[发明专利]一种筛选天然产物中具有遗传毒性的成分的方法在审
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技术领域本发明属于中医药领域，涉及检测天然产物中具有遗传毒性的成分的方法，具体地说本发明涉及一种利用DNA加合物检测发现天然产物中具有遗传毒性成分的方法。背景技术DNA加合物是亲电性的化合物或其代谢产物和生物体内DNA分子形成共价相连的化合物，是DNA化学损伤的最重要和最普遍的形式。这种加合物一旦逃避自身的修复，就可能成为致突、致畸、致癌的最小因子。因此DNA加合物的形成被认为是致肿瘤过程的一个重要起始阶段。研究表明许多化学品的致突变、致畸及致癌效应与DNA加合物的形成有关。通过DNA加合物与致突变和致癌关系的研究，人们认识到DNA加合物可能是化学致癌物与癌症之间的一个分子桥梁。研究DNA加合物有助于理解化学有毒物的致癌致突变的分子生物学机制。另一方面，DNA加合物的发现对于药物的致癌、致突变性来说可能具有早期发现和诊断的意义。目前已被发现产生DNA加合物的成分包括马兜铃酸(AA)和吡咯里西啶生物碱(PAs)等。天然产物中具有繁多的组分，而且大部分组分含量很少，很难通过常规的方法来检测或筛选具有遗传毒性的成分。因此，本领域技术人员致力于开发能够高效地筛选天然产物中具有遗传毒性成分的方法。发明内容本发明的目的在于提供一种筛选天然产物中具有遗传毒性的成分的方法及其应用。本发明的第一方面，提供了一种检测天然产物中具有遗传毒性的成分的方法，包括步骤：配制反应体系并进行温孵反应，所述反应体系包括：待测样本、脱氧核苷和同位素标记的脱氧核苷；终止反应后，采用高效液相色谱-质谱联用法检测反应体系中DNA加合物的形成。所述方法包括，采用高效液相色谱-质谱联用法获取反应体系中各种物质的分子量；如果在质谱图中存在准分子离子相差为n的物质X和物质X’(即，n＝物质X'准分子离子-物质X准分子离子)，n为脱氧核苷和同位素标记的脱氧核苷的分子量差值，则初步判定该物质X为可形成DNA加合物的成分(即，指示了有遗传毒性的成分)。进一步地，所述方法包括步骤：获取该物质X和物质X’的子离子的准分子离子，如果存在相差为n的物质X的子离子和物质X’的子离子，则可以进一步判定所述物质X为具有遗传毒性的成分。在另一优选例中，所述方法包括步骤：(1)DNA加合物的初步筛选配制反应体系，所述反应体系包括：待测样本、肝微粒体(包括肝S9)、脱氧核苷、同位素标记的脱氧核苷和还原型辅酶Ⅱ；将所述反应体系在37℃条件下孵育进行反应；反应完成后加入等体积冰乙腈终止反应；HPLC-MS/MS检测DNA加合物的形成。在另一优选例中，所述待测样本为天然提取物，所述天然提取物中包含至少1种(优选地≥3种；更优选地≥5种；最优选地≥8种)成分(化合物)。在另一优选例中，步骤(1)中加入等体积冰乙腈终止反应后，离心、过滤，或经过固相萃取柱等方法进行处理。在另一优选例中，所述方法还包括步骤(2)：(2)配制包括待测样本、肝微粒体(或动物肝S9)、小牛胸腺DNA和还原型辅酶Ⅱ的反应体系；将所述反应体系在37℃条件下孵育进行反应；反应完成后提取DNA；酶解或酸水解，固相萃取，HPLC-MS/MS检测DNA加合物的形成；所述待测样本为步骤(1)检测获得的能够形成DNA加合物的物质(物质X)。在另一优选例中，所述步骤(1)的反应体系中，各组分的含量如下：待测样本浓度≥20μg/ml；肝微粒体蛋白浓度≥0.1mg/ml；脱氧核苷含量≥20μg/ml；同位素标记的脱氧核苷含量≥20μg/ml；还原型辅酶Ⅱ或氧化型辅酶-Ⅱ含量0.5-2.0mmol/L。