缬沙坦事件后,NDSRIs(Nitrosamine Drug Substance-Related Impurities,药物本体相关亚硝胺杂质)逐步成为药品申报中监管重点关注的杂质类别。。但制剂中未检出亚硝胺,并不等于人体内不存在亚硝胺暴露;药物进入胃部后,仍可能在生理条件下原位生成 NDSRIs,带来体内安全风险。
仅开展原料药(884143)、制剂货架期等体外环节的NDSRIs 评估,尚不足以覆盖体内原位内生的潜在风险;建议药企结合品种结构特征,前瞻性布局体内维度安全证据链的研究。安徽万邦医药(301520)作为一站式综合 CRO,打造覆盖药学、定量药理、制剂、注册的一体化平台,可独立完成 NDSRIs结构警示筛查、体外生理孵育评价、PBPK 暴露模拟、风险消减策略开发,配套CTD资料撰写、监管问询应答,提前规避品种后期发补、核查风险。
本文聚焦容易被忽略的胃内原位内生亚硝胺风险,拆解生成机理、高风险底物结构、体外评价手段、风险消减策略,欢迎讨论交流~
1.亚硝胺评估被忽略的一环
2018 年缬沙坦事件后,亚硝胺成了制药行业最敏感的词。2019年EMA 启动 Article 5 (3) 审查程序,率先针对沙坦类品种开展亚硝胺风险评估,后续逐步将评估要求拓展至全部化学合成原料药(884143)品种。2023 年,ICH M7 (R2) 落地,配套亚硝胺相关问答进一步明确:低分子量亚硝胺可采用 CPCA(补充致癌效力评估,Complementary Carcinogenicity Potency Assessment)法制定可接受摄入,NDSRIs 亦可选择 CPCA 或 TTC 路径推导限度;同年 FDA 更新药品中亚硝胺杂质相关指南,明确 NDSRIs 的可接受摄入评估思路。
现有监管文件已把原料药(884143)合成、制剂、包装储存、货架期等环节的亚硝胺风险全部纳入管控。但药品最终进入人体,药物在体内是否有可能生成亚硝胺?
小分子亚硝胺杂质的相关研究数据已较为成熟,本文将重点讨论 NDSRIs。
2026 年,一项使用生理药代动力学(PBPK)建模的研究评估了胃中生成亚硝胺的可能性。该研究开发了三种临床广泛使用的治疗药物模型:依那普利、氟西汀和普萘洛尔。
图1 依那普利、普萘洛尔、氟西汀及其对应的N-亚硝基衍生物结构式
三种药物只有依那普利产生了可以定量的亚硝胺,具体过程是随着一杯水摄入最大日剂量依那普利 40 mg,胃转运时间设定为 30 min,在通过胃的过程中总共生成 1.05 mg N-亚硝基依那普利,N-亚硝基依那普利入血后,模型预测的血浆最高浓度,约为按可接受摄入量给药时预测浓度的 860 倍。
这些数据揭示了一些药物确实存在体内生成亚硝胺的风险,特别是胃中——这个天然的亚硝化工(850102)厂。
2.胃中为什么会产生亚硝胺
亚硝胺形成关键三要素:适宜的 pH、亚硝化试剂和合适的底物胺。
空腹胃中的 pH 大约在 1.7 左右,饱腹时短暂提升到 4–6,整体都落在亚硝化反应可以进行的 pH 窗口内。
最关键的是胃中亚硝化试剂的来源,目前研究来源主要分为四个途径:
图2胃中亚硝化试剂的四条主要来源路径
途径一:肠-唾液循环。我们常吃的绿叶蔬菜里含有大量硝酸盐(植物从土壤中吸收硝酸根作为氮源,文献报道的白菜硝酸盐含量可达 1500–6500 mg/kg)。这些硝酸盐平时储存在植物细胞里,靠咀嚼和胃的机械研磨释放出来,主要在小肠吸收入血;随后约四分之一的硝酸盐被唾液腺主动摄取,浓缩十几倍分泌回口腔。舌背上栖息的一群兼性厌氧菌把硝酸盐还原成亚硝酸盐 ,唾液里的亚硝酸盐浓度可比血浆高出上千倍。人每天大约咽下 1.5 L 唾液,这些亚硝酸盐就这样源源不断地被送进胃里。
