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技术共探丨药品包材系统毒理学风险评估常用方法(上)

2022年05月11日
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本文就药包材系统毒理学风险评估的定义、相关安全阈值以及风险评估方法进行解析探讨,共探对已知化合物中可能存在的风险进行科学评估的关键要素。

 

对于药品包装材料、工艺组件、相关原材料等的毒理学风险评估,是指基于化合物中的可提取物及浸出物可能带来的风险进行的评估。

 

毒理学风险评估基本方法

检索数据  可提取物 / 浸出物的相关毒理学数据,

参考阈值  参考权威数据库的人体或动物试验数据及国内外监管部门 / 权威组织机构提供的毒理学阈值,

综合推导  结合药品信息以及相关毒理学评估指导原则,推导得到人体可耐受安全阈值。

对比评价  通过可提取物/浸出物的含量与人体可耐受安全阈值的比较,对其可能在人体产生的毒理学风险进行评价。

 

不同指导原则或组织机构对人体可耐受安全阈值有不同的命名,其含义类似,常用于药品包材的人体可耐受安全阈值有:

  • QT  界定阈值,Qualification Threshold、

  • SCT  安全性阈值,Safety Concern Threshold、

  • AET  分析评价阈值,Analytical Evaluation Threshold、

  • PDE  人每日允许最大暴露量,Permitted Daily Exposure、

  • AI  可接受摄入量,Acceptable Intake、

  • TTC  毒理学关注阈值,Threshold of Toxicological Concern等。

 

 

 

01

毒理学关注阈值 TTC

 

毒理学关注阈值 TTC 是根据结构相关的化合物的毒性,推测出的无不良反应的暴露水平。当低于该暴露水平时,无论化合物是否具有毒性数据,在终身服用的情况下对人体健康都不会产生明显的危害。[1]

TTC 法是相容性研究中,针对可提取物/浸出物的安全性评价所采用的毒理学风险评估方法之一,使用此法的主要优点是可评估低暴露风险的同时,无需特定化学物质的动物毒性数据。因此,对于缺乏毒理学数据的的化合物,推荐使用 TTC 阈值进行评估。

多年来 TTC 法一直被各权威机构组织用于评估相关产品中化合物的安全性,如美国 FDA 用此法筛选包装迁移物的安全性;FAO / WHO食品添加剂联合专家委员会 JECFA 用此法筛选食品添加剂的安全性。[2]

 

对于具有基因毒警示结构的致癌化合物,在10-6 致癌风险情况下的TTC阈值为0.0025μg / kg /天,即0.15μg /天(使用60kg 人体体重计算),其在10-5 致癌风险情况下的 TTC 阈值为0.025μg / kg /天,即1.5μg /天。该TTC阈值不适用于已知的致癌概率高的化合物,如类黄曲霉素物质、氧化偶氮或亚硝基物质、联苯胺物质。

 

 

对于非致癌化合物,根据化合物结构,使用 Cramer 的结构分类决策树进行分类。Cramer 决策树分类是根据化合物分子结构反映的毒性大小将化合物分成3类:其中 Cramer Ⅲ 类毒性最大,具有复杂结构,代谢物到反应产物具有潜在毒性;Cramer Ⅱ 类毒性居中,无明显的潜在毒性;Cramer Ⅰ类具有简单结构,可有效代谢成为无毒物质。

 

另外,对于有机磷酸酯及氨基甲酸酯类物质,由于具有已知的神经毒性,对其单独归类。甾体类物质、具有生物累积特性的物质如多卤化二苯并二恶英、二苯并呋喃、联苯类物质由于其毒性较大,未被列入 TTC 阈值使用范围内。

Cramer 分类的限值是基于 613 个化合物的 2941 个试验得到的NOAEL( No Observed Adverse Effect Level )值,通过应用不确定因子如种内、种间差异不确定因子,暴露时间转换因子等,推导得到的最保守的限值,作为每类化合物的慢性口服暴露的 Cramer 分类限值。[3,4]

