抗生素杂质研究与控制的基本思路与策略.ppt

*,*,杂质,任何影响药物纯度的物质统称为杂质。,原料药中不属于原料药的任何成分。,制剂中不属于原料药或辅料的任何成分。,无治疗作用、影响药物稳定性和疗效、甚至对人体健康有害,Fanconi,征候群现象,差向四环素、脱水四环素以及脱水差向四环素,N-,甲基硫四唑,(MTT),引起血液凝固疾病及戒酒硫样反应,-,萘酚,肾粘膜的刺激性,有关物质,与药物具渊源关系的物质 工艺杂质、降解物、辅料杂质,不确定性杂质,交叉污染、外源性污染物（如灰尘等）、非正常渠道加入的物质,-GMP,控制,2,抗生素杂质的一般特点,化学合成,有机化学反应,原子间的作用（共价键生成和断裂）,反应釜,取代、加成、置换,“,直接”控制,温度、压力、时间,精细、准确、直接,生成物,反应母液,-,工艺杂质、中间体、副产物,微量、可追踪,微生物发酵,生化反应、酶化学反应,生命过程（初级代谢、次级代谢）,细菌体,细胞生长、发育、代谢和繁殖,“间接”调制,营养、生长环境、培养时间,复杂、宏观且细微、间接,生成物,发酵液,-,杂质、组份、异构体,复杂、微量、难控制,来源复杂、难以预测,微生物发酵,3,半合成抗生素,起始物为微生物发酵产物,纯度低,组份复杂,活泼基团较多,羟基、氨基、醛基,保护 脱保护,不稳定结构单元,内酯环、内酰胺环,大多存在构型问题,多种副产物、降解物、组分,杂质谱分析较为复杂、难以预测和控制。,4,抗生素杂质的一般特点,7,杂质含量控制,高纯度,低纯度,杂质控制,纯度控制,杂质含量、种类,各种潜在杂质,杂质谱控制,强调通过主成份纯度，,间接,控制其余杂质,强调杂质含量、个数的,直接,控制,各种潜在杂质的,系统,控制,杂质控制的两次飞跃,药理毒理研究结果,杂质,控制,限度确定,数据积累和分析,临床试验结果,分析方法的建立与验证,杂质研究与控制的基本思路与策略,杂质谱系统分析,8,各种潜在杂质及其可能的来源,基于,QbD,理念的杂质控制策略,杂质谱分析,9,依据文献报道（国内外药典等）锁定,基本杂质,依据制备工艺，分析潜在的,工艺杂质,基于结构特征，分析可能的,降解产物,通过强制降解试验，,验证降解产物,的存在与检出,与原研市售品的杂质情况对比研究，明确,杂质异同,杂质来源的分析论证,杂质谱分析的切入点,10,11,起始原料空间构型,原料药工艺,发酵菌株,起始原料活泼基团,起始原料组分与纯度,特定副反应,特定工艺杂质,特定,结构,单元,头孢菌素,C-3,位水解,开环降解,差向异构化,顺反异构化,酯类水解,发,酵,工,艺,半,合,成,工,艺,发酵工艺,提取精制,制剂工艺过程,辅料影响,工艺过程,工,艺,杂,质,降,解,产,物,抗,生,素,杂,质,谱,分,析,基,本,路,径,杂质谱概念的引入，进一步厘清了抗生素杂质研究与控制的基本思路,以终为始 以源为始,避免了高风险杂质失控,被动控制 主动控制,实现了杂质的根本控制,个别控制 系统控制,全面掌控各种潜在杂质,12,杂质谱分析,由“以终为始”到“以源为始”,案例：,基于杂质谱分析，四个具有遗传毒性警惕结构的潜在杂质需要高度关注，但最初建立的分析方法未全部检测到，鉴于其风险程度，重新建立针对性方法检出，在毒理学评估基础上，进行了严格控制,（杂质对照品法，,ppm,水平）。,基本化学原理：所有“苯胺”在后续步骤中都会发生反应；因此，所有潜在的遗传毒性中间体都会发生反应。,四种都具有相同苯胺官能团，导致潜在的遗传毒性,确定毒理学关注的限度（阈值）（,TTC=,1.5,g/,天）,torcetrapib,的,TTC,是,25 ppm,13,案例：,FLQMS,有关物质的研究与控制,改进：,普通,C18,柱、等度洗脱 特定,C18,柱、梯度洗脱,结果：,检出两个高含量杂质。