2020年3月2日，美国线上检测机构Valisure在二甲双胍药物中检测出二甲基亚硝基（NDMA）基因毒性杂质，向FDA发出公民请愿，要求召回二甲双胍。
2019年10月，雷尼替丁被FDA官方检测出含NDMA，引发全球制药厂家的大规模召回。
2020年4月1日，FDA官方要求所有雷尼替丁药物在美国撤市，原因是雷尼替丁被发现在储存过程中NDMA会逐渐的增加，增加了患者的使用风险。这是目前官方对含基因毒性杂质药物最严厉的行动。
面对市场上的化学药品不断被曝露存在亚硝胺类杂质风险时，全球监管机构相继加强了对该类杂质在药品中的控制。
质量源于设计的概念
药品研发中所获得的信息是质量风险管理的基础。产品的质量无法通过检测赋予，而是通过设计赋予。在产品研发和生命周期的管理中，原料药和制剂的工艺和处方的变化被视为获取新知识的机会，从而进一步支持设计空间的建立。同样，失败的实验中获得的知识也是非常有用的。
对原辅物料特性、包装容器、工艺路线及工艺参数的筛选研究，通过其波动来评价其对产品质量的影响，从而加强对产品性能知识的了解。
药品的研究策略因公司和产品不同，研发的步骤和范围也各不相同。研究者可以根据以往的研究经验，也可以根据系统性的研究方法（即质量源于设计）进行药品的研究（表1）。
质量源于设计是在药品的生命周期中，整合已有知识以及实验设计研究结果，运用知识管理和质量风险管理进行药品的开发。
表1：药品研发的不同方案
方面 | 传统研发方案 | 系统性研发方案 （质量源于设计） |
总体药品研发 |
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生产工艺 |
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工艺控制 |
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产品质量标准 |
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控制策略 |
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生命周期 |
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亚硝胺杂质产生的原因
根据ICH M7指南，N-亚硝胺基毒杂质属于“关注队列”类杂质，毒理学阈值（TTC）不再适用于这类杂质的限度控制。这类杂质的限度制定有两种方式：一种参考具体法规的限度；另一种是根据具体杂质的毒理学TD50值进行计算得到。
NMPA发布了《亚硝胺类杂质研究技术指导原则》征求意见稿，为药物中这类杂质的研究提供了技术指南。以下简称“原则”。
“原则”的适用范围是对注册申请上市的化学药物和已上市的化学药物提供亚硝胺杂质控制的技术指导。在药品的全生命周期内，即药品从研发到临床，到上市，直到退市前，都需要进行亚硝胺杂质的管理与控制。
亚硝胺类杂质产生根本原因有三个：工艺产生、污染导致和降解产生。在一定条件下，胺类化合物尤其是仲胺，与亚硝酸钠（NaNO2）或其它亚硝化试剂反应产生亚硝胺类杂质。
仲胺可能的来源有：伯胺、叔胺及季铵可能引入仲胺杂质；酰胺类溶剂（如N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等）在适宜的条件下（如：酸性，高温等）可能产生仲胺。
亚硝化试剂可能引入的来源：亚硝酸盐、亚硝酸酯、亚硝酸、由亚硝酸盐制备的物质（如:叠氮化钠等），胺类化合物的氧化等。
原料药生产过程中使用了被亚硝胺类杂质污染的物料（起始物料、中间体、溶剂、试剂、催化剂等）可能带来亚硝胺类杂质的风险。使用回收的物料亦有引入亚硝胺类杂质的风险。已发现的回收物料被亚硝胺污染的实例包括邻二甲苯、氯化三丁基锡（用作叠氮化三丁基锡的来源）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）。
某些药物本身会降解产生亚硝胺类杂质，如雷尼替丁在高温下会产生亚硝胺类杂质。
亚硝胺杂质的控制策略
亚硝胺杂质控制的策略可采用避免、清除和控制，使用质量源于设计（Quality by Design）理念，从原料药的合成工艺入手，包括各物料的生产商管理，物料生产与回收工艺的系统评估，建立详细的过程控制策略。
