雜質(zhì)作為藥品的一項關(guān)鍵質(zhì)量屬性，是貫穿于研發(fā)始終的一項重要研究內(nèi)容。雜質(zhì)譜分析是雜質(zhì)研究工作的基礎(chǔ)，通過全面的雜質(zhì)譜分析，可指引藥品制備工藝的開發(fā)和優(yōu)化、質(zhì)量控制策略的制定；可使雜質(zhì)檢查工作有的放矢，是建立合理可行檢查方法的基礎(chǔ)。本文主要是根據(jù)筆者幾年來的審評工作經(jīng)驗，結(jié)合案例對化學(xué)合成原料藥的雜質(zhì)譜分析的一般原則、研究思路進行初步的探討。
任何影響藥物純度的物質(zhì)統(tǒng)稱為雜質(zhì)，ICHQ3A中對新原料藥的雜質(zhì)定義為：存在于新原料藥中，但化學(xué)結(jié)構(gòu)與新原料藥不同的任何一種成分。藥品在臨床使用中產(chǎn)生的不良反應(yīng)除了與藥品本身的藥理活性有關(guān)外，有時與藥品中存在的雜質(zhì)也有很大關(guān)系。例如，青霉素等抗生素中的多聚物等高分子雜質(zhì)是引起過敏的主要原因。雜質(zhì)作為藥物的一項關(guān)鍵質(zhì)量屬性，是研發(fā)工作的一項重要研究內(nèi)容。
按雜質(zhì)的化學(xué)類別和特性，可分為：有機雜質(zhì)、無機雜質(zhì)、有機揮發(fā)性雜質(zhì)。雜質(zhì)譜分析是對藥品中各種可能存在的雜質(zhì)的概貌掌握，通過全面的雜質(zhì)譜分析，可指引藥品制備工藝的開發(fā)和優(yōu)化、質(zhì)量控制策略的制定；可使雜質(zhì)檢查工作有的放矢，根據(jù)不同雜質(zhì)的特性來針對性的建立檢查方法，有助于檢查方法的建立和驗證。原料藥的雜質(zhì)譜分析對應(yīng)于CTD格式申報資料的模塊“3.2.S.3.2雜質(zhì)”。本文主要是根據(jù)筆者幾年來的審評工作經(jīng)驗，結(jié)合案例對化學(xué)合成原料藥的有機雜質(zhì)譜分析的一般原則、研究思路進行初步的探討，不涉及檢查方法的研究及驗證的內(nèi)容。
圖1有機雜質(zhì)潛在來源示意圖
圖1是一個化學(xué)合成原料藥的工藝示意圖，是以A和B為起始原料，經(jīng)中間體C制備最終產(chǎn)品(API)，根據(jù)此反應(yīng)通式，有機雜質(zhì)的潛在來源主要包括以下幾個方面：①合成原料(A、B)及中間體(C)；②合成原料引入的雜質(zhì)(如B′)，以及合成原料引入雜質(zhì)的后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)物，如B′的后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)物C′、API′；③副反應(yīng)產(chǎn)物，如BP1、BP2等等，如果副反應(yīng)產(chǎn)物可隨主成分一同參與后續(xù)的反應(yīng)，還需關(guān)注其后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)物；④原料藥的降解產(chǎn)物，如D1、D2等等；⑤反應(yīng)中使用的試劑、配位體、催化劑等等。由于這類雜質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)一般與活性成分類似或具有淵源關(guān)系，通常也稱為有關(guān)物質(zhì)。除了降解產(chǎn)物外，其他這4類有機雜質(zhì)都與制備工藝有關(guān)，也稱為工藝雜質(zhì)。審評工作中發(fā)現(xiàn)，申請人進行雜質(zhì)譜分析時多存在兩種極端的問題，一種極端是雜質(zhì)分析過于簡單，例如，工藝雜質(zhì)僅關(guān)注合成原料和中間體；另一種極端是雜質(zhì)分析過于繁雜，例如，將有機合成的各種理論可能的副反應(yīng)雜質(zhì)均簡單羅列，但不做進一步的分析討論、雜質(zhì)檢查。ICHQ3A中明確要求：申請人應(yīng)對原料藥在合成、精制和儲存過程中最可能(mostlikely)產(chǎn)生的那些實際存在的和潛在的雜質(zhì)進行綜述分析。因此，雜質(zhì)譜分析的對象應(yīng)是那些最可能產(chǎn)生的工藝雜質(zhì)和降解產(chǎn)物，而不是工藝中使用的所有物料、試劑的簡單羅列，也不是理論上所有可能副反應(yīng)的簡單排列組合。