途径二:膳食直接摄入。一些腌制肉类和蔬菜以及饮用水中就含有亚硝酸盐,这些途径每天摄入大约 0.75–2.2 mg/天。
途径三:胃中原位生成。由于胃炎以及PPI药物等作用,有些人的胃中 pH 升高,导致细菌定植,这些细菌超过 60%具有硝酸盐还原能力,可以直接在胃中原位将硝酸盐还原成亚硝酸盐,恶性贫血患者胃中的亚硝酸盐比正常值高 50 倍。
途径四:内源性合成。一氧化氮合酶(NOS)催化 L-精氨酸生成 NO,NO 氧化后可形成硝酸盐和亚硝酸盐,肠道菌群也参与其中,产生量相对较低。
实际检测空腹胃液中亚硝酸盐含量范围为 1–472 μM(上限多见于恶性贫血、长期PPI),且随胃内 pH 升高而升高。
胃中发生的亚硝化反应,在 pH 2–4 范围主要以化学亚硝化反应为主,pH > 4 逐渐以细菌催化亚硝化为主。
3.易生成NDSRIs的底物结构特征研究
研究选取 13 种具有不同仲胺残基的 API,在建立并验证分析方法之后,于人工胃液中在生理条件下(pH 3.15、200 μM 亚硝酸盐、37°C)以相等 API 浓度进行孵育研究。本次研究选择 API 的关键考虑是最大限度地纳入不同仲胺结构类型的多样性,以确保高度异质性,这些结构包含脂肪族、脂肪环和芳香族类仲胺。
图3 受考察NDSRI 的结构分类总览:取代类(Substituted,A/B/C 三种取代模式)、芳基类(Aryl)与环类(Cyclic)
在选定实验条件下,有四种药物容易形成亚硝胺,包括依那普利、叶酸、氢氯噻嗪和布美他尼。其中三个药物均是芳香胺和脂肪碳组成仲胺,依那普利虽然是脂肪仲胺但是两侧均存在吸电子结构,导致仲胺的碱性减弱,因此在实验条件下,这四个药物均不同程度存在游离胺,利于亚硝化反应进行(文献报道的仲胺 pKa 数据存在偏差,推测该四个化合物对应的仲胺共轭酸pKa大致在 0–5 区间)。其余脂肪族仲胺的 pKa 均大于 9,在实验条件下均质子化,游离胺浓度非常低,因此没有生成足够的亚硝胺。
该研究同步纳入叔胺类药物阿米替林与前药氯雷他定,在相同测试条件下未检出可定量的亚硝胺杂质。提示阿米替林的叔胺结构与氯雷他定的氨基甲酸酯前药结构,在本试验条件下具有亚硝化惰性。
因此重点需要关注的是那些碱性略弱、pKa 大致在 0–5 范围内的含仲胺药物,它们在胃中的亚硝化反应较快。
图4 各API 在人工胃液(pH 3.15、200 μM 亚硝酸盐、37 °C)中以不同浓度孵育 2 h 后的 NDSRI 生成量(占给药剂量百分比)
4.风险评估和降低策略
目前体内亚硝胺的生成评估属于超前的阶段,但是风险摆在那里总是会被关注的,对于体内的风险评估框架可以从以下几个层面进行决策。
第一层:从 SAR 层面定性筛查。先评估结构,API、合成中间体、甚至降解产物里,只要存在仲胺、特殊高反应活性叔胺、肼这类能亚硝化的基团,就得进入评估队列;之后按照不同反应活性进行分类,识别出的高反应结构可进入后续 CPCA 分类和限度评估。另外虽然文章中显示一些碱性较强的脂肪仲胺在测试条件下没有生成亚硝胺,但是并不代表其绝对安全,因为文献是在固定 pH 条件下进行的测试,胃中真实的 pH 和亚硝酸盐浓度会在较大范围波动。
第二层,暴露估算。识别出警示风险之后可以通过两种策略估算胃中暴露。一种是参照文献使用模拟胃液条件(亚硝酸盐 200 μM、37 °C、pH≈3)检测转化率,不过真实测试时最好多尝试几个 pH 值;另一种是参照 PBPK 建模把体外转化率计算真正入血的量。如果估算的暴露远低于限度属于比较安全,如果接近或者超过需要进入下一层。