ICH M7指南中控制方法3和4使用了QBD的理念，是基于对于原料药和制剂产品性质的理解，以及产品的工艺理解和杂质清除因子的掌握。利用中控分析数据或科学原理用于杂质残留的风险评估，支持中控质量标准高于可接受限度，或者在整个工艺过程中不设定基毒杂质的可接受限度。
在这两种方法中，对产品的理解和工艺的科学风险评估非常关键。
原料药中亚硝胺杂质风险评估
理论上讲，所有原料药都存在N-亚硝胺类杂质或被N-亚硝胺类杂质污染的风险，因此引入质量管理的风险评估，说明API中亚硝胺杂质的引入或者被污染的风险程度有多大，将亚硝胺杂质的控制纳入日常管理是非常有必要的。
评估的优先程度
风险评估需要优先关注每日剂量、治疗周期、治疗适应症和接受治疗的患者数量。因素不同，关注优先程度不同，如表2。
表2：风险评估的优先级别
程度 | 优先 | 次优先 |
1 | 商业原料药 | 用于临床试验的原料药 |
2 | 多用途设备生产 | 专用设备 |
3 | 暴露于亚硝化试剂的多功能设备生产 | 不含多功能设备生产 |
4 | 原料药 | 中间体、起始物料 |
5 | 在生产的原料 | 已不在生产但在市的API |
6 | 销往监管当局要求风险评估 | 其它无法规要求的市场 |
7 | 基于工艺本身评估含有含胺、硝基基团 | 不含胺、硝基基团的工艺 |
起始物料的评估
在起始物料的风险评估管理上，需要考虑到：
评估的内容和边界
风险评估的内容包括但不限于下面因素：
在风险评估中，要清楚API中亚硝胺的存在属于常规性还是意外性的，因此应对风险评估边界进行定义。下面标准可以借鉴与参考：
涉及关键物料使用（例如亚硝酸钠和仲胺）的合成步骤数；假设所有亚硝酸盐和胺都转化为亚硝胺，计算理论值；潜在亚硝胺形成后的合成步骤数：是否能够清除形成的潜在杂质。
评估的结果和生命周期
常规的风险评估工具有FEMA，将不同的分数分配给各种风险，通过问卷形成确定风险方向。
只有在确定风险之后，才应做出进行分析测试的决定，并且可以明确地确定相关的测试策略。在进行任何分析测试之前，进行ICH M7评估也是一个有用的步骤。
风险评估是一份实时文件，当获得有关API的新知识或工艺变更时，可能需要重进行风险评估并更新文件。
基于风险评估的亚硝胺杂质水平，应定义具体的检测频率或其它控制措施，确保杂质水平可控，并低于产品生命周期内的可接受限度。
案例分析
缬沙坦原料药的生产工艺中四氮唑杂环的形成是工艺的难点。原有工艺存在转化率低、“三废”产生量大、异构体杂质水平波动等问题。研究人员以价廉易得的叠氮钠代替昂贵的叠氮三烃基锡，但在芳香溶剂中存在溶解度不佳的情况，故采用溶剂DMF。这样溶解度提高，反应速率加快，反应温度降低，反应也更趋于安全。改进后的工艺( 图1)，转化率提高约30％，“三废”产生量降低约30％，异构体杂质也得到了有效控制。但改用DMF(溶剂中可能含有二甲胺杂质)， 以及随后用亚硝酸淬灭、调酸处理，可能引入基因毒性杂质NDMA。
图1：关键步骤使用NaN3/DMF改进和优化的缬沙坦（3）工艺
如何既保留采取DMF、叠氮钠工艺，又效快速安全地制备四氮唑的优点，同时又克服NDMA杂质带来的危害呢？最合理的策略就是将产生NDMA的化学步骤放在整个合成工艺的上游部分，给下游的后处理和控制带来更多的机会。德国的Ackermann和日本的Seki分别综述了利用Ru催化进行C-H 活化，不经过经典的Suzuki偶联反应，直接进行C-H 芳基化，非常合理有效地制备得到了缬沙坦( 图2)。
图2：Ru催化的C-H芳基化用于合理合成缬沙坦（3）
结束语
一般来说，合成一种API平均需要工序6个步骤，工艺路线中也常会用到活性中间体，如烷基卤化物、酰氯、芳香胺等。这些活性中间体都有可能产生GTI。因此采取避免的策略在实际工作中很难操作。这就要求在整个工艺中使用质量源于设计的策略，深刻理解合成反应机理，合成工艺的制定过程中将GTI产生的风险考虑进去。对产生GTI杂质的步骤控制在合理区间，识别和判断反应过程中是否会产生GTI，建立灵敏的分析方法和基于分析数据和科学原理的控制策略。
参考文献：
1．ICH Q8 药物研发
2．《亚硝胺类杂质研究技术指导原则》征求意见稿，2020.1.8
3. 欧洲原料药协会（APIC）发布了最新“API中存在N-亚硝胺的风险评估补充指南”，2020.2.29
4．药物研发中基因毒性杂质的控制策略与方法探索进展，张霁，2018.