合理的雜質(zhì)譜分析應(yīng)建立在對合成所涉及的化學(xué)反應(yīng)、由原料引入的雜質(zhì)及可能的降解產(chǎn)物進行科學(xué)合理評估的基礎(chǔ)之上。不僅要關(guān)注實際檢出的雜質(zhì)，還需要對潛在雜質(zhì)存在的可能性進行科學(xué)評估，以更有效地指導(dǎo)有關(guān)物質(zhì)檢查方法的篩選和建立。工藝雜質(zhì)的分析應(yīng)基于工藝開發(fā)過程中知識和數(shù)據(jù)的積累，對制備工藝以及所涉及化學(xué)反應(yīng)機理要有深入的理解，要注意分析工藝中雜質(zhì)的形成、去向(是否可隨主成分一同進行后續(xù)的化學(xué)反應(yīng))及清除情況?？傊?，掌握的信息越豐富，就越容易評估哪些是在終產(chǎn)品中最可能存在的雜質(zhì)。對于工藝中使用的合成原料、中間體以及試劑、配位體、催化劑等等，相對比較簡單，申請人基本都能關(guān)注到此類潛在工藝雜質(zhì)的殘留問題。下面主要對其他幾種工藝雜質(zhì)進行討論。建議根據(jù)供應(yīng)商提供的制備工藝，對外購起始原料可能引入的雜質(zhì)進行全面的分析和檢測，注意分析起始原料引入雜質(zhì)在后續(xù)工藝步驟中的去向/清除情況，結(jié)合后續(xù)中間體中控實測數(shù)據(jù)的積累，合理制定起始原料引入雜質(zhì)的質(zhì)控策略(源頭控制，過程控制，或在終產(chǎn)品中繼續(xù)關(guān)注)。建議重點關(guān)注那些可引入后續(xù)反應(yīng)的潛在雜質(zhì)，通常這類雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)與主成分類似，可隨主成分一同進行后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)，且理化性質(zhì)也可能與主成分比較接近，后續(xù)工藝步驟對其清除能力相對其他雜質(zhì)來說比較有限，在終產(chǎn)品中殘留的可能性也較大，這類雜質(zhì)也多見用于有關(guān)物質(zhì)檢查方法系統(tǒng)適用性的分離度規(guī)定。例如，EP8.0收載塞來昔布標(biāo)準(zhǔn)中的雜質(zhì)A就是合成原料引入的苯環(huán)間位甲基異構(gòu)體雜質(zhì)(圖2)隨主成分一同進行后續(xù)反應(yīng)而產(chǎn)生的工藝雜質(zhì)，因其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與主成分非常接近，比較難以清除，不僅作為特定雜質(zhì)規(guī)定限度0.4％，還在系統(tǒng)適用性中規(guī)定主成分峰與雜質(zhì)A峰的分離度不低于1.8。
圖2塞來昔布和EP雜質(zhì)A的結(jié)構(gòu)圖
建議根據(jù)工藝開發(fā)過程中掌握的工藝認知、對所涉及化學(xué)反應(yīng)機理的理解以及數(shù)據(jù)的積累，對各步驟可能產(chǎn)生的副反應(yīng)雜質(zhì)進行合理分析，并跟蹤其在后續(xù)工藝步驟中的去向/清除情況，根據(jù)多批次跟蹤數(shù)據(jù)的積累，合理制定各工藝副產(chǎn)物雜質(zhì)的質(zhì)控策略。同樣，建議重點關(guān)注與主成分結(jié)構(gòu)類似、可引入后續(xù)反應(yīng)的副產(chǎn)物雜質(zhì)。
以馬來酸依那普利為例進行說明，簡略合成路線見圖3，以L-丙氨酸為原料，經(jīng)酯化、加成、催化氫化、成酰胺等多步反應(yīng)制備馬來酸依那普利原料藥。其結(jié)構(gòu)中含有3個手性中心，第2個手性中心是在加成反應(yīng)中引入，通過溶解性的差異可分離、去除該步驟產(chǎn)生的非對映異構(gòu)體雜質(zhì)RS加成副產(chǎn)物，但是少量殘留的該副產(chǎn)物雜質(zhì)可繼續(xù)參與后續(xù)的氫化、酰化反應(yīng)，最終生成終產(chǎn)品的RSS異構(gòu)體雜質(zhì)。此外，在Pd/C催化氫化步驟中，可能發(fā)生乙酯水解、苯環(huán)氫化的副反應(yīng)，這些副反應(yīng)雜質(zhì)均可參與下一步的?；磻?yīng)，最終生成工藝雜質(zhì)依那普利拉、環(huán)己基依那普利。