在另一优选例中，所述步骤(1)的反应体系中，各组分的含量如下：待测样本浓度为20μg/ml～5mg/ml(优选为，0.4mg/ml～1.0mg/ml)；肝微粒体蛋白浓度为0.1mg/ml～5mg/ml(优选为1.0mg/ml～3.5mg/ml)；脱氧核苷含量为20μg/ml～5mg/ml(优选为，1.0mg/ml～3mg/ml)；同位素标记的脱氧核苷含量为20μg/ml～3mg/ml(优选为，0.5mg/ml～2mg/ml)；还原型辅酶Ⅱ或氧化型辅酶-Ⅱ含量0.8mmol/L～1.5mmol/L(优选为，1mmol/L)。在另一优选例中，所述步骤(1)中，孵育反应时间为1-24h。在另一优选例中，所述步骤(2)的反应体系中，各组分的含量如下：待测样本浓度≥20μg/ml；肝微粒体蛋白浓度≥0.1mg/ml；小牛胸腺DNA含量≥0.5mg/ml；还原型辅酶Ⅱ含量为1mmol/L。在另一优选例中，所述步骤(2)的反应体系中，各组分的含量如下：待测样本浓度为20μg/ml～5mg/ml(优选为，0.4mg/ml～1.0mg/ml)；肝微粒体蛋白浓度为0.1mg/ml～5mg/ml(优选为，1.0mg/ml～3.5mg/ml)；小牛胸腺DNA含量为0.1mg/ml～5mg/ml(优选为，0.5mg/ml～3mg/ml)；还原型辅酶Ⅱ或氧化型辅酶-Ⅱ含量0.8mmol/L～1.5mmol/L(优选为，1mmol/L)。在另一优选例中，所述步骤(2)中，孵育反应时间为1-24h。在另一优选例中，所述步骤(2)中，酶解中使用的酶选自：脱氧核糖核酸酶、核酸酶P1、碱性磷酸酶、磷酸二酯酶、或其组合；优选地，酸水解使用的酸选自甲酸、盐酸或其组合。在另一优选例中，所述高效液相色谱-质谱联用法包括高效液相色谱-三重四级杆质谱和高效液相色谱-高分辨质谱；优选地，所述高效液相色谱-三重四级杆质谱采用中性丢失扫描检测DNA加合物；优选地，利用高效液相色谱-高分辨质谱的质量亏损过滤技术，或精确中性丢失检测DNA加合物；优选地，高效液相色谱包括高效液相色谱、超高效液相色谱、nano-高效液相色谱及二维高效液相色谱等；优选地，在与小牛胸腺DNA的反应中，HPLC-MS采用高效液相色谱-三重四级杆质谱的多反应监测(MRM)或高效液相色谱-高分辨质谱以精确分子量进行检测。在另一优选例中，所述同位素选自：碳同位素、氮同位素、氧同位素、氢同位素或其组合。在另一优选例中，所述同位素标记的脱氧核苷中含有一个或多个同位素标记。在另一优选例中，所述还原型辅酶Ⅱ包括NADPH，或NADP+及其再生系统。在另一优选例中，所述脱氧核苷包括脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胞苷、脱氧胸苷及其三磷酸物(包括其金属盐)。在另一优选例中，所述待测样本为天然产物。在另一优选例中，所述方法还包括步骤：(3)对能够形成DNA加合物的成分进行提取分离。在另一优选例中，所述待测样本为植物提取物，优选为中药植物提取物。在另一优选例中，所述待测样本为中药提取物。在另一优选例中，所述植物选自下组：独活、和丹参。在另一优选例中，所述具有遗传毒性的成分为蛇床子素、或丹参酮IIA。本发明的第二方面，提供了一种检测中药或提取物中有遗传毒性成分的试剂盒，所述试剂盒中包括：肝微粒体(或肝S9)、脱氧核苷、同位素标记的脱氧核苷和还原型辅酶Ⅱ(或氧化型辅酶Ⅱ)及还原型辅酶Ⅱ再生系统所需试剂。在另一优选例中，所述试剂盒中还包括：小牛胸腺DNA。在另一优选例中，所述试剂盒中还包括酶解试剂，所述酶解试剂选自：脱氧核糖核酸酶、核酸酶P1、碱性磷酸酶、磷酸二酯酶、或其组合。本发明的第三方面，提供了一种检测独活提取物的遗传毒性的方法，所述方法包括步骤：检测独活提取物中蛇床子素的含量。