藥物研發(fā)中雜質(zhì)的研究貫穿其整個(gè)階段，是保證藥品質(zhì)量的重要內(nèi)容。藥品中的雜質(zhì)一般分為三類：有機(jī)雜質(zhì)、無(wú)機(jī)雜質(zhì)及殘留溶劑。
有機(jī)雜質(zhì)是指在藥品的生產(chǎn)與儲(chǔ)存過(guò)程中引入的有機(jī)化合物雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可以是已知的、未知的、揮發(fā)性的或不揮發(fā)性的雜質(zhì)。其來(lái)源多種多樣，主要包括：降解產(chǎn)物、聚合物、原料藥與輔料或內(nèi)包材的反應(yīng)產(chǎn)物、以及原料藥制備過(guò)程中引入的起始原料、副產(chǎn)物、中間體、反應(yīng)試劑、配位體與催化劑。
無(wú)機(jī)雜質(zhì)是指在藥品的生產(chǎn)過(guò)程中引入的無(wú)機(jī)物質(zhì)，這些雜質(zhì)通常是已知的，主要包括：反應(yīng)試劑、配位體與催化劑、重金屬或其它殘留的金屬、無(wú)機(jī)鹽、過(guò)濾助劑、活性炭等其它物質(zhì)。
藥品中的殘留溶劑系指原料藥或輔料的生產(chǎn)中，以及制劑制備過(guò)程中使用的，但在工藝操作過(guò)程中未能完全去除的有機(jī)溶劑，一般具有已知的毒性。
雜質(zhì)研究及控制是藥品安全保證的關(guān)鍵要素之一，是藥品研發(fā)中風(fēng)險(xiǎn)控制意識(shí)的重要體現(xiàn),藥品臨床使用中的不良反應(yīng)除了與藥品本身的藥理活性有關(guān)外，有時(shí)還與藥品中的雜質(zhì)有關(guān)，須嚴(yán)格控制。
ICH Q3藥物雜質(zhì)指導(dǎo)原則
藥物原料或制劑中的雜質(zhì)可能引起臨床不良反應(yīng)。雜質(zhì)毒理學(xué)評(píng)估是藥物研究的重要內(nèi)容?；瘜W(xué)合成藥的原藥和制劑中雜質(zhì)的毒性，尤其是遺傳毒性，是影響藥物安全性的重要因素。
ICH (International Council on Harmonization of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use, 國(guó)際人用藥品注冊(cè)技術(shù)要求協(xié)調(diào)會(huì))制定了如何控制藥品雜質(zhì)的指導(dǎo)原則，現(xiàn)行指導(dǎo)原則包括：
Q3A (R2)：新原料藥中的雜質(zhì)(Impurities in New Drug Substances)
Q3A主要闡述了原料藥中對(duì)雜質(zhì)控制的整體思路、方法和限度。Q3A中規(guī)定了新活性藥物成分（active pharmaceutical ingredient, api）中雜質(zhì)需要進(jìn)行報(bào)告、鑒定和界定的限度。如雜質(zhì)含量超過(guò)鑒定限度或達(dá)到質(zhì)控限度，藥物研發(fā)者有義務(wù)對(duì)雜質(zhì)的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
Q3B (R2)：新藥制劑中的雜質(zhì)(Impurities in New Drug Products)
Q3B闡述了新藥制劑中雜質(zhì)控制，包括藥物原料的降解產(chǎn)物或者藥物與賦形劑和/或直接接觸容器的反應(yīng)產(chǎn)物。Q3B中規(guī)定了新藥制劑中降解產(chǎn)物的報(bào)告、鑒定和界定的限度。
Q3C (R8)：雜質(zhì)：殘留溶劑的指導(dǎo)原則(Impurities：Guideline for Residual Solvents)
Q3C引入了每日最大允許量(permitted daily exposure, pde)的概念，指藥物中的雜質(zhì)每日最大可接受而不產(chǎn)生毒性的攝入量，同時(shí)描述了PDE的計(jì)算方式。Q3C依據(jù)可能的健康風(fēng)險(xiǎn)程度，將常見(jiàn)的藥物制劑中殘留溶劑分為3類，并規(guī)定了相應(yīng)殘留溶劑的PDE值，如二甲苯的PDE值為21.7 mg/天。
Q3D (R2)：元素雜質(zhì)指導(dǎo)原則(Guideline for Elemental Impurities)
Q3D對(duì)元素雜質(zhì)的控制思路和策略類似于殘留溶劑的控制。根據(jù)元素雜質(zhì)的毒性和制劑中存在的可能性，Q3D將24種元素雜質(zhì)分為四類，并給出不同暴露途徑下相應(yīng)PDE值。
毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