第三层,控制策略。如果接近或者超过限度,需要考虑从分子到制剂层面进行控制。
1:分子层面避免高反应仲胺结构(可能不现实,不过亚硝胺的考量后续可以带入药物设计阶段,作为一个关键评估指标);设计前药,掩蔽仲胺结构,前药可以在肠道或者入血后转化,避免胃中的亚硝胺生成。
2:亚硝酸盐清除剂:亚硝化淬灭剂(清除剂)原本用于控制药品生产、储存阶段亚硝胺生成。这类化学物质包含抗氧化剂与清除剂,作用原理是中和具有反应活性的亚硝化物质(例如亚硝酰氯、亚硝酰离子),理论上同样可以在胃内清除活性亚硝酸盐,一定程度降低 API 的亚硝化程度。使用亚硝化清除剂时需要注意其水溶性和清除机制,根据性质和机制选择,同时应避免清除剂引入新的风险。若通过制剂技术实现淬灭剂优先在胃部释放、主药延后释放,理论上可提升保护效果;但需同步评估淬灭剂与原料药(884143)的相互作用、溶出及生物利用度影响,规避新的制剂风险。
图5 文献报道的亚硝化抑制剂分类、水溶性与作用机制
3:制剂策略:可以尝试设计肠溶药物,避免药物在胃中释放,不过肠溶制剂并非绝对不在胃中释放,需要关注胃中的释放量,通过肠溶释放的策略可以降低亚硝胺杂质的生成量。
4:给药场景:空腹条件下胃中的亚硝酸盐浓度较低,空腹给药理论上可能风险更低,同时可以和高硝酸盐食物错开服药。
5.更广给药场景中的内生亚硝胺风险思考
体内内生亚硝胺风险评估的前置布局,并非过度担忧,而是基于科学证据的前瞻性考量。其实不仅仅是常规口服给药,一些特殊场景下的药物也需要重点关注亚硝胺杂质的生成。
比如口溶膜药物,药物在口腔里和唾液充分接触,唾液中亚硝酸盐浓度比血浆高上千倍,加上口腔细菌还在持续还原补充,亚硝化的条件并不比胃里差。
另外还有炎症部位给药,炎症组织的活性 NOS上调,局部生成的NO会氧化成 N O 这种强亚硝化剂,加上炎症部位的 pH 偏酸性,比正常组织更接近亚硝化窗口,只是药物维度的直接数据目前还是空白。
安徽万邦NDSRIs/亚硝胺全链条风险研究服务
面对监管不断升级的亚硝胺评估要求,安徽万邦医药(301520)依托药学研究、定量药理、制剂开发、注册申报一体化平台,为创新药(886015)、仿制药、改良型新药提供完整解决方案:
1. 传统NDSRIs系统化风险评估
依据 ICH M7 (R2)、FDA、EMA 指导原则,开展 API 及制剂 NDSRIs全流程评估:结构 SAR 警示筛查、CPCA 毒理分类、杂质限度推导、强制降解研究、原辅料(884131)亚硝酸盐风险溯源,输出可直接用于CTD申报的风险评估报告。
2. 体内内生亚硝胺的体外试验评价
开展多pH梯度人工胃液孵育试验,模拟人体胃部生理环境,评估API底物体内亚硝化生成潜力,识别高风险药物结构。依托 LCMS/MS 高灵敏度分析平台完成NDSRIs痕量检测。
3. PBPK 生理药代动力学暴露模拟
针对高风险品种,通过PBPK建模估算胃内原位生成NDSRIs的体内血浆暴露水平,评估实际人体风险,为限度合理性进行科学辩护,应对监管深度问询。
4. 制剂层面风险消减策略开发
针对存在体内亚硝化风险品种,评估肠溶制剂、亚硝化清除剂(抗氧化剂、胺类、酚类)、处方工艺优化等技术路径,从制剂端降低体内NDSRIs生成风险。
5. 注册申报支持与发补应对
协助企业整理完整的体外体内证据链,支持国内外申报,针对监管机构关于亚硝胺杂质(含体内内生风险)相关发补提供技术应答支持。