在另一优选例中，所述方法包括步骤：(a)测定所述独活提取物中蛇床子素的含量C2，并与预定值C0进行比较；(b)当所述含量C2高于C0时，则判定所述产品的质量不合格；当所述含量C2低于或等于C0时，则判定所述产品的质量合格。在另一优选例中，所述C2为蛇床子素在所述独活提取物中的重量百分比。在另一优选例中，所述C0≤10％(w/w)，优选地，所述C0≤5％(w/w)，更优选地，所述C0≤1％，所述C0可以为0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.5％、1.0％、5％、10％。本发明的第四方面，提供了一种检测丹参提取物的遗传毒性的方法，所述方法包括步骤：检测丹参提取物中丹参酮IIA的含量。在另一优选例中，所述方法包括步骤：(a)测定所述丹参提取物中丹参酮IIA的含量D2，并与预定值D0进行比较；(b)当所述含量D2高于D0时，则判定所述产品的质量不合格；当所述含量D2低于或等于D0时，则判定所述产品的质量合格。在另一优选例中，所述D2为丹参酮IIA在所述丹参提取物中的重量百分比。
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高智&让创新无法想象2000万件&专利数据上海药物所发现一个潜在的遗传毒性生物标志物基因
上海药物所发现一个潜在的遗传毒性生物标志物基因
遗传毒性评价是药物安全性评价研究中的一个关键环节，不但是先导化合物早期毒性筛选的重要指标之一，也是规范的药物临床前安全性评价研究中重要的评价方法和技术，是判断新药能否进入临床试验的重要依据。目前，基于“早期发现、早期评价”的理念，探索新的技术和方法，寻找新的生物标志物，是国际上药物安全性评价遗传毒性研究的趋势和热点。 中科院上海药物研究所安评中心博士研究生武元峰在任进研究员等的指导下，发现了一个可能成为遗传毒性生物标志物的功能未知基因。研究人员首先通过基因芯片技术，比较给予多种已知的遗传毒性化合物和非遗传毒性化合物的小鼠肝脏基因表达谱的差异，筛选到一个未知基因——BC005512。应用生物信息学和数据库检索等方法，证实了该基因属于鼠内源性逆转录病毒（endogenous retrovirus，ERV）中GLN家族的成员。ERV具有重要的生理功能或与某些疾病如肿瘤和自身免疫性疾病等的发生相关。但至今为止，关......
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CopyRight &2016EMEA人用药品委员会(CHMP)《遗传毒性杂质限度指导原则》 原文：European Medicines Agency: Guideline on the Limits of Genotoxic Impurities. CPMP/SWP/5199/02。EMEA/CHMP/QWP/6。London, 28 June 2006
摘要 遗传毒性杂质的毒理学评估和原料药中此类杂质的可接受限度确定是一个难题，现有ICHQ3X指南中未充分说明。常用遗传毒性杂质数据库差异很大，而数据库是决定可接受限度评估所用方法的主要因素。当运用已建立的风险评估方法所需资料缺乏时，包括致癌性长期试验资料或提供遗传毒性阈值机制证据的资料等，建议采用毒理学担忧阈值(TTC)所定义的普遍适用方法。对大部分药物，遗传毒性杂质摄入量为1.5μg/天的TTC值时，认为相关的风险可接受(终身癌症风险<1/100000)。根据该阈值，原料药中遗传毒性允许水平可根据预计每日剂量计算得到。短期给药等特定情况下可能有理由提高限度。 1. 介绍 在原料药（Q3A，新原料药中的杂质）和药物制剂（Q3B，新药物制剂中的杂质）的指导原则中描述了杂质限度确定的一般概念，将限度确定定义为获得和评价特定水平下单个杂质或特定杂质谱的生物学安全性资料。