药物中基因毒性杂质分析方法的研究进展

吕凤姣

摘要：药物中存在的基因毒性杂质或潜在基因毒性杂质是威胁人类健康的主要因素，有必要对药物中基因毒性杂质问题加强严格管控，采取有效的分析方法，提高药物中基因毒性杂质的分析水平和分析效率。本文对药物中基因毒性杂质来源进行了探讨，提出了药物中基因毒性杂质的分析方法。

关键词：药物；基因毒性；杂质；分析方法

前言：基因毒性杂质指的是能够导致DNA发生突变或重组，以及染色体发生断裂的物质，基因毒性杂质还有可能增加人类发生肿瘤的风险。针对药物中的基因毒性杂质，要通过有效的分析和检测方法，防范药物中的基因毒性杂质问题，降低药物中基因毒性杂质给人们健康造成的威胁和风险。结合其来源，落实有效的分析措施，制定切实可靠的治理方案。

一、药物中基因毒性杂质来源

基因毒性杂质是与药物自身毒性共同决定药品安全的一大要素，基因毒性杂质指的是引起基因突变、染色体断裂、染色体重排的一类有机杂质，流行病学研究发现，胃癌、肝癌、膀胱癌、消化道癌等部分癌症和基因毒性杂质之间有着密切的关系，基因毒性杂质有着来源多、存在广泛、毒性大的特点，对人类的健康安全产生了严重的威胁。基因毒性杂质的来源广泛，主要体现在了基因毒性杂质在药物生产的各个阶段均有可能形成和存在，包括原料药合成过程中的起始物料、中间体试剂、反应副产物等，都能够产生基因毒性杂质的。此外，在药物合成、储存和制剂过程中，也有可能由于降解而形成基因毒性杂质，基因毒性杂质由于存在具有广泛性，会在药物使用途径中，严重威胁到患者的健康和生命安全，对药物中基因毒性杂质要采取合理有效的检测方法进行评估和分析，并制定基因毒性杂质的量化控制措施。在明确药物中基因毒性、杂质来源的基础之上，采取可行的药物基因毒性杂质分析方法检测方法，有效防范基因毒性杂质的致癌性等危害问题，加强对药品上市时基因毒性杂质控制的严格考察^[1]。

二、药物中基因毒性杂质的分析方法

（一）卤代烷烃

卤代烷氢是含有一个或多个卤原子的一类化合物，其中所包含的卤原子种类不同，反应活性强，能够与生物大分子形成烷基化反应，导致DNA突变，在药物合成中大量使用卤代烷烃，涉及到了繁多的结构种类。在基因毒性杂质中，卤代烷烃是最常见的一种类型，在分析卤代烷烃时，要采取相应的方法，保证分析和检测结果的准确性，以挥发性卤代烷烃为例，卤代甲烷、卤代乙烷、卤代丙烷是化学合成过程中十分常用的，均属于烷基化试剂，具有较强的挥发性。在对此类杂质进行分离分析时，主要是以气相色谱法为主，气相色谱法常用的氢火焰离子化检测器，使用中存在灵敏度的局限性，借助电子捕获检测器的作用，这是卤化物的专用检测器，采用顶空进样的方式，对多种具有潜在基因毒性的卤代烷烃进行测定。在非挥发性的卤代烷烃分析中，采取直接测定法和衍生化法，是常用的方式，高效液相紫外检测器法在药物分析中是分离检测中的常用手段，但是由于检测灵敏度低，只适用具有紫外吸收的卤代烷烃。卤代化合物测定中常用液质联用技术，提高检测的灵敏性，衍生化法是对非挥发卤代烷烃进行测量的一种方式，能够改善非挥发卤代烷烃的挥发性，利用气相色谱法达到测定目标。

（二）硫酸酯

硫酸酯的分类可以按照取代基不同划分为以下两个不同的类型，分别是烷基硫酸酯和芳基硫酸酯，硫酸酯和卤代烷烃类似，也能够直接和生物大分子发生反应，例如蛋白质、DNAs，形成DNA突变。在测定此类基因毒性杂质时，要考虑到硫酸酯的高反应活性以及基因毒性，杂质具有的灵敏性等特征，保证检测结果的准确性。利用直接进样法、衍生化法等方式保证检测灵敏度，以衍生化法为例，选择衍生化试剂，例如硫氰酸钠，大大提高了检测结果的灵敏度^[2]。

