中收載的成熟的雜質分析方法。因此,如何快速尋找到性能適宜的色譜柱常成為實驗的關鍵。基于疏水消除模型的色譜柱表征體系已在色譜柱的選擇包括選擇相似或互補的色譜柱,選擇最佳分離色譜柱中廣泛應用[71],并推動了色譜柱選擇模式的發展[72,73,74]。基于疏水消除模型,發現影響β-內酰胺類抗生素難分離雜質對分離的關鍵色譜柱參數是柱參數A,并提出了參數A的最佳區間[75]。以克拉霉素雜質分析為例,選擇適用于分離難分離雜質對的色譜柱,提出了應用疏水消除模型針對特定分析方選擇最佳色譜柱的策略[76]。上述研究體現了色譜柱選擇理論在實用化方面取得的進展,而通過分子模擬方法如分子動力學或蒙特卡羅方法,最大化地減少實驗篩選過程是色譜柱選擇應用研究的目標[77]。

  藥物雜質譜分析中的另一關鍵點是對雜質的檢測與定量。在對各類不具有UV吸收的樣品的分析中,基于氣溶膠(aerosol-based)檢測的各類通用性檢測器特別是電噴霧檢測器(charged aerosol detectors,CAD)和電化學檢測器發揮著越來越重要的作用。雖然CAD檢測器被普遍認為是一種質量型檢測器,可以在沒有對照品的情況下實現對溶質絕對含量的準確估計,然而對50種具有廣泛物理化學性質的化合物的HPLC-CAD測定結果表明,相對于傳統的質量校正定量方法,通過估計檢測顆粒的相對表面積進行校正,可得到更準確的定量結果,特別是可以明顯提高對密度較高溶質定量的準確性(與NMR定量的平均誤差為5.8%)[78]。

  在雜質譜分析中利用雜質對照品進行定性與定量分析是最理想的方案,在藥典等質量標準中,雜質對照品的使用也越來越普遍。與此同時,對雜質對照品的制備、供應等全生命周期的管理要求也越來越嚴格[79]。我國在2016年5月施行的《化學藥品新注冊分類申報資料要求(試行)》中,對不同注冊分類的藥品包括原料和制劑研制過程中使用的對照品(包括主成分對照品和雜質對照品)需提供相關資料。對于藥典對照品,不僅需提供批號、純度、說明書等詳細信息,還要提供來源證明;研制過程中如果使用了外購對照品或自制對照品,除需提供來源證明外,還需提供結構確證、質量標準以及含量標定過程等信息。如何協調各國監管部們對雜質對照品的要求,提高各類雜質對照品的可及性是雜質譜研究的另一關鍵點[80]。采用混合雜質對照品進行定性[80,81],采用加校正因子的主成分自身對照法定量,是解決方案之一。當雜質與主成分的校正因子在0.9~1.1,可直接采用主成分自身對照法計算含量;當雜質與主成分的校正因子相差較大時,利用校正因子消除雜質響應值差異對測定結果的影響。根據質量平衡原理,利用HPLC-DAD結合ELSD和MS分析,可以保證校正因子測定的準確性[82]。然而,利用定量NMR結合HPLC分析是消除校正因子測定中由雜質對照品含量不準確引入的誤差的最方便有效途徑[83]。

  3、 雜質分析技術應用進展

  藥物中的雜質包括工藝雜質和降解雜質,基于藥物的結構、來源、工藝等特點,從整體上思考一類藥物的雜質譜分析策略,是雜質譜控制的一個飛躍,對產品的質量控制具有更實際的意義。王麗娟等[84]對二氫吡啶類藥物的雜質來源、檢測方法、雜質限度以及評價標準等相關內容進行了綜述;袁耀佐等[85]回顧氨基糖苷類抗生素組分/雜質分析技術的發展歷程,討論了常見氨基糖苷類抗生素組分/雜質分析方法的優缺點,進而分析應用液相色譜脈沖安培電化學檢測方法在氨基糖苷類抗生素組分分析的優勢,探討該類藥物未來質控的發展方向。

  3.1、 雜質譜分析方法

  如何明確藥品中的雜質組成進而建立適宜的分析方法是雜質譜分析首先需要解決的問題。在國內根據特定品種在藥典標準中收載的具體雜質結構,結合文獻報道結果,對已有雜質譜分析方法進行改進與優化,依然具有較好的實用性。如對塞來昔布[86]、鹽酸西那卡塞[87]、桿菌肽[88]原料藥、克霉唑乳膏[89]和復方依折麥布瑞舒伐他汀鈣片[90]有關物質HPLC分析方法的改進等。而根據原料合成及制劑工藝的特點,建立適宜的雜質譜分析方法,對生產工藝進行評價與控制則成為新的熱點。如對安塞曲匹[91]、富馬酸沃諾拉贊[92]、呋布西林鈉[93]原料及鹽酸伐地那非口腔崩解片[94]有關物質的分析等。