,Minutes,0,4,8,12,16,20,24,28,32,14,杂质谱分析,由“被动控制”到“主动控制”,进一步的研究：,新检出两个超鉴定限杂质结构研究与工艺控制,建立,LC,DAD,MS,方法对新检出的两个超鉴定限度杂质进行了结构推断。,杂质谱分析-从杂质结构及制备工艺入手分析其来源。,从反应条件与杂质含量的关联性研究为切入点，研究确定了工艺控制要素，在过程控制阶段从根本上把控产品质量。,15,超鉴定限度杂质的结构推断,493.9,493.847,A,452.1 452,268,B,471.2,471.347,16,杂质A的来源分析,6-APA,在特定条件下扩环生成,7-ADCA,，成为,6-APA,物料中的一种杂质。,7-ADCA,在后续反应中与氟氯酰氯生成杂质,A,17,杂质A的工艺控制措施,控制思路：,由于杂质A来源于起始物料,6-APA,，严加,6-APA,的杂质控制水平可以从源头上降低该杂质的水平。,研究数据：,具体措施：,从,供应商中选,用质量符合,7-ADCA,小于等于,#%,的,6-APA,作为起始原料，有效控制氟氯西林钠产品的杂A质水平。,18,杂质B的来源分析,6-APA,与氟氯酰氯生成氟氯西林酸，氟氯西林酸在碱性条件下降解，生成杂质B。,O,H,-,，,H,2,O,氟氯西林酸,杂质B,6-APA,氟氯酰氯,19,杂质,B,的工艺控制措施,控制思路：,氟氯西林酸与异辛酸钠成盐过程中，局部碱性过强，降解产生杂质B,控制异辛酸钠的,流加程序,和,搅拌速度,，避免因局部过碱。,研究数据：,具体措施：,控制,搅拌转速,#,转,/,分钟，以,#L/h,流速,继续流加剩余异辛酸钠溶液，当流加到,#,分钟,时，调整,搅拌转速,到,#,转,/,分钟，流加结束后，控制异辛酸钠,残留,#%,，检测合格后继续以,#,转,/,分钟,的搅拌转速搅拌,#,小时,，结晶结束。,20,有效控制杂质的基本思路与策略,在杂质谱分析指导下，从杂质产生的源头入手，优化制定合理的物料控制、生产过程控制措施和包装贮藏条件，从,根本上,优化控制杂质产生的因素，实现杂质的有效控制。,21,22,杂质谱分析,由“个别控制”到“系统控制”,23,分析方法的选择与验证,24,中试及商业化产品杂质检出情况,25,质量标准-各种杂质的系统控制,抗生素杂质控制的基本思考,总体思路：,杂质谱,与,生产要素,生产菌株、工艺要素与杂质和组分针对性的关联性研究,发酵后合成路线的长短、起始物的复杂性,发酵起始原料及有关物质（组份）、合成副产物、合成中间体和降解产物等,起始原料内控,含量、组份及分布、有关物质（特定杂质、非特定杂质及总杂质）,关键中间体内控,明确的杂质和单个未知杂质及总杂质,组分,与,杂质,活性成分的一部分，还是应该被认为是杂质,新抗生素,与,仿制抗生素,探索性研究,对比性研究,26,27,各种潜在的和实际存在的杂质的研究论证：,根据杂质谱分析，产品将出现何种杂质？,组分与杂质,工艺杂质与降解产物,毒性杂质与一般杂质,生产过程中如何针对性控制或去除？效果如何？,质量标准中的分析方法,杂质可接受性的依据,文献依据,试验依据,相关论证,标准控制的杂质,哪些？限度？,每个明确的已知杂质,每个明确的未知特定杂质,基因毒性与一般毒性杂质,特定杂质与非特定杂质,任何非特定杂质（鉴定限度）,总杂质,27,新抗生素,探索性研究的基本思路,28,杂质限度：,根据其来源、类别、结构信息等因素，必要的毒理学研究乃至临床研究中各批次试验样品的杂质组成情况综合考虑，针对性控制。