以上工藝副產(chǎn)物雜質(zhì)產(chǎn)生的可能性較高，還需要終產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的控制，EP8.0收載的馬來酸依那普利原料藥標(biāo)準(zhǔn)中RSS異構(gòu)體雜質(zhì)(EP雜質(zhì)A，限度1.0％)、依那普利拉(EP雜質(zhì)C，限度0.3％)、環(huán)己基依那普利(EP雜質(zhì)H，限度0.3％)均作為特定雜質(zhì)進行了質(zhì)控，系統(tǒng)適用性中還規(guī)定了RSS異構(gòu)體雜質(zhì)(EP雜質(zhì)A)與主峰的分離度。建議可通過結(jié)構(gòu)特征的分析以及試驗的手段來研究潛在的降解途徑和降解產(chǎn)物，穩(wěn)定性試驗、強制降解試驗是常用的試驗手段。相對于穩(wěn)定性試驗，強制降解試驗可在較短的時間內(nèi)獲得大量的有益信息，因此在早期研發(fā)階段，強制降解試驗是研究潛在降解途徑和降解產(chǎn)物的一種有效手段，此外，它還可幫助建立專屬性的有關(guān)物質(zhì)檢測方法，為制劑的處方、工藝、包材等開發(fā)工作提供有益信息。ICHQ1A中說明強制降解試驗的內(nèi)容包括熱、濕、氧化、光照、水解等；試驗樣品可采用固體、溶液/混懸液的狀態(tài)；對于試驗條件，因不同產(chǎn)品的穩(wěn)定性不同，指南中僅籠統(tǒng)的說明，強制降解通常是在比加速試驗更劇烈的條件下進行，例如，高溫試驗條件一般是高于加速試驗溫度10℃以上(如50℃、60℃等)。在審評工作中經(jīng)常看到申請人對試驗條件缺乏必要的篩選考察，要么條件過于劇烈，產(chǎn)生大量無意義的次級降解，要么條件過于溫和，未能體現(xiàn)應(yīng)有的降解，無法達到強制降解試驗的研究目的。建議根據(jù)原料藥本身的物理化學(xué)穩(wěn)定性篩選考察合適的強制降解試驗條件，通常主成分降解10％左右即可(也有研究者推薦主成分降解5％～20％)。對于比較穩(wěn)定的藥物，也沒有必要采用過于劇烈的試驗條件使其必須達到某種程度的降解。
圖4依那普利降解雜質(zhì)分析圖
仍以依那普利為例進行說明(圖4)，通過溶液以及固體狀態(tài)下的降解試驗，依那普利的主要降解途徑是水解降解，在酸堿條件下首先是酯鍵的水解，如果條件劇烈，還可能進一步產(chǎn)生酰胺鍵的水解產(chǎn)物；在酸水解、固體濕熱條件下還可見形成內(nèi)酰胺環(huán)合的降解產(chǎn)物。藥典等文獻也是雜質(zhì)譜分析的重要參考，可參考文獻中報道的同品種或相同結(jié)構(gòu)類型藥物的雜質(zhì)信息。但需要注意的是，由于合成路線可能不同，不建議簡單套用文獻報道的工藝雜質(zhì)，需要結(jié)合自擬的合成工藝分析是否可能產(chǎn)生與文獻報道一致的雜質(zhì)。例如，因合成工藝不同，USP38、EP8.0的左乙拉西坦原料藥標(biāo)準(zhǔn)中收載了不同的特定工藝雜質(zhì)，(S)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽(USP雜質(zhì)B)和(S)-N-(1-氨基-1-氧代丁-2-基)-4-氯丁酰胺(USP雜質(zhì)A)是USP收載的特有雜質(zhì)，(2Z)-2-(2-氧代吡咯烷-1-基)丁-2-烯酰胺(EP雜質(zhì)B)是EP收載的特有雜質(zhì)，分別產(chǎn)生于不同的合成路線(表1)；毒性雜質(zhì)2-羥基吡啶(EP雜質(zhì)C)雖然在USP38、EP8.0中均有收載，也建議結(jié)合自擬制備工藝(是否使用該合成試劑)考慮是否需要作為特定雜質(zhì)進行研究。雜質(zhì)研究是貫穿于藥品研發(fā)始終的一項重要內(nèi)容，雜質(zhì)譜分析是雜質(zhì)研究工作的基礎(chǔ)，基于雜質(zhì)譜分析的雜質(zhì)控制是“質(zhì)量源于設(shè)計”的基本理念在雜質(zhì)研究與控制中的一種具體實踐。通過本文的討論，希望給研究者一些有益的啟示，從雜質(zhì)譜分析入手確立科學(xué)的雜質(zhì)研究思路。作者：康建磊 國家食品藥品監(jiān)督管理總局藥品審評中心
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