Nitrozoaminy w produktach leczniczych

Czym są nitrozoaminy?

N-nitrozoaminy są pochodnymi II-rzędowych dialkilo-, diarylo – lub alkiloaryloamin bądź też II-rzędowych amin cyklicznych; produktami reakcji azotynu z aminami, wytwarzanymi w podwyższonej temperaturze. Są wykrywane głównie w żywności i napojach po przetworzeniu. N-nitrozoaminy są w większości związkami chemicznie stabilnymi w szerokim zakresie pH i temperatury. W 2018 roku odkryto, że zmiany w procesie produkcji aktywnego składnika farmaceutycznego walsartanu doprowadziły do zanieczyszczenia tego procesu. W kilka tygodni po tym wydarzeniu okazało się, że NDMA wykryto w partiach wielu różnych producentów. Nitrozoaminy to grupa związków organicznych, które składają się z grupy nitrozowej oraz grupy pochodzącej od amin. Grupa nitrozowa jest w nich przyłączona do atomu azotu aminy. Najczęściej występujące nitrozoaminy to: N-nitrozodimetyloamina NDMA, N-nitrozodietyloamina i N-nitrozometyloetylodiamina.

Nitrozoaminy zostały sklasyfikowane jako substancje o prawdopodobnym działaniu rakotwórczym dla człowieka, co oznacza, że długoterminowa ekspozycja, powyżej pewnych poziomów, może zwiększyć ryzyko zachorowania na raka. Nitrozoaminy są obecne w niektórych produktach spożywczych oraz w wodzie pitnej, a tam gdzie zostały wykryte w produktach leczniczych, ryzyko rozwoju raka było niskie.

W czerwcu 2018 roku do FDA (ang. Food and Drug Administration) wpłynęła informacja o zaprzestaniu produkcji leków zawierających w swoim składzie walsartan, ponieważ w substancji czynnej wytwarzanej przez chińskiego producenta wykryto śladowe ilości N-nitrozodimetyloaminy (NDMA). Wykrycie NDMA w walsartanie spowodowało, że przeprowadzane w wielu krajach kontrole objęły nie tylko kolejne partie tego leku, ale także inne z nim skojarzone. W niedługim czasie od tych wydarzeń w kilku innych sartanach zidentyfikowano poza wymienioną NDMA także N-nitrozodiizopropyloaminę (NDIPA) oraz kwas N-nitrozo-N-metylo-4-aminomasłowy (NMBA).

W styczniu 2019 r. zgłoszono obecność NDMA w niektórych partiach chlorowodorku pioglitazonu, co było pierwszym takim raportem dla produktu leczniczego niesartanowego od czerwca 2018 r. Producent API zaproponował, że przyczyną wystąpienia zanieczyszczenia było zastosowanie NaNO2 i HBr w wczesnym etapie procesu, a następnie zastosowanie DMF i HCl w późniejszych etapach. W tym przypadku po raz pierwszy wykryto N-nitrozoaminę w API, gdy jej tworzenie nie zachodzi w końcowym etapie syntezy i gdzie źródła azotynu musiałyby być przenoszone przez wiele operacji jednostkowych, w tym przeróbki wodne i krystalizacje. Ze względu na fakt, że wykryte poziomy NDMA były stale utrzymywane poniżej limitu <1,935 ppm, nie wszczęto wycofania odpowiednich produktów leczniczych.

N-nitrozoaminy poza działaniem rakotwórczym i mutagennym wykazują także właściwości genotoksyczne i embriotoksyczne. Wykazują silne właściwości alkilujące w stosunku do zasad purynowych i pirymidynowych obecnych w białkach oraz kwasach nukleinowych. Występowanie nitrozoaminy nie ogranicza się jedynie do produktów leczniczych, ponieważ są one powszechne w środowisku i naszym życiu codziennym np. pożywieniu (wędliny, wędzone mięso), dym tytoniowy, guma, tworzywa sztuczne. Ze względu na działanie kancerogenne N-nitrozoaminy są klasyfikowane przez różne organizacje międzynarodowe. Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) umieściła N-nitrozodimetyloaminę (NDMA) i N-nitrozodietyloaminę (NDEA) w grupie 2A (substancje prawdopodobnie rakotwórcze dla ludzi). Unia Europejska zaliczyła je do kategorii 1B (substancje o domniemanym działaniu kancerogennym). Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) zaklasyfikowała te dwa związki do kategorii B2 (substancje prawdopodobnie rakotwórcze dla ludzi).