,与母体化合物结构并不密切相关的杂质,参照化学合成药物杂质限度要求。,CFDA,0.15%,与母体化合物结构密切相关的杂质,适当放宽。,EMA,0.50%,与母体化合物结构密切性,DAD,、,LC-MS,、,29,30,抗生素杂质限度,日剂量,2g,，,日剂量,2g,，（）取最小值,原料药杂质限度,30,某原料药日最大用量为,0.5g,，与母体结构不密切杂质,报告限度,=0.05%,鉴定限度,=0.10%,界定限度,=0.15%,或,1.0mg,（,TDI,）,1),考虑响应因子问题,33,杂质谱复杂、难以充分纯化、治疗时间有限,对于国内外药典和同类品种标准已明确控制的,毒性杂质或降解产物,，应进行相应的研究与控制。,现有技术无法鉴定,超鉴定限度,杂质，至少提供相关结构信息表明其归属：,母体化合物、某侧链,，并作为特定的未知杂质使用适当的分析标识进行识别和控制。,全新抗生素新结构杂质,尚应基于,毒理学,乃至,临床研究,提供的相关信息,不同种类抗生素限度也不尽相同,改善纯化、降低杂质含量,可能比提供安全性资料更便捷,抗生素杂质限度要求的相关考虑,32,考虑生产工艺与分析方法的正常波动、产品的稳定性,选择工艺相对成熟、多批数、批量接近商业化生产的样品,杂质的限度：平均值,+3SD,在杂质的安全性（毒理、临床研究）得到充分验证前提下,杂质的标准控制限度：,仿制抗生素,对比性研究的基本思路,35,分析方法,：,结合产品杂质谱，与,ICH,成员国药典收载的检测方法进行检测能力和样品测定结果的对比研究，优选,专属性好、灵敏度高,，能够充分检出相关杂质的检测方法。,分离技术（如,HPLC,法）与质谱分析（或二极管阵列检测）相结合或使用分析标识物（如杂质对照品），以便从,色谱行为、,UV,特征、分子量及分子碎片特征,等信息共同把握其物质一致性。,分析方法的定量限不应高于,(),报告限度,。,36,37,对照药,仿制研发的基础和标杆,以列表形式，采用多种检测手段，如,DAD,、,LC-MS,等技术手段逐个进行对比，对样品与原研品进行所有杂质种类、含量及分布的比较和分析。,特定杂质,中国药典、,ICH,成员国药典规定控制的同品种特定杂质，须进行相同的研究与控制,。,非特定杂质,与原研产品相同的杂质，含量不超过质量标准（药典等）规定或原研产品,可接受。,相同杂质如超出标准规定，或出现原研产品中没有的新杂质,按照新抗生素杂质研究的思路与策略，消除或降低其含量，或进行安全性求证，制定合理限度。,38,对比研究,遗传毒性：,泛指各种因素（物理、化学因素）与细胞或生物体的遗传物质发生作用而产生的毒性。,致突变性：,与,DNA,相互作用产生直接或潜在的影响，使基因突变 （,bacterial reverse mutation,（,Ames,）试验）,致癌性：,具有致癌可能或倾向（,需要长期研究！,）,警示结构特征,遗传毒性物质：,很低浓度时即可造成人体遗传物质的损伤，进而导致基因突变并可能促使肿瘤的发生。,甲磺酸奈非那韦,（,Viracept,）,的故事,37,遗传毒性杂质：杂质控制中的重点关注,ICH Q3A(R2)Impurities in New Drug Substances,2006,ICH Q3B(R2)Impurities in New Drug Products,2006,EMA,：,Guideline on the Limits of Genotoxic Impurities,，,2006,EMA,：,Questions and Answers on