  藥物穩定性試驗作為確定藥物中降解雜質的重要環節,強制降解試驗作為預測藥物長期穩定性的重要工具,可以了解藥品的可能降解途徑和降解產物等,進而指導建立雜質譜分析方法[95]。通過對穩定性試驗方案的合理設計,不僅可以評價藥物處方的合理性,確定產品的有效期、復驗期和貯存條件等,滿足監管的需要,且穩定性試驗中產生的降解雜質還可以用于驗證雜質譜分析方法的有效性[96]。如通過對氨曲南穩定性實驗中3個新未知降解雜質的鑒定,建立了新的雜質控制方法[97]。利用強制降解試驗還有助于在雜質譜分析中對雜質的結構進行確認,如利用強制降解試驗分析利奈唑胺片[98]、頭孢拉定二水合物[99]、紫杉醇及其注射液[100]的雜質譜等。此外,通過對不同廠家生產的注射用頭孢西丁鈉雜質譜及雜質降解途徑異同的分析,并結合強力破壞試驗對樣品中主要雜質的來源和降解途徑進行研究,可以更全面地了解產品的特性,進而完善藥品質量標準[101]。

  在國家評價性抽驗中,通過對市場中不同企業相同產品的雜質譜的系統比較,可以較好地掌握同品種藥品制劑中雜質譜的組成等信息,進而建立理想的雜質譜分析方法。如對多肽類藥物醋酸奧曲肽原料及其制劑[102]、半合成抗生素依托紅霉素片[103]與醋酸麥迪霉素顆粒劑[104]、化學藥口服制劑普伐他汀鈉及其制劑[105]、纈沙坦膠囊[106]、非甾體抗炎藥酮咯酸氨丁三醇注射液[107]、順鉑注射劑[108]和利多卡因氣霧劑[109]等有關物質分析方法的建立;而采用試驗設計理念對復雜成分的樣品如丙酸交沙霉素進行方法優化,可獲得更理想的分離結果[110]。而對不同企業產品雜質譜的比較,可用以評價產品質量的差異,揭示生產工藝與雜質譜的相關性。如對硫酸依替米星[111]、注射用磺芐西林鈉[112]、和注射用頭孢西丁鈉[113]等的質量評價。將雜質譜分析與生產過程相關聯,則可以更好地理解生產工藝與雜質譜的關系,進而實現精準地對關鍵生產工藝的控制。如阿莫西林克拉維酸鉀片劑雜質譜分析結果揭示,制劑過程中阿莫西林三水合物的脫水與阿莫西林閉環二聚體的產生呈正相關[114];頭孢拉定顆粒雜質譜分析結果揭示,對制粒前溫濕度的控制是工藝控制的關鍵[115];注射用鹽酸甲氯芬酯雜質譜分析結果揭示,雜質A為水解雜質,主要由制劑冷凍干燥過程引入,雜質B 和雜質C為醇解雜質,主要由原料藥合成工藝引入,與工藝中使用的低級醇類有關[116]。而注射用氨芐西林鈉氯唑西林鈉雜質譜的差異主要與氨芐西林鈉原料的生產工藝有關,冷凍干燥工藝的氨芐西林鈉原料較溶媒結晶工藝產品更不穩定,制劑更易受溫度等環境因素的影響[117]。

  選擇適宜的手性色譜柱常規HPLC方法,對實際產品中的手性雜質進行分析,依然是藥品質量控制的常用方法。如采用硅膠表面涂布直鏈淀粉-三(3,5-二甲苯基氨基甲酸酯)為填充劑的手性色譜柱,對替格瑞洛中異構體雜質[118]、枸櫞酸托法替尼原料及片劑中對映異構體雜質[179]的測定等。然而采用超臨界流體色譜法對藥物中對映異構體的分析是近年來的研究熱點。如對1,4-二氫吡啶類鈣拮抗劑(尼索地平、西尼地平、普拉地平、阿折地平、鹽酸馬尼地平)的手性拆分[120],對依折麥布及其R-對映體的手性拆分[121]等。