Niezależnie od drogi podania ich działanie toksyczne przejawia się głównie w znacznym uszkodzeniu wątroby, najczęściej w postaci martwicy tkanki wątrobowej z licznymi zmianami krwotocznymi. Właściwości rakotwórcze poszczególnych N-nitrozoamin są zróżnicowane, zależne od struktury chemicznej poszczególnych związków. Niektóre z nich zalicza się do grupy najsilniejszych kancerogenów chemicznych, które wywołują nowotwory u zwierząt doświadczalnych nawet po jednorazowym tylko podaniu. NDMA wywołuje zwykle nowotwory wątroby, a NDBA raka pęcherza moczowego. W oznaczaniu N-nitrozoamin stosuje się przede wszystkim techniki chromatograficzne, takie jak GC i HPLC z zastosowaniem różnych detektorów.

Potencjalne źródła zanieczyszczeń

Zanieczyszczenia nitrozoaminami mogą powstawać podczas przetwarzania API w określonych warunkach przetwórczych oraz w obecności niektórych rodzajów surowców, materiałów wyjściowych i półproduktów. Istnieje ryzyko, że nie zostaną całkowicie wyczyszczone na kolejnych etapach procesu wytwarzania API.

Stosowanie azotanu sodu i innych azotynów w obecności drugorzędowych lub trzeciorzędowych amin jest potencjalną przyczyną powstawania nitrozoamin. Aminy drugorzędowe mogą być obecne w odczynnikach i rozpuszczalnikach jako zanieczyszczenia i degradanty. Mogą również wchodzić w skład odczynników, rozpuszczalników, API i struktur prekursorowych. Na przykład rozpuszczalniki amidowe mogą degradować się do amin drugorzędowych, które są znanymi źródłami nitrozoamin. Aminy trzeciorzędowe obejmują wspólne zasady, które, jak już zaobserwowano, umożliwiają tworzenie nitrozoamin. Jednak w procesach produkcyjnych czasami stosuje się inne, mniej powszechne zasady, na przykład N-metylomorfolinę (NMM), tributyloaminę (TBA) i wiele innych, które prowadzą do powstawania różnych nitrozoamin. Aminy trzeciorzędowe są również powszechnymi grupami funkcyjnymi w wielu API i ich prekursorów.

W większości potwierdzonych dotychczas przypadków skażenia substancji czynnych nitrozoaminami, źródło azotanów i aminy zastosowano na tym samym etapie. Zidentyfi kowano jednak inne przypadki, w których azotyn sodu stosowany jako odczynnik w jednym etapie był przenoszony do kolejnych etapów, pomimo intensywnego oczyszczania, a następnie wchodził w reakcję z aminą, w konsekwencji doprowadzając do wytworzenia zanieczyszczenia w postaci nitrozoaminy. Ponieważ nie można całkowicie wykluczyć przeniesienia z jednego etapu do następnego, wszystkie procesy, w których stosuje się azotyn sodu, należy uznać za zagrożone wytworzeniem zanieczyszczeń nitrozoaminowych, jeśli aminy są obecne na dowolnym etapie syntezy.

Nitrozoaminy mogą być również obecne w substancji API po użyciu zanieczyszczonych surowców w procesie produkcyjnym. Rozpuszczalniki, odczynniki i katalizatory poddane recyklingowi mogą stwarzać ryzyko tworzenia nitrozoamin ze względu na obecność amin w strumieniach odpadów wysyłanych do odzysku, a następnie hartowanie tych materiałów kwasem azotawym w celu zniszczenia resztkowego azydku, bez odpowiedniej kontroli tworzenia nitrozoamin. Przykłady odzyskiwanych materiałów, w przypadku których zaobserwowano zanieczyszczenie nitrozoaminami, obejmują ortoksylen i chlorek tributylocyny, a sugeruje się również, że N-dimetyloformamid (DMF) może być w ten sposób zanieczyszczony.