the CHMP Guideline on the limits of genotoxic impurities,2008,FDA:Guidance for Industry:Genotoxic and Carcinogenic Impurities in Drug Substances and Products:Recommended Approaches.Draft,2008,38,遗传毒性杂质相关的指导原则,ICH M7 Draft consensus guideline assessment and control of DNA reactive(Mutagenic)impurities in pharmaceuticals to limit potential carcinogenic risk,Current,Step 2,version,，,2013,年,2,月,6,日始，征求意见至,2013,年,4,月,最终发布时间,？,39,提供了一个可用于遗传毒性杂质鉴别、分类、定量分析和控制的可行性框架,限制潜在的致癌风险,提供安全性评估和质量风险控制的理念,对,ICHQ3A,和,Q3B,的补充,40,ICH M7,药物研发过程中，遗传毒性杂质的可接受水平是多少,?,上市产品遗传毒性杂质的可接受水平是多少,?,是否可以采用毒理学关注阈值,(TTC),来规定遗传毒性杂质的水平,?,计算,TTC,时，是否可以将多个遗传毒性杂质合并计算,?,哪些是可接受的特殊情况？日摄入量大于,TTC,的情况,?,信息参考,根据风险级别实施分类管理,1,类,已知的有致突变性和致癌性物质,-,致突变和致癌性数据为阳性。,基于文献中报告的动物,/,人体毒性。现有的公开数据库，如,ToxNet,、,NTP,、,InChem,、,BGChemie,、日本现有化学物质数据库和,/,或市售数据库，如,VITIC,和,Leadscope,。,2,类,已知的致突变性，但致癌性未知的物质,-,致突变数据为阳性，但致癌性未知。,如已知的细菌突变,Ames,试验结果阳性，但是未报告啮齿类动物致癌性数据。,41,42,3,类,含警示结构，与,API,结构无关联，无致突变性数据,-,有警示结构，有潜在遗传毒性风险。,Q(SAR),系统显示警示结构具有遗传毒性，但与活性物质结构无关。如果细菌突变,Ames,试验阳性，划为,2,类，如果细菌突变,Ames,试验阴性，划为,5,类。,4,类,含警示结构，但与无致突变性的,API,结构相似,-,有警示结构，,但与原料药和原料药结构相似物有关，而细菌突变,Ames,研究显示此类物质呈阴性。,5,类,无警示结构，或有充分的数据证明其警示结构无致突变性,-,没有警示结构，,没有遗传毒性的文献报告，或在细菌突变,Ames,试验阴性，或者有充分的数据证明与警示结构不相关。,遗传毒性警示结构：,45,A,为烷烃基、芳香基或,H,；,X,为,F,、,Cl,、,Br,、,I,；,EGW,为吸电子取代基：氰基、羰基或酯基等。,限度控制,1,）,PDE,法,（有阈值效应的遗传毒性杂质）：在超过一定限度时才会产生遗传毒性。,限度确定参照残留溶剂限度的计算方法，根据相关动物的无可见效应剂量（,NOEL,）计算其可接受的日暴露量（,PDE,），再根据药品的最大日剂量计算出杂质的接受限度。,2,）,TTC,法,（,无阈值效应的遗传毒性杂质）：引入毒理学关注阈值（,TTC,）的概念：假设患者终生用药的癌症发生概率不超过,10,万分之一，从高浓度下进行的致癌性实验数据线性外推到极低浓度得到的一个理论值。