  對多肽類藥物的雜質控制研究也受到關注。如以多肽合成中的中間體、潛在副產物和降解產物等為研究對象,建立醋酸亮丙瑞林(一種合成的線性九肽)有關物質分析方法[122];采用LC-MS分析鮭降鈣素注射液中的降解雜質[123];采用離子色譜對糖肽類藥物中游離糖含量的分析[124]等。

  對氨基酸類、糖類和酯類等結構相對簡單且不具有UV吸收的藥物/輔料的雜質分析研究的進展較緩慢,雖然有采用超臨界流體色譜質譜聯用技術定性分析中/長鏈結構甘油三酯組成[125]的報道,但主要研究仍采用HPLC紫外末端檢測,如測定門冬氨酸鉀鎂注射液中門冬氨酸的有關物質[126]、鹽酸氨基葡萄糖的有關物質[127]等;如引入新分離機制的色譜系統如HILIC等,結合新型的檢測器如CAD、NQAD等,有望促進該領域的發展。

  對β-內酰胺抗生素中聚合物的分析,目前中國藥典收載的Sephadex-G10凝膠色譜系統已經無法滿足現代質控的需要,而基于高效凝膠色譜技術方法的專屬性也越來越受到挑戰[128]。由于二維色譜技術的發展,利用柱切換技術可以方便地將凝膠色譜系統中的色譜峰在常規HPLC色譜系統中進行定位,結合LC-MS技術即可在雜質分析方法中將聚合物雜質作為特定雜質進行控制[128,129],這也將成為控制β-內酰胺抗生素聚合物的發展方向。

  3.2、 微量雜質結構解析

  采用LC-MS技術對產品中的工藝雜質和降解產物等微量成分的結構特征進行分析,依然是目前識別雜質結構的主要方法[130],對同系物藥物及雜質裂解規律的探討有助于對雜質的識別。王聰等[131]對7個β-受體激動劑的電噴霧質譜裂解規律進行了探討,Wang等[132]對β-內酰胺抗生素和其開環物的質譜裂解差異進行了比較,Qian等[133]對頭孢克洛和其△3異構體的質譜裂解差異進行了比較;而NMR技術及聯用技術在雜質定性分析中的應用也越來越廣泛[134]。

  國內近年來在對結構復雜且存在手性中心的未知雜質進行鑒別時,普遍采用制備分離,再利用各種波譜技術對其結構進行推測的策略。如對鹽酸多西環素[135]和利福拉齊[136]雜質等的鑒別。而利用高分辨質譜,根據一級、二級質譜裂解規律推測化學藥品中雜質的結構已逐漸成為主流。如對尼麥角林[137]、碘海醇中有關物質O-烷基化合物和N-烷基化合物的準確分子量和結構推測[138],采用電噴霧離子化正負2種離子模式鑒定達比加群酯中間體[139]和瑞舒伐他汀中間體[140]中的雜質,采用飛行時間質譜推測佐匹克隆[141]、鹽酸左西替利嗪片[142]中的雜質結構;采用高分辨飛行時間質譜分析氯沙坦鉀[143]和創新藥物艾托莫德[144]中的未知雜質。二維液相色譜-質譜聯用技術則解決了色譜流動相不適宜直接用于質譜分析的難題。如用于分析來氟米特片的雜質譜[145]和對咪達唑侖注射液中雜質結構的解析[146]等。

  3.3 、微量/痕量雜質分析

  對微量毒性雜質和MIs的分析近年來的發展較快。沈雨婷等[147]采用UPLC-MS/MS方法,測定了鹽酸哌替啶原料及注射液中的神經毒性雜質1-甲基-4-苯基-1, 2, 3, 6-四氫吡啶;欒紹嶸等[148]利用離子色譜安培法檢測維生素B6與2-噻吩乙酸中的氰化物;周婷等[149]利用乙醇衍生頂空氣相色譜法測定氫氯噻嗪原料藥中微量甲醛和甲酸的含量;采用HPLC柱前衍生化法測定聚山梨酯類輔料中醛類物質[150]。