傳統(tǒng)的毒理學(xué)評(píng)估主要是基于動(dòng)物試驗(yàn)，但體內(nèi)試驗(yàn)復(fù)雜且費(fèi)用高昂，同時(shí)由于保障動(dòng)物福利等原因，故在化學(xué)品安全評(píng)估中，需要優(yōu)先考慮減少動(dòng)物測(cè)試，要求更積極地采用動(dòng)物替代方法來(lái)獲取化合物特性數(shù)據(jù)?；衔锏亩纠韺W(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是利用相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)和文獻(xiàn)資料，針對(duì)特定化合物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法。其檢索評(píng)估的成本遠(yuǎn)低于生物學(xué)試驗(yàn)。因此結(jié)合文獻(xiàn)資料和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已逐步代替生物學(xué)試驗(yàn)。部分監(jiān)管單位如美國(guó)FDA也建議結(jié)合化合物的毒理學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
1.毒理學(xué)評(píng)估流程
毒理學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)源：
權(quán)威機(jī)構(gòu)文件：ICH、FDA、U.S.EPA、WHO/JECFA、EFSA、OECD和ATSDR等
公開數(shù)據(jù)庫(kù)：ECHA、HSDB等
2.非基因毒雜質(zhì)的評(píng)估（PDE法）
對(duì)于非基因毒性化合物或具有實(shí)際閾值的基因毒物質(zhì)，根據(jù)ICH Q3C和ICH Q3D指導(dǎo)原則推導(dǎo)PDE值。
PDE值是由POD（Point of Departure）結(jié)合不確定因子推導(dǎo)得到，PDE的計(jì)算公式如下：
PDE = POD × BW ÷ (F1 × F2 × F3 × F4 × F5 ×F6)
POD是檢索獲得的人類或動(dòng)物相關(guān)毒理學(xué)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，是在對(duì)化合物的全身毒性、基因毒性、致癌性、生殖發(fā)育毒性、神經(jīng)毒性等生物學(xué)終點(diǎn)進(jìn)行全面考察，并依據(jù)產(chǎn)品的接觸途徑、接觸人群、接觸時(shí)間等信息來(lái)綜合判斷選定的，如NOAEL (No observed adverse effect level)，LOAEL (Lowest observed adverse effect level)，BMDL (Benchmark dose low)，RfD (Reference Dose)等。
BW為質(zhì)量調(diào)整系數(shù)，ICH假設(shè)任何性別的成人體重均為50 kg。
F1~F6：不確定因子，對(duì)選擇的POD進(jìn)行種內(nèi)差異、種間差異、暴露時(shí)間、途徑轉(zhuǎn)換等修正。
3.基因毒雜質(zhì)的評(píng)估
基因毒性雜質(zhì)（genotoxic impurity，GTI）是指藥物中能直接或間接導(dǎo)致DNA受損引起基因突變，并具有致癌性或者潛在致癌可能性的一類雜質(zhì)?；蚨拘噪s質(zhì)是受到藥品監(jiān)管機(jī)構(gòu)和制藥企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注和控制的對(duì)象，由于其較一般雜質(zhì)具有微量水平就存在潛在致突變性和致癌性風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，需要嚴(yán)格控制其在藥物中的含量以保證藥物質(zhì)量與臨床應(yīng)用的安全性。
藥物雜質(zhì)研究中，首先基于警示結(jié)構(gòu)，鑒別并分離出其中可能的基因毒性雜質(zhì)。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)檢索、定量結(jié)構(gòu)-效應(yīng)關(guān)系（Quantitative Structure-Activity Relationship, QSAR）評(píng)估和體內(nèi)外相關(guān)毒理學(xué)試驗(yàn)，對(duì)可能存在的基因毒性雜質(zhì)進(jìn)行分類并確定可接受的限度標(biāo)準(zhǔn)。
ICH M7 (R2) 評(píng)估和控制藥物中DNA反應(yīng)性（致突變）雜質(zhì)以限值潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)(Assessment and control of DNA reactive (mutagenic) impurities in pharmaceuticals to limit potential carcinogenic risk) 根據(jù)雜質(zhì)的致突變性和致癌性分為5類。
3.1.有數(shù)據(jù)物質(zhì)的限值推導(dǎo)（AI法）
對(duì)于已知的基因毒性致癌類化合物，可以根據(jù)其致癌性數(shù)據(jù)（TD50或SF）和線性外推的方法計(jì)算出該化合物特定的AI（acceptable intake）值。具體有以下兩種方法。