,此类杂质，如果,每日摄入量低于,1.5ug,，那么患者因服药导致癌症发生的额外风险，可以忽略不计。,44,45,举例：,PDE,法,环氧乙烷,大鼠,TD50,为,21.3mg/kg,按照,1/100,000,肿瘤发生率，,TD50,为,1/50,000,发生率,21.3 mg/kg 50,000=0.42 g/kg,0.42 g/kg/day 50 kg body weight=21.3g/person/day,PDE,为,21.3g/person/day,某制剂,100mg/day,环氧乙烷控制限度应为,0.021%,（,210ppm,）。,TTC,法,甲磺酸酯（甲酯、乙酯等）,以,TTC 1.5ug/,日 计算。某制剂,300mg/,日，甲磺酸酯控制限度应为,0.0005,（,5ppm,）。,3),引入与,Less-Than-Lifetime(LTL),暴露相关的可接受限度：,基于,TTC,可接受的限度为,1.5,g/day,是假设患者终生服药的基础上得出的理论值，在,LTL,遗传毒性杂质限度的范围应为：,1.5,g/day365days70years,（,25,550 days,）,=38.3 mg,设计出平均分配在累积暴露天数中的方法，对于临床研究和上市药物不同用药时间可接受的限度（摄入量）：,46,4,）含有多个遗传毒性杂质的限度要求：,基于,TTC,原理，当原料药中有含有多个遗传毒性杂质时，按照下所描述的进行限制。,临床试验时间超过,3,年，按照上市药品的要求进行控制。,制剂中的降解产物需单独控制。,47,5),明确了需高度关注的危险物质限度原则,类黄曲霉素,aflatoxin-like-,、,N-,亚硝基,N-nitroso-,化合物和氧化偶氮结构,azoxy structures),致癌性明确，,TTC 1.5ug/day,不适用于这类物质。,可以应用指导原则的原理，具体问题具体分析，调整药物研发和上市药品中的可接受摄入量。,48,EMA/CHMP,遗传毒性杂质限度指导原则,基本思路,以“可引起遗传毒性的结构”数据库为依托。,根据有机化学原理，分析、甄别,API,的合成、纯化和贮存过程,中可能产生,实际的,和,潜在的,含有相同结构单元的杂质。,按风险级别分类管理,有充分阈值相关机理证据（实验）的遗传毒性化合物,参照,Q3C“,杂质指导原则”中二类溶剂的限度确定方法 计算“每,日最大允许暴露量”（,PDE,）,无充分阈值相关机理证据（实验）的遗传毒性化合物,TTC,原则,替代研究，消除杂质,如无法避免，,CMC,控制在“合理可行的最低限量（,ALARP,）”,评估遗传毒性杂质的决策树,信息参考,51,EMA,：,甲磺酸奈非那韦事件的后续措施,对药品中出现甲磺酸酯及相关化合物进行风险评估：,范围：,甲磺酸烷基酯,甲磺酸甲酯、乙酯、其它低级醇酯：甲磺酸盐、酯的,API,及制剂，或合成中用到甲磺酸的,API,。,羟乙基磺酸盐、苯磺酸盐、对甲苯磺酸盐的,API,。磺酸烷基酯或芳基酯污染的风险。,限度要求：,无其它毒性数据时，根据,TTC,设定限度。,1.5,g,以,g,为单位的最大日剂量得,ppm,限度。,52,具体考虑：,API,生产是否涉及在甲磺酸（羟乙基磺酸盐、苯磺酸盐、对甲苯磺酸）或相应酰氯存在下，使用了甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等低级脂肪醇,其相应酯形成的可能性是否降到最低,是否有有效的精制步骤。,设备清洗,起始物料,回收溶剂,制剂过程（制粒、包衣,）,储存过程,53,分析方法,适宜的,经验证的,控制限度,不超过,TTC,谢谢,