  對MIs的檢測是當前國內的熱點。劉曉丹等[151]對MIs在醫藥工業中的可能來源等進行了分析;張霽等[152]對藥物研發中MIs的控制策略與方法進行了綜述;劉雪薇等[153]綜述了藥物中磺酸酯類MIs的研究進展;謝含儀等[154]對MIs分析方法和前處理技術的研究進展進行了綜述。雖然采用HPLC-UV方法有時可滿足MIs常規質控的要求,如對利伐沙班[155]、間苯三酚[156]中苯胺類MIs的分析等,但為提高方法的靈敏度與準確性,更多的是采用HPLC-MS和HPLC-MS/MS方法,如對酒石酸伐尼克蘭[157]和氟胞嘧啶[158]中痕量苯胺類MIs的測定;對硫酸氫氯吡格雷[159]和草酸右旋西酞普蘭[160]中甲苯磺酸酯類MIs的測定; 對奧拉帕尼中氨基甲酸酯類MIs的測定[161];對阿哌沙班中的3-嗎啉基-1-[4-(5-氯戊酰胺基)苯基]-5,6-二氫吡啶-2(1H)-酮 (2)[162]、卡非佐米中的 (2S)-2-氨基-4-甲基-1-[(2R)-2-甲基環氧乙烷基]-1-戊酮 (3)[163]等MIs的測定。然而,如何將針對具體品種的測定方法形成通用的檢測/篩查平臺是亟待思考的問題。

  在元素雜質分析方面,徐文峰等[164]綜述了電感耦合等離子質譜(ICP-MS)在藥物分析中的應用。采用微波消解-ICP-MS法,可對蚓激酶[165]、鹽酸安舒法辛緩釋片[166]中的多種有害元素同時進行測定。ICP-MS法還可同時測定玻璃類藥包材中的多種遷移離子,有助于開展相容性及對玻璃藥包材的質控。如注射用泮托拉唑鈉在低硼硅玻璃管制注射劑瓶中,經強降解試驗、加速試驗和長期試驗后,發現產品中的硅、鈣有上升趨勢,鋁、硼也有一定程度的上升,鎂、鎘、鉛、砷、銻遷移數值略有波動,但均明顯低于PDE值要求[167];采用4%的醋酸溶液對玻璃藥包材進行浸提,測定浸提液中的11種元素雜質,發現鋁的浸出量較高,澄清劑氧化鈰應用廣泛,建議對鋁、鈰的浸出量作為玻璃藥包材的檢測指標[168]。

  在對各類藥品包裝材料中浸出物/遷移物的分析方面,系統的研究尚較少見。付蒙等[169]采用GC-MS分析鹵化丁基膠塞中的揮發性成分和可提取物信息,認為揮發性成分中的寡聚物和抗氧劑可以反映生膠的種類與來源,環硅氧烷類化合物可以體現不同膠塞的硅化工藝差異,其他揮發性成分如飽和烷烴類與膠塞具體配方有關,可提取物成分中的S8,可用于部分硫化體系的識別。其他較多的研究集中在對各類殘留物、添加劑,特別是抗氧劑遷移量的檢測上。如采用GC-MS/MS測定一次性使用輸液器產品中增塑劑偏苯三酸三辛酯(TOTM)的溶出量[170]、采用LC-MS/MS測定鍍膜膠塞中全氟辛基磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)的遷移[171]、采用GC測定膠塞環硅氧烷類化合物的遷移[172]及對三層共擠輸液用袋[173]、塑料輸液包裝材料與容器[174]、藥用丁基膠塞[175]中的各類抗氧劑等的測定。而利用GC-MS法在鹽酸金霉素眼膏中發現多種多環芳烴[176]和多種鄰苯二甲酸酯[177],提示對凡士林輔料中的各類遷移物的控制勢在必行。

  3.4、 雜質的毒性評估

  對化學藥品中毒性雜質的識別和判定一直是雜質安全性評價和限度控制的難點。根據化學藥品雜質毒性的性質,目前可將其分為3類:MIs,普通毒性雜質和普通雜質。對MIs,使用雜質純品,利用體外細菌致突變試驗(Ames試驗)對其進行評估是理想的方法,但鑒于實際應用中的困難,FDA和歐洲藥品管理局(EMA)等提出,在對雜質結構進行鑒定的基礎上,可利用定量結構-活性關系(QSAR)模型,首先通過計算機預測雜質是否具有“警示結構”;如果計算機預測該雜質不具有“警示結構”,則可判斷該雜質不具有基因毒性;如果判斷該雜質具有“警示結構”,則可通過Ames實驗進行試驗確認,若Ames實驗結果為陽性,該雜質按MIs控制;若為陰性,則判斷其不具有基因毒性[178]。

