聚焦CRO｜生物制品的遗传毒性研究思考

         所有新药的潜在致癌风险均应被纳入考量，尤其是计划长期使用的药物。通常情况下，致癌性试验数据仅在新药申请（NDA）或生物制品许可申请（BLA）提交时才能获得。这意味着在药物开发过程中，数百甚至数千名受试者可能在未知致癌风险的情况下接触药物。

         值得注意的是，新药的一期临床试验通常以健康志愿者为对象，而这类人群无法直接获得治疗收益。因此，对此类受试群体的风险控制必须达到极低水平，以确保伦理与安全的双重保障。

         由于致癌性研究数据在临床试验期间无法获得，美国食品药品监督管理局（FDA）将遗传毒性试验结果作为潜在癌症风险的替代评估依据。然而，国际人用药品注册技术协调会（ICH）S2B指南《药物遗传毒性试验标准组合》推荐的小分子药物标准检测组合并未涵盖生物药物的评估，原因在于：若无特定转运机制，大分子肽类和蛋白质通常被认为难以进入细胞并与细胞DNA或其他染色体物质相互作用，从而引发遗传毒性风险。

         但需注意的是，大分子可能通过非特异性方式（如内吞作用）进入细胞。事实上，已有研究表明，外源性施加的限制性内切酶可在体外培养细胞中诱导染色体畸变。这提示生物药物的潜在遗传毒性风险仍需审慎评估。

         常规遗传毒性标准检测（例如细菌回复突变试验[AMES试验]、体外染色体畸变试验、小鼠淋巴瘤基因突变试验及啮齿类动物微核试验）可能不适用于生物药物的评估，原因包括：试验细胞缺乏转运生物药物所需的特定受体（即非相关物种），或生物药物通过孤立的体外系统无法表达的间接机制发挥作用；标准AMES试验中若测试样本含有组氨酸、色氨酸或其前体等促生长成分可能引发假阳性结果；此外，遗传毒性试验常依赖细胞毒性作为有效性验证标准，而大多数生物药物难以达到所需毒性水平，且使用高剂量蛋白质进行试验时可能因非特异性效应干扰结果解读。

         对生物药物中遗传毒性杂质的常规检测通常不适用，原因在于：生物制品的潜在杂质与污染物主要包括残留宿主细胞蛋白及核酸、发酵组分、生产工艺组分（如色谱柱浸出物、去污剂）以及细菌/病毒颗粒，而不含小分子药物中常见的有机化学物质。但对于含有机化学连接体的蛋白或免疫偶联物（如因偶联物在储存或血清稀释过程中不稳定导致产物中存在残留有机连接体），则需考虑开展遗传毒性检测，以评估其潜在风险。

         若生物制品的遗传毒性可能构成潜在风险，目前尚不确定标准ICH检测组合是否足以评估此类危害。根据Gocke等人1999年发表的文献，从多家申办方获取的生物制品遗传毒性数据显示：在完成遗传毒性评估的78种生物化合物（共开展177项试验）中，有4种蛋白质显示出遗传毒性效应——第一种为有机化学连接体偶联的抗体片段，其阳性效应被证实源于连接体；第二种蛋白质仅在小鼠淋巴瘤试验中呈阳性（AMES试验与微核试验阴性），但因其化合物信息缺失无法得出明确结论；第三种天然脂肪酶引发的染色体畸变，可能是其通过非特异性方式进入细胞后破坏溶酶体膜释放内切酶所致；第四种胰高血糖素（包括内源性与重组型）虽检测到微弱且不一致的阳性信号，但该效应更可能与其生理活性（如调控细胞内cAMP水平）相关，而非直接遗传毒性作用。

生物药物在遗传毒性试验中呈现的阳性结果可能源于药物过度的药理学效应而非直接DNA损伤（典型案例包括脂肪酶、胰高血糖素、促红细胞生成素及DNA酶）：DNA酶仅在电穿孔处理的体外染色体断裂试验中显示可预测的阳性，反映其作用依赖特定递送条件；重组/天然型促红细胞生成素可显著增加小鼠骨髓中微核多染红细胞频率，但在细菌回复突变试验、中国仓鼠卵巢（CHO）细胞及人外周血淋巴细胞体外染色体畸变试验中均为阴性，其微核产生机制被证实源于药物加速红细胞增殖分化并促进多染红细胞提前释放，属药效放大现象（非遗传毒性直接作用）。因此，当需评估生物药物是否具有遗传物质修饰能力时，需重点优化试验模型选择（优先采用与药物作用机制相关的细胞/动物模型）、剂量设计（区分药效相关效应与真实遗传毒性阈值）及机制验证（通过附加试验如红细胞成熟度分析排除假阳性干扰）。

在评估遗传毒性测试的必要性与适用性时，需综合考量以下关键要素：生物药物特性（包括发酵生产与化学合成的工艺差异）、生产过程中残留有机化学物质/小分子修饰物或核定位转运序列的潜在影响、产品稳定性（重点关注蛋白质类与免疫偶联物）、游离有机连接体的存在及药物作用机制（尤其涉及DNA/RNA完整性调控的核酸酶类产品如DNA酶与核酶）。对于可能干扰核酸完整性的产品，需预先评估其在正常生理条件下（即未使用细胞通透性增强剂/技术时）与完整细胞内遗传物质发生相互作用的可能性，再决定是否开展标准遗传毒性测试。

在评估分子中偶联物或有机/化学连接体的潜在毒性时，可采用标准遗传毒性测试组合或选择性测试方案，但需特别关注试验设计中基因突变、染色体畸变及DNA损伤评估模块的合理性；生物药物可能虽无遗传毒性但具有促瘤潜力，例如细胞因子与生长因子可通过直接激活药物受体引发细胞增殖，或通过诱导复杂级联反应（如一氧化氮生成）间接调控生长，此类促瘤机制无法通过遗传毒性试验评估，需结合体外/体内模型（如采用肿瘤异种移植模型评估生长因子促进肿瘤增殖或改变肿瘤细胞化疗敏感性的能力）进行针对性研究。

参考文献

1. ICH S2(R1)：人用药物遗传毒性试验和结果分析指导原则
2. ICH S6(R1)：生物制品的临床前安全性评价
3. David Jacobson-Kram, Genetic Toxicology Testing of Biopharmaceuticals, Pharmaceutical Sciences Encyclopedia: Drug Discovery, Development, and Manufacturing