本文分析了药品中亚硝胺杂质的基因毒性和致突变性，评估了亚硝胺杂质的风险，并详细讨论了制药行业和监管机构采取的一系列措施，以减少这些杂质的存在，确保药品安全。
亚硝胺是19世纪已知的物质类别。除了N-亚硝基二甲胺（NDMA）曾大规模生产作为可储存液体火箭燃料的1,1-二甲基肼的前体外，亚硝胺在有机化学中的应用有限，主要作为溶剂或合成中间体。在这一时期，发现了NDMA对人类的毒性效应。随后，NDMA被报道为大鼠的肝癌致癌物，引发了深入的科学研究，并在20世纪60年代鉴定出数十种亚硝胺作为体内致癌物。
到2022年，对228种低分子量亚硝胺衍生物的动物数据显示，82%被认为具有体内致癌性。在药品、辅料以及活性药物成分（APIs）中，N-亚硝基化合物，特别是N-亚硝胺的存在，因其显著的基因毒性和致突变性，对人类健康构成了重大风险。
亚硝胺杂质的高毒性和致突变性
亚硝胺杂质因其高毒性和致突变性而备受关注。它们的高毒性主要源于其与细胞内蛋白质和酶的强烈亲和力，通过形成共价键，这些杂质可以导致生物大分子功能丧失或异常。这种亲核性加成不仅改变了蛋白质的结构和功能，还干扰了细胞的正常代谢过程。
此外，亚硝酸盐的致突变性表现在它们能够引起DNA序列的改变，这些改变可能是点突变、插入或缺失，从而导致基因表达的改变或重要基因的失活，进一步可能导致细胞不受控制地增殖，形成肿瘤。
图1 亚硝胺在各种类型癌症中的分子信号传导途径。 (i) 肺癌：亚硝胺可以通过调节G蛋白信号、nAchR信号和EGFR信号，刺激细胞增殖、迁移和癌细胞存活。 (ii) 乳腺癌：亚硝胺调节腺苷酸环化酶/cAMP/PKA/CREB途径，该途径介导EGFR信号传导途径的转激活。 (iii) 肝癌：N-亚硝胺通过改变线粒体DNA、OXPHOS信号和其他线粒体代谢途径，影响肝脏脂质代谢
亚硝胺杂质引起DNA损伤并增加癌症风险
亚硝胺杂质通过形成亚硝基团与DNA碱基发生反应，这些化合物可以转化为高度活性的烷基化剂。这些烷基化剂能够与DNA碱基发生反应，形成如O6-烷基鸟嘌呤(O6-Me-Gua)等DNA加合物。如果这些加合物未被体内修复机制清除，就可能导致DNA复制错误，引起基因突变。长期或大量接触亚硝胺杂质，会增加这些突变累积的风险，从而显著增加癌症的发生概率。
亚硝胺杂质在生理系统中促进致癌效应
亚硝胺杂质在生理系统中的致癌效应主要通过其基因毒性和致突变性实现。具体机制包括：
- 代谢活化：亚硝酸盐在体内经过代谢活化，形成能够与DNA反应的活性代谢物。
- DNA加合物形成：活性代谢物与DNA碱基反应，形成加合物，这些加合物可以阻碍DNA的正常复制和转录。
- 细胞信号传导改变：DNA损伤和突变可能影响细胞信号传导途径，如影响细胞周期控制、凋亡和DNA修复机制。
- 细胞增殖和肿瘤形成：信号传导的改变可能导致细胞不受控制地增殖，经过一系列的遗传和表型变化，最终形成肿瘤。
监管机构对药品中亚硝胺杂质的反应
监管机构对药品中的亚硝胺杂质采取了一系列措施，以确保公众健康和药品安全：
- 美国食品药品监督管理局（FDA）：发布指南，要求药品制造商进行亚硝酸盐风险评估，并开发高灵敏度的检测方法
- 欧洲药品管理局（EMA）：对含有亚硝酸盐的药品进行审查，并发布召回通知。
- 世界卫生组织（WHO）：提供关于亚硝酸盐的评估报告，指导全球监管机构和制药行业应对这一问题。
- 其他国际监管机构：如英国药品和健康产品管理局（MHRA）、加拿大健康科学管理局等，也发布了相关的指南和建议。
亚硝酸盐风险和重新配方策略**
为了减少药品中亚硝胺杂质的风险，监管机构和制药行业采取了以下策略：
- 风险评估：对所有药品进行系统的亚硝酸盐风险评估，以确定潜在的污染源。
- 改进制造工艺：通过技术创新，改进药品的合成和生产过程，以减少亚硝酸盐的生成。
- 使用替代原料：积极寻找并使用不含有亚硝酸盐或其前体物质的替代原料。
- 优化配方：调整药品配方，以降低亚硝酸盐的形成风险，同时确保药品的疗效和安全性。
- 采用抗氧化剂：在药品中添加抗氧化剂，以抑制亚硝酸盐的生成，保护药品免受氧化损伤。
- 改进包装材料：选择不易产生亚硝酸盐的包装材料，减少药品在储存和运输过程中的潜在风险。
- 加强质量控制：在药品生产过程中实施更严格的质量控制措施，确保亚硝酸盐水平低于安全限值，保障药品的质量和安全。
图2 减轻亚硝胺杂质掺入药物产品的重新配方策略
通过上述措施，制药行业和监管机构正共同努力，以降低药品中亚硝胺杂质的风险，保护患者的健康和安全。这不仅是对现有药品质量的一次全面提升，也是对未来药品研发和生产标准的一次重要更新。
参考文献
Hemanth P.R. Vikram et.al. Nitrosamines crisis in pharmaceuticals: Insights on toxicological implications, root causes and risk assessment: A systematic review. J Pharm Sci. 2021 Sep;110(9):3118-3128