化合物是否具有基因毒警示结构或 Cramer 分类,可以通过软件进行预测,常用的软件包括 Toxtree,QSAR 等。各类物质的 TTC 阈值如下表所示:

 

表1-1  TTC阈值描述[3,4]

 

对于基因毒杂质,根据药物临床使用差异,例如疾病的治疗周期、严重程度等,还可进一步提高阈值限度。ICH M7 根据致突变杂质每日摄入量(对应10-5 患癌风险)与治疗天数的线性关系,根据终生治疗所用的 TTC 水平(即1.5μg /天)进行计算,得到了不同治疗时长下的致突变杂质可接受摄入量,如下表所示。[5]

 

表1-2                                                                                              

单个基因毒性有机化合物的可接受摄入量[5]                                        

 

表1-3  

多个基因毒性有机化合物(≥3个)的总可接受摄入量[5]

 

当前的 TTC 阈值是基于慢性动物研究得到的,考虑了终生暴露的情况。然而,作为急性接触的药品,TTC 阈值可能过于保守。有文献指出,通过对非基因毒性物质的急性经口暴露 TTC 阈值研究,可以将 Cramer III 类物质的 TTC 阈值 90μg /天(1.5μg / kg /天)乘以因子 3,用于 Cramer III 物质急性暴露(小于 24 小时)的 TTC 阈值是合理的,即 Cramer III 类物质的急性 TTC 阈值为270ug /天(4.5ug / kg /天,60kg 体重)。[6]

 

02

安全阈值  SCT/QT

 

安全性阈值SCT,是根据基因毒致癌物质的TTC阈值规定的,在该阈值以下,对化合物的致癌毒性和非致癌毒性的担忧均可忽略不计。

界定阈值QT,是美国产品质量研究协会PQRI(Product Quality Research Institute)对于吸入制剂中不含基因毒警示结构的化合物的推荐阈值,对非基因毒性或致癌性化合物,在该阈值以下,对于化合物的非致癌性作用的担忧可忽略不计。

PQRI工作组建议:

  • 对经口吸入制剂和鼻腔制剂(OINDPs,Orally Inhaled or Nasal Drug Products)中迁移物的 SCT 为0.15μg /天,QT值为 5μg /天;

  • 对于肠道外药品(PDP,Parenteral Drug Products)中的静脉注射、皮下注射以及肌肉注射产品,推荐使用 SCT 值 1.5μg /天;对于PDP中的非基因毒性或致癌性化合物,在缺乏一般毒理学数据和确定的刺激或致敏潜力的情况下,也可以使用 QT 值 5μg /天评估。

  • 对于已知毒性特别强的物质,如,如亚硝胺类(N-nitrosamine)、多环芳烃(PAHs或PNAs)或 2-巯基苯并噻唑(2-MBT)等,不可采用以上两种评估方法,需根据具体毒理学数据或相关法规指导原则要求制定更低的可接受限度。[7,8,9]

 

03

分析评价阈值AET

 

分析评估阈值 AET 是指从 SCT 计算并用于潜在毒理学评估的识别阈值。AET 需先根据 SCT 以及药品单位使用剂量计算出 AET 估值,然后根据所使用的分析方法,评估方法的不确定性,得到 AET 终值。目前一般采用2种方法,一是使用与标准品比较的响应因子的方法,二是使用不确定度为 50%  AET 估值的方法确定,二者取较大值。超过AET的物质,化学家应开始识别特定可提取物并将其报告以进行潜在毒理学评估。

对 OINDP 产品,用于 AET 计算的 SCT 为 0.15μg /天;对 PDP 产品中的静脉注射、皮下注射以及肌肉注射产品,推荐使用 SCT 值 1.5μg /天计算 AET。

 

 

需注意的是:AET 不是控制阈值,而是识别和潜在毒理学评估的触发值。超过 AET 的物质,如在药品与包装容器系统的相容性研究,超过 AET 的可提取物,需要化学家对进行定性定量分析,识别化合物结构,并由毒理学家对其进行特定的毒理学评估。[7,8]