TD50法：當(dāng)動(dòng)物致癌試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可用時(shí)，將TD50（腫瘤發(fā)生率為50%時(shí)對(duì)應(yīng)的劑量，相當(dāng)于致癌風(fēng)險(xiǎn)水平為1:2）線性外推至致癌風(fēng)險(xiǎn)為10-5時(shí)對(duì)應(yīng)的劑量，以此得到AI值。
AI（mg/kg/天）= TD50（mg/kg/天）÷ 50,000
SF法：斜率因子（slope factor）是暴露于1 mg/kg/天致癌化合物的單位癌癥發(fā)生率。當(dāng)斜率因子可用時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算終生致癌風(fēng)險(xiǎn)為10-5時(shí)對(duì)應(yīng)的劑量得到AI值。
AI（mg/kg/天）= 10-5 ÷ SF（mg/kg/天）-1
對(duì)于有數(shù)據(jù)支持為非基因毒性化合物或具有實(shí)際閾值的基因毒物質(zhì)，根據(jù)ICH Q3C和ICH Q3D指導(dǎo)原則推導(dǎo)PDE值。計(jì)算方法同上述非基因毒物質(zhì)PDE推導(dǎo)方法。使用該方法時(shí)需要更多的毒理學(xué)數(shù)據(jù)，證明閾值機(jī)制的存在。
3.2.無(wú)數(shù)據(jù)物質(zhì)的限值確定（QSAR軟件預(yù)測(cè)和TTC法）
根據(jù)ICH M7中的描述，危害性評(píng)估首先通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和文獻(xiàn)的檢索獲得雜質(zhì)致癌性和細(xì)菌致突變數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際和潛在雜質(zhì)進(jìn)行初步分析，并將其歸為1、2或5類。如果無(wú)法獲得化合物的致突變和致癌性數(shù)據(jù)及分類依據(jù)，則可進(jìn)行定量結(jié)構(gòu)-效應(yīng)關(guān)系（QSAR）預(yù)測(cè)，如預(yù)測(cè)細(xì)菌回復(fù)突變性。常見(jiàn)的QSAR模型可分為專家知識(shí)模型（rule-based model）和統(tǒng)計(jì)學(xué)模型（statistic-based model）。專家知識(shí)模型是基于專家經(jīng)驗(yàn)制定的各種規(guī)則所建立的；而統(tǒng)計(jì)學(xué)模型則是基于回歸分析、偏最小二乘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)學(xué)模型所建立。如果經(jīng)兩種互補(bǔ)的QSAR方法（專家知識(shí)模型和統(tǒng)計(jì)學(xué)模型）預(yù)測(cè)均無(wú)致突變性，則可認(rèn)為該雜質(zhì)沒(méi)有致突變性，不建議做進(jìn)一步的檢測(cè)，可以判定該雜質(zhì)為5類。
當(dāng)缺乏足夠的毒理學(xué)數(shù)據(jù)推導(dǎo)化合物的AI值，且QSAR預(yù)測(cè)細(xì)菌回復(fù)突變?yōu)殛?yáng)性時(shí)，應(yīng)使用M7 TTC法。ICH M7中的毒理學(xué)關(guān)注閾值（Threshold of Toxicological Concern，TTC），低于該水平時(shí)，可以認(rèn)為暴露于該化合物對(duì)人類健康無(wú)明顯風(fēng)險(xiǎn)。在使用TTC評(píng)估原料藥和制劑中致突變雜質(zhì)的可接受限度時(shí)，終生限度為1.5 μg/天。若存在同類基因毒雜質(zhì)，可根據(jù)多個(gè)雜質(zhì)的可接受攝入量來(lái)制定限度。
對(duì)于短于終生給藥的藥品中致突變雜質(zhì)的TTC值可調(diào)整為更高劑量，不同給藥時(shí)長(zhǎng)的單個(gè)雜質(zhì)TTC如下：
|
治療期 |
≤1月 |
＞1月-12月 |
＞1-10年 |
＞10年 |
|
TTC（μg/天） |
120 |
20 |
10 |
1.5 |
3.3. 遺傳毒性試驗(yàn)
當(dāng)QSAR軟件評(píng)估致突變得到陽(yáng)性結(jié)果時(shí)，也可進(jìn)一步進(jìn)行體外評(píng)估（如：Ames試驗(yàn)）。如果Ames試驗(yàn)為陰性，則該雜質(zhì)應(yīng)歸為5類。如果Ames試驗(yàn)結(jié)果為陽(yáng)性，后續(xù)應(yīng)進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)，明確體內(nèi)致突變風(fēng)險(xiǎn)。
小結(jié)：