（三）肼类化合物

肼具有潜在的致癌性，是已知的基因毒性杂质肼类化合物，通过代谢活化生成碳正离子等具有较强活性的中间体。能够与DNA形成反应，导致DNA出现病变。在肼内化合物和色谱柱上的硅氧基相互作用下会形成严重拖尾，这对药物中基因毒性杂质的分析检测工作来说是一个难点和重点。在对肼类化合物进行测定时，主要采取的方式是以衍生化方法为主，衍生化方法是对肼类化合物进行测定时的常用方式，选择衍生化试剂时，苯甲醛最为常用，分离衍生化物，在纯化和富集中，对硫酸双肼酞嗪﹑盐酸肼屈嗪进行测定、获取其中的残留肼结果。但是整个萃取过程的效率不高，因为操作较为繁琐，肼在药物检测中是常见的毒性杂质，同时也是检测水质环境中的重点控制对象，测定方法都可以利用衍生化检测法测定其中的肼。

（四）环氧化合物

药物中测定环氧化合物时是潜在基因毒性杂质中的一种，通常是通过开环反应烷基化DNA引起DNA突变所形成的，其中有一部分环氧化合物也是一种致癌物质。环氧化合物的反应活性高，这是因为其具有环张力导致的，环氧化合物很容易与亲核试剂形成反应，形成开环降解，例如纯水卤代化合物、芳香化合物、硫化物等。在分析药物中的环氧化合物时，可采取直接检测法、衍生化法和配位离子喷雾质谱法相结合方式，直接法针对的是具有一定挥发性的环氧化物，对环氧化合物进行测量时，在进样口分解待测物，最终的准确度和精密度会受到影响，因此测定环氧化物是利用柱上进样技术，能够提高精密度和灵敏度的效果，直接将非挥发性环氧化物测定出来，分离度良好。而衍生化法并不适用于所有的环氧化物，尤其是有些环氧化物有多个亲电集团，会在衍生化反应下形成多个产物，此时可以采取与配位离子喷雾质谱法相结合的方式进行测定

^[3]。

（五）N-亚硝胺类化合物

N-亚硝胺类化合物亚硝胺杂质（R1N(-R2)-N=O）通常是通过亚硝化机理生成，即在一定条件下，胺类化合物（尤其是仲胺，包括叔胺和季铵）与亚硝酸或者亚硝化试剂反应产生亚硝胺类杂质。ICH M7（R1）指南将其归为“关注队列物质”，即其具有较高致癌性。该类化合物在药物中常以痕量形式存在，因此，分析方法的灵敏度、药物基质的干扰、溶解或提取的溶剂的性质等都会对检测结果的准确性和可靠性产生较大影响。目前较多的是采用气相色谱-串联质谱法、气相色谱-质谱法、液相色谱-串联质谱法、液相色谱-高分辨质谱法等检测手段进行药物中亚硝胺杂质的测定。采用质谱法分析时，溶解或提取溶剂的选择是关键，如药物在采用的溶解或提取溶剂中可溶，那么药物等大量不挥发性物质进入质谱系统，易污染离子源，造成背景噪音升高；如采用的溶解或提取溶剂具有强挥发性，那么溶液稳定性会受到挑战，从而影响检测结果的准确性。因此，方法的灵敏度、进样后系统的稳定性、如何进行样品前处理（采用何种溶剂以及浓缩步骤）、如何去除基质干扰，仍是今后药物中N-亚硝胺杂质检测方法今后研究的重点和难点。

结论：综上所述，药物中基因毒性杂质的检测是药物有机杂质检测范畴内的内容，但是由于基因毒性杂质具有一定的特殊性，与常规药物杂质的检测方法不同，要考虑到基因毒性杂质的灵敏度和杂质性等多方面的特殊性，提高检测灵敏度，降低基质效应，提高鉴定结果准确性、可靠性。

参考文献：

[1]刘爱赟,袁永兵,靳文仙,等.药物中肼类基因毒性杂质分析研究进展[J].药物评价研究,2020,43(02):356-360.

[2]于瑞董,俞海荣,杨杰,等.药物中基因毒性杂质磺酸酯类分析方法的研究近况[J].海峡药学,2019,31(08):122-125.

[3]阮晓玲,郑项元,徐洁,等.药物中基因毒性杂质分析方法的研究进展[J].中国药科大学学报,2016,47(03):267-274.

[4]ICH M7(R1) Assessment and control of DNA reactive (mutagenic) impurities in pharmaceuticals of limit potential carcinogenic risk [EB/OL] (2017-03-31).

[5]化学药物中亚硝胺类杂质研究技术指导原则（试行）（2020-11-30）.

[6]USP〈1469〉Nitrosamine Impurities（PF 46(5)）.