什么是基因毒性杂质？

基因毒性杂质(或遗传毒性杂质, Genotoxic Impurity, GTI ):化合物本身直接或间接损伤细胞 DNA，产生基因突变或体内诱变，具有致癌可能或者倾向。基因毒性杂质经过适当遗传毒性试验模型，例如，细菌基因突变 ( Ames ) 试验，证实具有遗传毒性的杂质。

除了基因毒性杂质外，还存在着一类潜在基因毒性的杂质( Potential Genotoxic Impurity, PGI )。它们是指：具有遗传毒性警示结构的杂质，但并未经实验测试模型验证。这里的潜在性指的是遗传毒性的潜在性，而非杂质存在的潜在性。从结构上看类似基因毒性杂质，有警示性。

因此，除了 NDMA 这种氮亚硝胺类外，我们还发现了多如磺酸酯类、水合肼类、苯并芘类、氨基糖苷类抗生素类、卡铂、顺铂、叠氮化物类及叠氮化物等化合物也都归属于基因毒性杂质及潜在基因毒性的杂质。

所以，风险无处不在。要知道药物中是否就含有如此繁多的基因毒性杂质，需要用到的分析手段也是多种多样。这里，我们就带大家去探索部分可以用气相色谱质谱联用仪来测试的基因毒性杂质。

甲磺酸酯类基因毒性杂质

甲磺酸是一种常用的医药原料，反应后的残留量与合成工艺和片剂生产中用到甲醇、异丙醇和乙醇等低醇反应产生具有基因毒性的甲磺酸烷基酯类：甲磺酸甲酯 MMS、甲磺酸乙酯 EMS、甲磺酸异丙酯 IMS 等。

目中国药典没有对此类残留的限量，但欧洲医药评价署（ EMEA ），美国食品和药物管理局（ FDA ）及药品注册协调会议（ ICH ）已先后对此类基因毒性杂质做出限度规定。

而就分析方法而言，欧洲药典提供了分析甲酸酯类基因毒性杂质的分析方法。即通过 NaI 将甲酸酯类物质衍生化成碘代烷烃类化合物，再由安捷伦的 7697A 顶空进样，安捷伦5977B GCMS 进行分析即可。该方法分析灵敏度可达 2.5ng 检出。

图 1. 甲磺酸酯 25ng 标准样品色谱图

环氧氯丙烷基因毒性杂质（ ECH ）

环氧氯丙烷，又名表氯醇。会致畸及致基因突变。2017 年 10 月 27 日，卫生组织癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，环氧氯丙烷在2A类致癌物清单中。

环氧氯丙烷分子小，挥发性好，属于挥发性有机化合物 VOCs 范畴。因此，同样可以由安捷伦的 7697A 顶空完成进样。但环氧氯丙烷的分析仍一直困扰着分析工作者，因为其难点在于的方法灵敏度要求（ ppb 别）对后端的 GCMS 提出了高的挑战。

安捷伦的 5977B，配以 Extractor 的黑科技，可以有效保障 MS 端灵敏度的表现。因此，应对药物中痕量环氧氯丙烷的分析要求，仍然绰绰有余。

图 2. 11ppb 环氧氯丙烷连续 8 次进样重复性表现

N-亚硝胺类基因毒性杂质

当然，不得不提的还有 N- 亚硝胺类基因毒性杂质。N- 亚硝胺是一类具有 R_1 N(−R_2 )−N=O 结构的胺化合物，其大部分化合物都属于强致癌物，具有肝毒性和致癌性。在已检测的 300 种亚硝胺类化合物中，已证实有 90% 至少可诱导一种动物致癌，其中乙基亚硝胺、二乙基亚硝胺和二甲基亚硝胺至少对 20 种动物具有致癌活性。

癌症研究署( IARC 把亚硝胺列为 2A 类致癌物，即人类很可能致癌，该类致癌物对人类致癌性证据有限，但实验动物致癌性证据充足。

由于毒性猛烈。痕量的 N- 亚硝胺也不能被轻易放过。因此，灵敏度要求再次成为关注的焦点。一场“较量”也由此展开。在比较了 9 种痕量 N- 亚硝胺于 GCMS 和 GCMSMS 上的出峰情况后，我们不难得到结论：安捷伦的 5977B GCMS 和 7000D GCMSMS 均能轻松达成 10ppb 以下的方法检出。但如要说到对样品背景的去除能力，恐怕仍是 7000D 更胜*。

图 3. N-亚硝胺在 GCMS 和 GCMSMS 上的结果（浓度为 0.1 ug/L ）

“抓住”警示基团，也就“抓住”了潜在基因毒性杂质

在基因毒性杂质的分析中，未知杂质需确定其结构，依据其是否含有警示结构以判断该杂质是否具有基因毒性。除可达 ppb别的灵敏度外，GC/Q-TOF 的 MSMS 功能，结合高分辨质谱信息，可对未知杂质进行结构推测和确证。

图 4. 分子式计算工具（ MSC ）对分子结构进行预测

我们的健康需要的呵护和关怀。没有谁希望不时地收到“意外惊喜”。因此，安捷伦愿意和您一起共同捍卫药物安全，杜绝一切可能的遗传风险。

原创作者：上海斯迈欧分析仪器有限公司