对于有潜在遗传毒性的杂质，确定可接受剂量水平通常被认为是特别重要的问题，尚未被现有专门指导原则涵盖。 2. 适用范围 本指导原则阐述了如何处理新原料药中遗传毒性杂质的一般框架和实践方法。该指导原则也适用于已有原料药的新申请，如果其合成路线、过程控制和杂质研究尚无法确保不会产生新的或更高含量的遗传毒性杂质（与EU目前批准的相同原料药相比）。该指导原则同样适用于已上市原料药有关合成方面的变更申请。不过，除非有特殊原因，本指导原则不适用于已批准药品。 本文中，将化合物(杂质)归类为遗传毒性物质，一般指在主要着重于检测有直接损伤DNA潜力的DNA反应物质的既定体外或体内遗传毒性试验中有阳性结果。单个体外结果可在充分的后续试验中评估体内相关性。缺乏此类信息的体外遗传毒性物质通常被认为是可能的体内致突变物和致癌物。 3. 法律基础 阅读本指导原则应结合指令2001/83/EC(修订)和所有相关CHMP指南文件，尤其着重于： 杂质检测指导原则：新原料药中的杂质。[Impurities Testing Guideline: Impurities in New Drug Substances (CPMP/ICH/2737/99, ICHQ3A(R))] 新药物制剂中的杂质指南。[Note for Guidance on Impurities in New Drug Products (CPMP/ICH/2738/99, ICHQ3B (R))] 杂质指南：残留溶剂。[Note for Guidance on Impurities: Residual Solvents (CPMP/ICH/283/95)] 遗传毒性指南：药物遗传毒性试验管理的特殊方面指南。[Note for Guidance on Genotoxicity: Guidance on Specific Aspects of Regulatory Genotoxicity Tests for Pharmaceuticals (CPMP/ICH/141/95, ICHS2A)] 遗传毒性指南：药物遗传毒性试验标准组合。[Note for Guidance on Genotoxicity: A Standard Battery for Genotoxicity Testing of Pharmaceuticals (CPMP/ICH/174/95, ICHS2B)] 4. 毒理学背景 按目前的管理实践，认为具有（体内）遗传毒性的化合物在任何暴露水平下都有可能对DNA产生损伤，而这种损伤可能引发肿瘤。因此，对于遗传毒性致癌物，应谨慎认为不存在明确的阈值，任何暴露水平都存在风险。 不过，人们逐渐认识到存在产生生物学意义阈值效应的机理，包括遗传毒性事件。对于与非-DNA靶标相互作用的化合物和在与关键靶标得以接触之前就快速解毒的潜在致突变剂，更是如此。这些化合物的管理方法可依据确定关键的未观察到效应水平(NOEL)和采用不确定因子。 即使对于能与DNA分子反应的化合物，由于低剂量下多种保护机制有效运作，将高剂量试验的效应线性外推至极低水平(人类)暴露时也可能不合理。不过，目前极难用实验证明给定致突变剂的遗传毒性存在阈值。因而，缺乏支持遗传毒性化合物存在阈值的适当证据，使得难以确定安全剂量，故有必要采用可接受风险相应暴露水平的概念。 5. 建议 如Q3A指导原则所述，应根据对合成中涉及的化学反应、可能影响新原料药杂质谱的原料中的相关杂质、可能的降解产物的完整科学的评估，鉴别在新原料药合成、纯化和贮存期间最可能出现的实际和可能杂质。此种讨论可限于那些根据涉及的化学反应和条件的信息可合理预测的杂质。应依据已有遗传毒性数据或是否存在可能引起遗传毒性的结构来鉴别潜在遗传毒性杂质。