药物研发中容易出现的基因毒性杂质种类有哪些

基因毒性杂质来源于原料药合成过程中的起始物料、中间体、试剂和反应副产物，也可能是由药物在合成、储存或者制剂过程中的降解产生的。如果药物中的基因毒性杂质分析方法及控制不当，可能会导致临床隐患，同时也会影响新药上市的时间。因为体内基因毒性杂质对DNA具有潜在的破坏性，这种破坏可能会导致肿瘤的产生。
当基因毒性化合物，如环氧化物或芳香胺作为反应物和试剂参与反应制备原料药时，极有可能给最终的活性药物成分(API)带来基因毒性杂质污染，因此对基因毒性杂质的严格检测、控制和预防在工艺化学过程中是必须的。在药物研发与生产中，常见的基因毒性杂质种类有烷基卤化物、磺酸酯、肼类化合物、环氧化合物、四甲基哌啶氧化物、酰卤类化合物、芳香胺、硼酸、和乙酰胺等。美迪西的分析化学和纯化分离团队为客户提供高质量的分析和纯化分离服务, 如利用HPLC等各种技术分离监管起始原料、中间体、API和药物产品中的杂质。
1、烷基卤化物
烷基卤化物也叫做卤代烷烃，是一类含有一个或者多个卤原子的化合物，根据所含卤原子的种类，可以分为氟化烷、氯代烷和碘代烷。卤代烷烃的反应活性很强，能直接与生物大分子如DNAs、RNAs和蛋白质发生烷化基反应，可能会导致DNA突变。卤代烷烃在药物合成中大量使用，结构种类繁多，是基因毒性杂质中最多见的一类。常见的卤代烷烃杂质分析方法有气相色谱法（GC）、HS-GC-ECD法、气质联用技术（GC-MS）、固相微萃取技术等。
2、磺酸酯
磺酸酯根据取代基的不同可以分为烷基磺酸酯和芳基磺酸酯。与卤代烷烃类似，磺酸酯也是直接与生物大分子如DNAs、RNAs和蛋白质发生烷化基反应，可能会导致DNA突变。对于此类基因毒性杂质分析除了需要克服灵敏度、选择性以及样品基质干扰等挑战外，磺酸酯的高反应活性也为分析方法的开发带来了难度。如采用GC法测定挥发性烷基磺酸酯时，磺酸酯会在进样口高温分解或者样品中的磺酸与醇类溶剂瞬间反应生成磺酸酯。采用HPLC法测定时，醇类溶剂也能会和药物中残留试剂反应生成待测的磺酸酯，影响测定结果的准确性。
3、肼类化合物
肼是已知的基因毒性杂质，具有潜在的致癌性。肼或烷基肼/苯基肼常用作制药中的原料合成中间体或API，例如氨基脲、异烟肼、呋喃西林、盐酸阿齐利特、硫酸阿米卡星等。肼类化合物有巨毒，能够对肝、肾、血液等系统带来很大的副作用。肼类化合物主要是通过代谢活化而生成碳正离子和碳氧自由基等活性较强的中间体，可与DNA发生烷基化反应或者导致DNA其他病变。
由于此类杂质，如甲基肼、二甲基肼等具有强活泼性、挥发性、分子量小等一些特殊的化学性质，故检测方法在灵敏度、选择性、待测物稳定性、基质复杂性等方面呈现特殊要求，因此在分析方法的开发和选择上具有与其他药物杂质分析检测不同的特点。除此之外，肼类化合物容易与色谱柱上的硅氧基相互作用，导致峰形严重拖尾，是分析方法建立过程中的难点。因此，建立一种快速、简便、高灵敏的检测方法来监测药物生产过程中肼类基毒杂质的残留量显得愈加紧迫。
4、环氧化合物
环氧化合物是潜在的基因毒性杂质，一般是通过开环反应烷基化DNA，导致DNA突变，其中有一部分环氧化合物也是致癌物质。由于环张力的存在，环氧化合物具有很高的反应活性，很容易与醇、水、胺、卤代化合物、芳香化合物、氰化物和硫化物等亲核试剂发生反应而开环降解。
5、四甲基哌啶氧化物
四甲基哌啶氧化物是一种哌啶类的氮氧自由基。为橘红色易升华结晶或液体，易溶于水、乙醇和苯等溶剂，有毒、具腐蚀性，可经皮肤吸收，有强烈刺激性。其具有捕获自由基和猝灭单线态氧的功能，且是一种非常有效的氧化催化剂，能将伯醇氧化为醛、仲醇氧化为酮。具有产率高、选择性好、稳定性良好、可循环使用等优点。
6、酰卤类化合物
酰卤化合物以酰氯化合物最为常见，是化学合成的重要酰化试剂。尽管没有现在没有证据证明酰氯化合物具有基因毒性和致癌性，但是这类化合物含有结构警示基团，是潜在的基因毒性杂质。由于酰氯的高反应活性，一般无法直接测定，对于此类基因毒性杂质分析采用GC法直接测定酰氯会出现与色谱柱硅醇基反应，或者与流动相中的水和甲醇反应，影响测定结果的准确性。
此外基因毒性杂质还有芳香胺、硼酸、和乙酰胺等。在药物研发和生产时，应根据现有的配方选择和生产技术，指明涉及到所有具有基因毒性或有致癌性的化学物质，如所用试剂、中间体或副产品等。而且在药物活性物质中没有出现的基因毒性反应物和有基因毒性结构的物质都应该被考虑。基因毒性杂质分析方法的开发和选择上具有与常规药物杂质分析检测不同的特点，虽然基因毒性杂质的分析和检测属于药物中有机杂质检测的范畴，但是其在灵敏度、选择性、待测物稳定性和基质复杂性等方面具有特殊性。