Wiadomo również, że odzyskiwanie materiałów często zleca się podmiotom zewnętrznym. W niektórych przypadkach zakłady te będące stroną trzecią nie otrzymują wystarczająco szczegółowych informacji na temat zawartości przetwarzanych materiałów i polegają na rutynowych procesach odzysku, przeprowadzanych z wykorzystaniem niededykowanego sprzętu. Może to potencjalnie prowadzić do zanieczyszczenia krzyżowego odczynników, rozpuszczalników i katalizatorów z różnych źródeł, jeśli sprzęt nie jest odpowiednio czyszczony między klientami lub nie są stosowane środki ostrożności zapobiegające tworzeniu się nitrozoamin.

Innym źródłem nitrozoamin mogą być zanieczyszczone materiały wyjściowe, w tym półprodukty dostarczane przez dostawców stosujących metody przetwarzania lub surowce, w tym odczynniki, rozpuszczalniki i substancje pomocnicze stosowane w gotowym produkcie. Tego typu zanieczyszczenia stwarzają szczególne wyzwania, ponieważ producent API, którego proces produkcyjny nie jest zdolny do wytworzenia związku nitrozoaminowego, może nie być świadomy ryzyka występowania takich zanieczyszczeń. Podsumowanie różnych źródeł, które wpływają na całokształt jakości procesu produkcyjnego produktu leczniczego prezentuje Tabela 1.

Jeżeli czynnik nitrozujący i aminy mogą występować jednocześnie, należy przeprowadzić ocenę warunków procesu w celu określenia, czy N-nitrozoamina może potencjalnie powstać i jaki może być jej maksymalny realistyczny poziom. Nitrozowanie zachodzi szybciej w warunkach kwasowych i może być również katalizowane przez niektóre aniony i aldehydy. N-nitrozoaminy są stosunkowo stabilnymi związkami, chociaż wiadomo, że istnieją warunki powodują ich denitrozację: silnie kwasowy stan z pułapką nukleofi lową, warunki redukujące metal, związki Grignarda, silne utleniacze, czy proces uwodornienia Pd/C.

Ocena ryzyka w trzech etapach

W odniesieniu do art. 5 ust. 3 Rozporządzenia (WE) nr 726/2004 MAH są proszone o przeprowadzenie oceny ryzyka obecności nitrozoamin dla produktów leczniczych przeznaczonych dla ludzi zawierających syntetyzowane API. Ocena ta musi być wykonana w trzech następujących po sobie etapach: 1 – ocena ryzyka; 2 – badania potwierdzające; oraz 3 – zmiany w dokumentacji.

Na podstawie zebranych danych w tym: technologii procesu, deklaracji wytwórców stosowanych materiałów, danych literaturowych identyfi kuje się zagrożenia obejmujące: sposób otrzymywania substancji czynnej, budowa i właściwości substancji czynnej, wpływ parametrów procesu wytwarzania produktu leczniczego, stosowanie materiałów potencjalnie wnoszących ryzyko, stosowanie linii produkcyjnych do innych produktów, wnoszących ryzyko, wpływ opakowań bezpośrednich, środowisko produkcyjne (środki czyszczące, środki zwalczające szkodniki, inne).

Punktem wyjściowym w każdej ocenie ryzyka jest stwierdzenie faktu, czy w procesie produkcyjnym danego produktu leczniczego stosowane się nitrozoaminy. Jeżeli odpowiedź na to pytanie jest przecząca to należy wziąć pod uwagę kolejne aspekty takie jak, czy linia produkcyjna w zakładzie jest dedykowana danemu produktowi. W przypadku współdzielenia linii produkcyjnej należy wykonać walidację czyszczenia, która wykluczy ryzyko zanieczyszczeń krzyżowych. Jeżeli w procesie produkcyjnym wykorzystywane są roztwory wodne to ważnymi parametrami będzie pH środowiska oraz temperatura procesu, ponieważ te dwa kluczowe elementy odgrywają dużą rolę w formowaniu się nitrozoamin.

Damian Sztucki
PPF Hasco-Lek S.A.

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Farmaceutycznego" 3/2021