遺伝毒性不純物とニトロソアミンとは？ICH M7とリスク評価

規制と現場の双方でこのテーマが最重要課題へと押し上げられた契機は、2018年のニトロソアミン問題でした。降圧薬であるサルタン系（バルサルタン等）の原薬から、強い発がん性が知られるN-ニトロソジメチルアミン代表的なニトロソアミンの一種で発がん性が知られる。バルサルタン原薬から検出されニトロソアミン問題の発端となった。（NDMA）やN-ニトロソジエチルアミンニトロソアミンの一種で、強い発がん性が知られる。サルタン系原薬などから検出された不純物。（NDEA）が検出され、世界規模の回収に発展。その後、メトホルミン、ラニチジン、各種医薬品へと対象が広がりました。規制当局は化合物ごとの許容摂取量特定の不純物について、生涯摂取しても許容できるとされる1日あたりの量。発がん性データなどから設定する。（AI限度値特定の不純物について、生涯摂取しても許容できるとされる1日あたりの量。発がん性データなどから設定する。）の設定と、全製品に対するリスク評価工程や製品に潜在するリスクの種類・発生可能性・影響度を系統的に特定・分析し、優先的に管理すべき項目を決定する手続き。の実施を製造販売業者に求めるに至っています。

管理の土台はICH M7にあります。TTCの考え方や(Q)SAR評価、クラス分類、管理戦略はここに集約されており、そこにニトロソアミンDNA反応性が懸念される不純物の一種。試験の設計しだいで結果が大きく変わることが指摘されている。問題が突きつけた発生源の課題と、LC-MS を基盤とするLC-MS/MS液体クロマトグラフィーと質量分析を組み合わせ、断片を一つずつ読んで配列や修飾部位を特定する手法。による超高感度分析が積み重なる——極微量の不純物をどこまで「見つけられ」、どこまで「許すか」が、低分子原薬の品質を左右するのです。工程全体像は 低分子原薬の製造解説 も参照してください。

変異原性（遺伝毒性）不純物とは

変異原性不純物DNAを傷つけうる有機不純物。元素不純物とは別枠で管理される。とは、DNAと反応して遺伝子変異を引き起こす性質を持ち、理論上の発がんリスクに寄与しうる不純物のことです。遺伝毒性不純物（genotoxic impurity）とほぼ同義に使われますが、ICH M7では特にDNA反応性（DNA-reactive）の変異原性化合物が遺伝子に突然変異を起こす性質。発がんにつながりうるため非臨床で早期に評価する。に焦点を当てています。

通常の類縁物質や分解物は、ICH Q3A/Q3Bの同定閾値・規格閾値の枠組みで管理されます。変異原性不純物はそれとは別物です。閾値より低い濃度であっても、DNA反応性という固有のメカニズムがある以上、独立した評価が必要になる。エイムス試験（細菌復帰突然変異試験）が陽性となる構造、あるいは構造警告（structural alert変異原性が疑われることを示す、化合物中の特定の部分構造。(Q)SAR評価やクラス分類の手がかりになる。）を持つ不純物が主な対象です。

代表的な発生源は原薬合成です。アルキル化剤DNAなどにアルキル基を付加する反応性の高い試薬。有用だが変異原性不純物の代表的な発生源になる。、ハロゲン化アルキル、スルホン酸エステル（メシラート・トシラート等）、エポキシド、アミン類とニトロソ化剤の組み合わせなどが、変異原性不純物やその前駆体となります。⁠変異原性不純物の管理は「量」ではなく「メカニズム（DNA反応性）」を起点に判断するため、一般の類縁物質主に低分子医薬で、目的物質に構造が似た不純物や分解物を分離・定量する分析です。純度や安定性を確認します。詳しく →とは独立した評価系が必要になります。

ICH M7 — TTCとクラス分類

ICH M7は、DNA反応性（変異原性）不純物を同定・分類・管理して発がんリスクを許容範囲に抑えるための国際的な枠組みです。その中核をなすのが、TTC（Threshold of Toxicological Concern遺伝毒性物質でも生涯摂取して許容できると見なす一日曝露量の目安。変異原性不純物の管理に使う。、毒性学的懸念の閾値個別の発がんデータがなくても、これ以下なら発がんリスクを無視できると考える、摂取量の一般的な閾値。）という考え方です。

化合物個別の発がん性データがなくても、変異原性物質が生涯にわたり1.5 µg/dayを超えなければ発がんリスクは無視できる水準（おおむね10万分の1の理論リスク）にとどまる——TTC個別の発がんデータがなくても、これ以下なら発がんリスクを無視できると考える、摂取量の一般的な閾値。はこの前提に立ちます。さらにICH医薬品規制の国際調和を目的として、日米欧の規制当局と製薬業界が参加する国際的なガイドライン策定機関。 M7は、投与期間が生涯より短い場合に許容摂取量を引き上げるLTL（less-than-lifetime）アプローチも示しています。

ICH M7は不純物を以下の5クラスに分類し、それぞれに評価・管理の方針を割り当てます。

クラス1の「コホート・オブ・コンサーン（cohort of concernN-ニトロソ化合物など高力価の発がん物質群。一般のTTCが適用されず、より厳しい限度が求められる。）」——アフラトキシン様化合物、N-ニトロソ化合物、アルキル-アゾキシ化合物——は高力価培養液1リットルあたり何グラム産生できるかという上流の生産性。上がるほど下流の負荷も増す。の発がん物質群とされ、デフォルトTTCの1.5 µg/dayは適用されません。⁠ICH M7のクラス分類は、構造アラートと(Q)SAR化学構造から毒性などの性質を予測する手法。構造アラートによる変異原性の評価に使う。という「予測」と、エイムス試験という「実測」を組み合わせて、不純物ごとに管理レベルを段階的に決める仕組みです。