当一个潜在杂质含有可能引起遗传毒性的结构时，应考虑进行杂质遗传毒性试验，尤其是细菌复原突变试验(Dobo et al. 2006, Müller et al. 2006)。尽管按Q3A指导原则，此类试验通常可用含所需控制杂质的原料药实施，但采用分离的杂质进行试验更合适，也是高度推荐的方法。 对于确定遗传毒性致癌物的可接受暴露水平，可能的作用机制和剂量-效应关系的考量是重要环节。根据以上考量，遗传毒性杂质可分为以下两类： - - 有充分阈值相关机制证据（实验）的遗传毒性化合物 无充分阈值相关机制证据（实验）的遗传毒性化合物 5.1 有充分阈值相关机制证据的遗传毒性化合物 可能证明导致非线性或有阈值的剂量-效应关系的遗传毒性机制包括与细胞分裂纺锤体相互作用导致非整倍体、拓扑异构酶抑制、DNA合成抑制、防御机制过度、代谢过度及生理性干扰(如，诱导红细胞生成、高或低体温)。 对于有遗传毒性阈值明确证据的化合物(类别)，可按照Q3C“杂质指南注释：残留溶剂”中对二类溶剂描述的方法确定无可察觉的遗传毒性风险的暴露水平。该方法在大部分相关(动物)实验中采用“不确定因子”(UF)计算由未观察到的起效水平（NOEL）或观察到效应最低水平(LOEL)导出的“允许每日暴露”(PDE)。 5.2 无充分阈值相关机制证据的遗传毒性化合物 对于无阈值机制的遗传毒性杂质的可接受性评估应包括药学和毒理学评价。总之，如果杂质无法避免，药学方面的控制应遵循“合理可行的最低限量”(ALARP原则)。经药学评估认为符合ALARP原则的水平，应再从毒理学角度评估其可接受性(见决策树和下文)。 5.2.1药学方面评估 申请中应提供有潜在遗传毒性的杂质的专项讨论，作为对杂质全面讨论(见Q3A(R))的一部分。 应根据现有处方选择和技术提供拟用处方和制备工艺的基本原理。申请者应在合成工艺和杂质研究部分分析所有的化学物质，包括用到的试剂、中间体、副产物，已知遗传毒性和/或致癌性物质（如烷化剂）。更广泛地说，虽然有些含有“可能引起遗传毒性的结构” （alerting structure）的反应物质和物质与最终活性物质并没有共同结构，但也要考虑它们的遗传毒性。如果有可能，应该使用遗传毒性不会残留在最终产品中的的替代物质。 需要提供不存在可行替代的合理证明，包括替代的合成路线或制剂处方、不同的起始原料。这可能包括导致遗传毒性和/或致癌性的结构与化学合成中所需结构相同等情况(如烷化反应)。 如果遗传毒性杂质在原料药中不可避免，应采取技术手段(如纯化步骤)降低终产品中遗传毒性残留物的含量，使之符合安全性要求或合理可行的最低限量(见安全性评估)。药学方面评估中还应包含反应中间体、试剂和其他组分的化学稳定性资料。 这些残留物的检测和/或定量应采用最新的分析技术。 5.2.2毒理学评估 鉴于不能确定无阈值的遗传毒性致癌物的安全暴露水平(零风险概念)，而且通常很难完全去除原料药中的遗传毒性杂质，需要施行“可接受风险水平”的概念，即每日人体暴露估计值，在该值或低于该值时对人体健康的风险可忽略。“可接受风险”概念源自Q3C杂质指导原则附录3中的“I类残留溶剂”。不过，这些方法要求有足够长期致癌性试验资料。 多数情况下，遗传毒性杂质毒理学评估仅有杂质的体外试验资料(如，Ames试验，染色体畸变试验)，因而无法采用既定方法确定可接受摄入水平。也就是说，根据体外数据（如Ames试验）计算杂质的“安全倍数”、进而确定可接受限度，是不合适的。而且由于检测方法缺乏灵敏度，用含有较低（ppm级）杂质水平的原料药研究其致癌性和遗传毒性，即使得出阴性结果也不足以确保该杂质限度的合理性。当作为原料药的组分检测时，即在极低暴露水平下，即使是强致突变剂和致癌剂也很可能检测不到。因而需要一种实用的方法来识别含量非常低的遗传毒性杂质不存在“不可接受的风险”。 