PDE法多用于非基因毒致癌物。對(duì)于致癌性數(shù)據(jù)為陽(yáng)性的致突變雜質(zhì)，需使用AI法進(jìn)行評(píng)估。在目標(biāo)化合物數(shù)據(jù)無(wú)法獲得的情況下，可以通過(guò)QSAR預(yù)測(cè)并使用TTC值進(jìn)行評(píng)估。
毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用
1.藥包材相容性
藥物在儲(chǔ)存過(guò)程中，有效成分會(huì)持續(xù)與主要包裝系統(tǒng)的材料發(fā)生相互作用。包裝材料中的物質(zhì)可能會(huì)遷移到藥物中，對(duì)藥效產(chǎn)生不利影響或者導(dǎo)致毒性?？商崛∥锖涂山鑫?E&Ls, extractable and leachables)研究可提供其相互作用的數(shù)據(jù)，從而評(píng)估其潛在風(fēng)險(xiǎn)。任何測(cè)得超過(guò)分析評(píng)估閾值（AET）的化合物都應(yīng)該被識(shí)別出來(lái)并報(bào)告其檢出量，該檢出量應(yīng)根據(jù)藥品使用方式轉(zhuǎn)化為患者潛在暴露的估計(jì)值，再與化合物對(duì)應(yīng)的允許限量（如PDE）進(jìn)行比較，判斷風(fēng)險(xiǎn)。
2.雜質(zhì)限度
當(dāng)企業(yè)在新藥研發(fā)過(guò)程中，某特定雜質(zhì)超出了ICH Q3的限度要求，應(yīng)當(dāng)除去這個(gè)雜質(zhì)或降低到ICH Q3要求的限度水平，但這可能是非常困難或代價(jià)非常高的。那么可以根據(jù)該雜質(zhì)的毒性水平制定其PDE值。PDE與限度本質(zhì)上等同，都用于表示雜質(zhì)控制的水平，不同在于ICH Q3中的限度通常以百分比（%）表示，而PDE為某種化合物的特定限度，是根據(jù)其毒性數(shù)據(jù)專門推導(dǎo)得到，通常用μg/天表示。PDE除以產(chǎn)品的最大日服用劑量，得出特定化合物的安全限度值。
3.共線生產(chǎn)中的殘留限度
當(dāng)一個(gè)共用設(shè)施替代多個(gè)專用設(shè)施生產(chǎn)不同藥品時(shí)，首先要解決如何防止交叉污染的問(wèn)題。產(chǎn)線上的一種藥品的殘留對(duì)同產(chǎn)線其他藥品使用的患者來(lái)說(shuō)可能屬于污染物，從而帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，在共線生產(chǎn)過(guò)程中建立科學(xué)的清潔限度尤其重要?；诮】档谋┞断薅龋╤ealth-based exposure limit，HBEL，如PDE值）常被用于共線生產(chǎn)中用于設(shè)定清潔驗(yàn)證的殘留限度。
傳統(tǒng)方法：1/1000最低日治療劑量、10ppm方法等。統(tǒng)一限度，但存在風(fēng)險(xiǎn)和局限。
HBEL法：使用PDE、ADE（acceptable daily exposure）等，更加科學(xué)合理。
2014年歐洲藥品管理局(EMA)發(fā)布的共用設(shè)施中生產(chǎn)不同藥品的暴露限度設(shè)定指南《Guideline on setting health based exposure limits for use in risk identification in the manufacture of different medicinal products in shared facilities》和2020年世界衛(wèi)生組織（WHO）發(fā)布的清潔驗(yàn)證指南草案《Points to consider when including Health-Based Exposure Limits (HBEL) in cleaning validation》，均提出需要使用以HBEL為基礎(chǔ)的殘留限度。
2023年，中國(guó)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局藥品審核查驗(yàn)中心（CFDI）發(fā)布《藥品共線生產(chǎn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理指南》，其中提到“活性物質(zhì)殘留限度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)基于產(chǎn)品毒理試驗(yàn)數(shù)據(jù)或毒理學(xué)文獻(xiàn)資料結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況建立。相對(duì)于傳統(tǒng)方法設(shè)定的限度來(lái)說(shuō)，基于健康的暴露限度（HBEL）的可接受標(biāo)準(zhǔn)（如PDE值）在評(píng)估清潔殘留數(shù)據(jù)時(shí)更具有科學(xué)性和優(yōu)勢(shì)”，體現(xiàn)出國(guó)內(nèi)對(duì)于HBEL方法的關(guān)注度也逐漸提高。
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