自2019年沙坦亞硝胺污染事件后,F(xiàn)DA 和 EMA 明顯加大了對藥品潛在誘變雜質的監(jiān)管力度。不僅屢次發(fā)文至其監(jiān)管的制藥公司與 CDMO,而且為很多藥物基質亞硝胺雜質設定了非常嚴格的 ADI (每日允許攝入量),例如18 ng/天。
亞硝胺風波尚未平息,苯污染又成為了監(jiān)管機構鳴響的另一次警笛。
藥品生產(chǎn)過程中使用或產(chǎn)生的很多物質都有可能是潛在誘變雜質(PMI),例如很多烷基化試劑,包括氯代烷烴,它們的使用,或者作為雜質產(chǎn)生于反應的過程中,都可能給藥物帶來PMI污染的風險。面對產(chǎn)品安全與PMI管理的可操作性,從業(yè)者需要一種合理的手段實現(xiàn)兩者之間的平衡。
本文將著重介紹 PMI 的 purge factor與purge ratio 概念,它們的計算方法,以及隨之而來的 PMI 控制方法。
什么是 Purge Factor
Purge Factor (PF) 反映工藝降低雜質水平的能力。根據(jù) ICH M7(R1),它被定義為工藝上游點的雜質水平除以工藝下游點的雜質水平。PF既可以通過測量也可以通過預測的手段實現(xiàn)(PS:需要提前強調的是,Purge Factor 和 Purge Ratio 是兩個不同的概念,下文將具體介紹兩者的差別和聯(lián)系)。
Purge Factor (PF) 計算:基本原則
PF的計算值是根據(jù)目標的潛在基因毒 性雜質,或潛在誘變雜質(PMI, potential mutagenic impurity; 或PGI, potential genotoxic impurity)的自身物理化學性質,以及所處工藝的特征共同決定的(步驟如下圖所示)。
第一步是評價可以決定PF的清除程度的關鍵要素,例如它的反應活性、溶解度、揮發(fā)度,以及能夠將其排除出體系的工藝操作,例如色譜純化;
第二步是根據(jù)這些特性,對他們進行評分;
第三步是PF的計算,即將上述評分乘積;
第四步對比所得的預測PF和所需PF閾值,以決定PMI最終污染產(chǎn)品的可能性。
注:
表1. PF評分系統(tǒng)ICH指南
案例分析:AZ9056醛
制備AZD9056 HCl的工藝,使用了AZD9056醛作為反應物??紤]到這個反應物含有醛基,因此它可能成為最終產(chǎn)物中的PMI。該工藝過程如下圖所示。
AZD9056 HCl合成路線
圖片來源:Lhasa Limited
需要注意的是,除了反應物醛AZD9056之外,這個工藝中還產(chǎn)生了兩個潛在的遺傳毒 性雜質:異丙基氯(isopropyl chloride)和AZD9056 chloride。他們都是烷基氯代化合物,因此從結構上看也屬于PMI的行列,因此不能忽略,需要一并分析。
對于這三個篩選出來的 PMI 的 PF 評分詳情見表2。可以看出,AZD90956醛和異丙基氯都具有很高的PF預測值。前者得益于多重步驟可以去除,這也解釋了越下游的PMI產(chǎn)生,其危險性就越高的原因,例如沙坦事件中的亞硝胺雜質,就是產(chǎn)生在化學反應的最后一步。
異丙基氯盡管形成在第二步,但得益于其較低的沸點(因而揮發(fā)度得分較高),也取得了10000的預測PF。與此相反的是,AZD9056 chloride的預測PF只有3?;诖藵撛诘母唢L險,研發(fā)人員通過測量的方式獲取了其更為準確的PF,其值為10。至于這個數(shù)值是否可以保證AZD9056 chloride的含量控制在相應的閾值之下,就需要結合具體的工藝,以及該藥物的給藥方式和劑量來進行評估和判斷。
表2. AZD9056醛、AZD9056 chloride和異丙基氯的PF預測
注:以上打分不僅要考慮反應過程,也需要將work-up步驟考慮進去。如果沒有實驗數(shù)據(jù),也可以參考類似化合物或反應、參考文獻,或者依靠專家經(jīng)驗。
如何使用PF
上文已經(jīng)提示過,Purge Factor和Purge Ratio是兩個既不相同又高度關聯(lián)的內容。Purge factor的計算,可以說是為了引出Purge Ratio做鋪墊,而后者將是決定應該采用何種策略管理生產(chǎn)工藝中引入或產(chǎn)生的PMI的決定因素。
Purge Ratio 的定義是“預測或測量的PMI的PF與所需要的Purge Factor之間的商”。
這個定義中又引入了一項新的內容,即:需要的PF。那么什么是需要的PF?
簡單地說,需要的PF就是保證最終藥物中PMI含量達標的PF值。它的定義為:反應中PMI的最大濃度(ppm,比如PMI反應物完全沒有轉化,或者一個反應物完全轉化為了一個PMI雜質的情況下的濃度)與API中該PMI所允許的質量標準(ppm)之間的商。
在ICH M7: Control Strategy Option for Mutagenic Impurities一章中,對于如何控制PMI提出了四個選擇,具體內容見下圖。
ICH M7四種PMI的控制策略
從上圖可以看出,四種選擇是按照寬松度增加的順序排列的。選擇1需要在API中測量實際的PMI含量;選擇2可以測量中間品,或者原料的PMI濃度,而且需要按照最終API的質量標準;選擇3針對中間品,但可以放寬最高濃度限制,當然這是建立在對于工藝能力掌握的基礎之上,以Purge Ratio作為依據(jù)進行的;選擇4則無需做任何檢測,這也是建立在對工藝了解的基礎之上,而且Purge Ratio達到一個標準的前提下做出的決定。
具體來說,1000是Purge Ratio的一個分水嶺:如果Purge Ratio大于1000的話,可以按照選擇4的內容進行PMI控制,即無需做任何分析;當Purge Ratio小于1000的話,則要根據(jù)情況選擇1-3的內容進行PMI分析。其決定樹見下圖。在關鍵的雜質是否被清除的標準上,采用的正是Purge ratio大于1000的原則。
是否需要測量PMI的決定樹
ICH M7關于PMI控制的示范
讓我們通過一個案例來說明如何通過Purge Ratio的標準,來選擇對于PMI的控制途徑。
如果預測的Purge Factor(PF)值大于107,那么便可以選擇ICH M7中的選項4,即不用對PMI做任何形式的測定;反之,如果PF小于107,則需要視具體情況而選擇1-3的選項(也有某些Purge ratio小于1000而選擇選項4的情況,見下文),測量產(chǎn)品、中間品或者原料中的PMI含量:
Ref.
Borths, C. J. et al. Control of Mutagenic Impurities: Survey of Pharmaceutical Company Practices and a Proposed Framework for Industry Alignment. Org. Process Res. Dev. 2021, 25, 831-837.
Elder, D. P. et al. Is Avoidance of Genotoxic Intermediates/Impurities Tenable for Complex, Multistep Syntheses? Org. Process Res. Dev. 2015, 19, 1437-1446.
Why you should consider controlling your potentially mutagenic impurities outside the lab. Lhasa Limited.
合作咨詢
肖女士 021-33392297 Kelly.Xiao@imsinoexpo.com