5.2.3毒理学担忧阈值（TTC）应用 已开发了毒理学担忧阈值(TTC)来确定任何未研究化合物不引起显著致癌或其他毒性作用风险的通常暴露水平(Munro等1999，Kroes和Kozianowski 2002)。该TTC值估计为1.5μg/人/天。该TTC最初来源于FDA关于食品接触材料的“管理阈值”(Rulis 1989，FDA 1995)，该TTC值是基于对致癌性强度数据库中343种致癌物的分析(Gold等1984) 而确定的，并通过将数据库扩展至700余种致癌物(Munro1990，Cheeseman等1999，Kroes等2004) 进行评估而得到反复确证。致癌性强度的概率分布用于推导大部分致癌物的每日暴露水平(μg/人)的估计值，该暴露水平下终身致癌风险上限低于百万分之一(“实际安全剂量”)。进一步分析高强度致癌物，对于存在增加潜在遗传毒性担忧的结构警示的化合物，形成低10倍的TTC(0.15μg/天) 的建议(Kroes等2004)。不过，在原料药的遗传毒性杂质可接受限度评估中，采用1.5μg/天的TTC值，相当于一生致癌风险为10-5，是合理的。应该承认，基于TTC值控制遗传毒性杂质是非常保守的，因为是由肿瘤发生率50%的剂量(TD50)简单线性外推至发生率1/106，且TD50数据是用最敏感种属和最敏感部位研究得到的 (多种“最差条件”假设)(Munro等1999)。 有些确定为高强度致癌性的结构基团，即使摄入量低于TTC，其致癌风险也是很高的(Cheeseman等1999，Kroes等2004)。这些高致癌性物质包括黄曲霉毒素类、亚硝胺类和偶氮类化合物，他们不适用TTC方法。此类化合物的风险评估需要化合物特异性毒性数据。 根据遗传毒性结果，可能有背离TTC值的理由。若根据证据权重法有力证明结果缺乏体内相关性，体外试验阳性结果仅允许免除杂质限度定在TTC水平(见ICH S2指导原则)。该方法一般会需要杂质的一些额外体外和/或适当体内试验的阴性结果。 特定条件下，TTC值高于1.5μg/日也可以接受，如短期用药、用于治疗威胁生命疾病的药物、预计人的生存期短于5年，或杂质为已知物质而人体从其他途经（如食物）获得的暴露量远远高于药物途经。如果遗传毒性杂质本身就是重要的代谢物，那么该杂质可以根据代谢物的可接受限度进行控制。 由TTC推算的原料药中遗传毒性杂质的浓度限度(ppm)可根据患者每日预期剂量用下式（1）计算： （1）浓度限度= TTC（μg/天） 剂量（g/天） TTC概念不应该用于有足够毒性资料(长期试验)而能作化合物特异性风险评估的致癌物。 应该强调，TTC是一个实用性的风险控制工具，是按概率方法学估算的。比如按这一概念，如果致癌性强度未知的遗传毒性杂质的摄入量低于TTC值，那么就可以保证患癌风险不会超过十万分之一。当然，TTC概念并不能确保绝对无风险。 5.3遗传毒性杂质可接受性评估的决策树 (灰色框=药学评估，白色框=毒理学评估) 遗传毒性杂质 遗传毒性阈值相关机制的足够证据 提示担忧的试验资料，如Ames试验阳性/DNA活性 计算PDE*（NOEL/UF* 分析）：安全暴露？ 是 无需进一步行动 否 降至安全水平 使用无遗传毒性杂质的替代 否 存在不可避免的遗传毒性杂质？ 是 降至合理可行的最低水平 否 合理可行的最低水平？ 是 风险可忽略1) 否 估计摄入是否超过1.5μg/天的TTC值? 2) 是 限制或拒绝申请使用 否 摄入水平> 1.5μg是否可接受？3)
是 风险可忽略/可接受 1)有高强度致癌性相关结构的杂质(见正文)不能采用TTC法。 2)若有致癌性数据：摄入量超过计算的10-5一生致癌风险吗？ 3)具体情况具体分析，应包括疗程、适应症、患者人群等(见正文)。 *)缩写：NOEL/UF-未观察到起效水平/不确定因子，PDE-每日最大允许暴露量，TTC-毒理学担忧阈值。