  對非遺傳毒性雜質,通常希望對其是否具有特定的毒性作用進行進一步的評估,以便在雜質譜控制中確定是否將其作為特定的毒性雜質進行控制。利用計算機(in silico)預測雜質與API的ADMET特性的差異,對雜質的毒性作用進行評估是一種快速有效的方法,如對羅氟司特(roflumilast)[179]、、鹽酸頭孢替胺(cefotiam hydrochloride)[180]諸降解雜質的評估。近年來中國食品藥品檢定研究院與中國醫學科學院醫藥生物技術研究所合作,完善了斑馬魚藥物雜質毒性評價平臺:利用LC-MS/MS定量測定頭孢菌素在斑馬魚體內的吸收情況[181],并進一步通過QSAR方法,建立了斑馬魚體內吸收與藥物結構之間的定量關系模型,預測其他頭孢菌素及雜質在斑馬魚體內的吸收情況[182];利用胚胎毒性試驗中的致畸率、致死率表征雜質的急性毒性,利用毒性表型的差異說明雜質毒性反應的差異[183];利用幼魚運動行為(游動距離、游動速度、對光刺激的反應)的改變,表征雜質對機體神經系統的作用[183,184];以幼魚心跳速率的改變,結合對心臟發育畸形的觀測[183,185],或成魚心電圖的改變表征雜質對心臟功能的影響;在此基礎上總結出頭孢菌素結構與急性毒性、神經毒性、心臟毒性等的關系,成功地對國家創新藥物頭孢嗪咪鈉中雜質的毒性進行了預測[186],形成了系統地對頭孢菌素雜質毒性評價的策略與方法[187]。此外,完成了對喹諾酮類藥物結構與神經毒性等關系的探討[188]。在此基礎上,又將系統毒理學研究的策略和方法應用到對雜質的毒性評價中:通過生物信息學方法,篩選藥物與雜質的差異表達基因(DEGs)和差異共表達基因(CDEGs);構建藥物-基因、藥物-信號通路分子調控網絡,探討特定的靶器官毒性及作用機制;構建蛋白-蛋白相互作用網絡,尋找藥物毒性作用的可能靶分子;利用同源建模和分子對接技術,預測和模擬雜質與靶分子之間的相互作用。完成了對C-7位含有氨噻肟結構的頭孢菌素結構與神經毒性[184]、心臟毒性[185]的關系探討,C-3位含有巰甲基四氮唑結構的頭孢菌素結構與胚胎毒性[189]等的關系探討;利用轉錄組技術結合拉曼成像,對頭孢哌酮雜質的靶器官進行了評價[190];利用分子對接技術,對鹽酸頭孢替胺熱異構化產生的兩個同分異構體與HAS1靶蛋白的相互作用進行評價,進而預測它們的毒性效應[191]。為雜質譜控制中評估藥物雜質的毒性作用,進而制定合理的雜質限度提供了解決方案。

  4、 需要進一步關注的問題

  從藥品注冊的角度,關注雜質對藥物安全性的影響依然是當前的重點[192]。鑒于對MIs的關注,有必要對老品種原料藥按照新的法規要求重新開展穩定性研究,對其中的降解雜質特別是揮發性降解雜質開展毒性評估[193],這對當前正在進行的藥品一致性評價工作具有一定的指導作用義。然而,由于每一種API的合成平均需要6步反應,每一條合成路線平均需要用到4種反應中間體;在合成的最后步驟,烷基鹵化物、酰氯(acid chlorides)、芳香胺和邁克爾受體(Michael acceptors)是常用的4種反應中間體,對API中可能存在的MIs進行評估與合理的控制,而非一味地要求其不存在應是最適宜的質控策略[194]。在對藥物降解產物進行基因毒性風險評估時,也不應僅根據計算機和/或基于理論預測的結果對許多尚未得到實驗驗證的假設降解產物進行調查,而應當重點關注那些在強制降解試驗、加速或長期穩定性研究中觀察到的降解途徑和主要降解產物[195];然而,目前對如何判斷、預測和處理合成工藝中形成的MIs,雖然已經有許多個案報道,如對替尼類藥物中的N-氧化物[196]、硝基苯類物質催化氧化還原反應及副反應的控制[197]、對過渡金屬雜質的處理[198]等,依然沒有形成較統一的策略和方法,這已成為限制國內對MIs控制的瓶頸。

  鑒于藥物雜質的毒性反應被認為與干擾機體的正常反應通路(pathway)有明確的因果關系,使得利用體外模型在分子水平上探討化合物的毒性反應機制,進而外推其可能在機體中的不良反應成為可能,并有望成為監管機構進行風險評估的新的實用工具[199,200]。這也將有望解決如何將藥物/雜質毒理學信息與藥物臨床不良反應相關聯,如何將不良反應信息與產品質量相關聯等一直困惑雜質譜控制的難題。

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