(Q)SAR評価と管理戦略

ICH M7の特徴は、すべての不純物にエイムス試験を実施するのではなく、コンピュータによる(Q)SAR（定量的構造活性相関分子の構造をどう変えると効き目や毒性がどう変わるかの関係。化合物最適化の指針になる。）予測を一次評価に組み込んだ点です。

(Q)SAR分子の構造をどう変えると効き目や毒性がどう変わるかの関係。化合物最適化の指針になる。評価では、相補的な2つの方法論を用いることが推奨されます。ルールベース（エキスパートルール）の予測システムと統計ベース（学習データに基づく）の予測システムを両方走らせ、いずれも陰性であれば原則として非変異原性と扱えます。両者が割れる場合や陽性の場合は、エキスパートレビューやエイムス試験での確認に進む。(Q)SAR実装の手順論は査読論文でも整理されています。

管理戦略工程を管理された状態に保つための管理の束。工程条件や試験、規格などを組み合わせて設計する。（control strategy）は、最終的に不純物が製品中でTTCやAI限度値を下回ることを保証する仕組みです。ICH M7はオプション1〜4を示します。オプション1は原薬規格で直接管理、オプション2は中間体での管理、オプション3は中間体・出発物質など上流での試験により管理する方法（原薬規格には含めない）、オプション4はいかなる段階でも試験せず、工程理解やパージ（除去）係数の理論・実測評価により下流での十分な除去を示して正当化する方法です。揮発性が高く反応性の試薬は下流工程発酵・培養で産生された生物学的製剤を回収・精製し、原薬または製剤として仕上げる一連のプロセスの総称。でパージされやすく、オプション4が有効なことが多いとされます。分析面では 類縁物質・不純物分析 や、合成由来溶媒を見る 残留溶媒試験 と組み合わせて全体の不純物プロファイル製造プロセスに由来する類縁物質・分解物・プロセス関連不純物の種類と量を包括的に把握した品質情報の集合体。を設計します。

ニトロソアミン問題 — NDMA/NDEA検出の経緯

2018年6月、降圧薬バルサルタンの原薬からNDMAが検出されたことが、医薬品のニトロソアミン問題の出発点になりました。原薬製造化学反応を段階的に重ねて低分子の有効成分（原薬）を合成し、精製・結晶化して仕上げる工程です。各段階で不純物を管理しながら目的物質を作ります。詳しく →業者がテトラゾール環形成工程の合成ルートを変更したことに関連すると説明されています。

報告されている機序は次のとおりです。亜硝酸ナトリウムで残存アジドを分解する際、酸性条件下で生じた亜硝酸が、溶媒ジメチルホルムアミド（DMF）由来のジメチルアミンと反応してNDMAを生成した、というものです。第二級アミン（または前駆体）と亜硝酸（ニトロソ化剤）が共存すれば、原薬合成・製剤・包装・水のいずれの段階でもニトロソアミンが生じうることが、この事例で明らかになりました。

その後、サルタン系の複数製品でNDEA等も検出され、メトホルミンやラニチジンへと対象が広がりました。ニトロソアミンは前述のコホート・オブ・コンサーンに属し、極めて低い限度値が求められます。規制当局（FDA・EMA・PMDA等）は、化合物個別の発がん性データに基づくAI限度値の設定（データがない場合はより保守的なデフォルト値）と、全製品を対象とするリスク評価（特定→確認試験→管理）の3段階の実施を製造販売業者に要求しました。FDAデータベースを基にした解析では、AI限度値を超えるニトロソアミンを理由に1400以上のロットが回収されたとされます（メーカー/当局報告ベース）。なお、近年はAPI由来だけでなく、原薬分子そのものがニトロソ化されて生じるNDSRI（ニトロソアミン原薬関連不純物）も大きな論点になっています。

発生源とLC-MS/MSによる超高感度分析

ニトロソアミンの発生源は一つではありません。原薬合成、製剤、包装、用水など複数の経路があり、リスク評価ではこれらを系統的に洗い出すことが求められます。

ニトロソアミンの許容限度はng/dayオーダー（コホート・オブ・コンサーンの一般デフォルトは18 ng/day相当とされる）であり、原薬・製剤中ではppb（ng/g）レベルの検出感度が要求されます。これに応えるのが、ガスクロマトグラフ質量分析（GC-MS/MS）と液体クロマトグラフ質量分析（LC-MS/MS）です。揮発性・半揮発性のNDMA/NDEA等はGC-MS/MSで、難揮発性のNDSRIは LC-MS/MS（または高分解能LC-HRMS）で定量するのが一般的です。マトリックス効果を抑えるための前処理や、安定同位体標識内標準を用いた同位体希釈法が定量の信頼性を支えます。揮発性不純物の発想自体は ヘッドスペースGC（残留溶媒） と共通する部分があり、残留溶媒分析の延長線上で語られることもあります。⁠ニトロソアミン分析の本質は、ppbオーダーの限度値を満たす感度・特異性をMS/MSで確保し、多様な発生源を見落とさない網羅性を両立させることにあります。

どこまで測り、どこまで下げるか — 分析法と摂取許容量（AI）の実務

管理の目標が「ppb（十億分の一）オーダーの限度値を満たすこと」だとしても、実務ではまず「どう測るか」と「いくつを目標にするか」を先に決める必要があります。この二つが、合成ルートの手直しやパージ設計の出発点になるからです。

測り方の主役は、質量分析の使い分けです。揮発性の高いN-ニトロソジメチルアミン（NDMA）やN-ニトロソジエチルアミン（NDEA）は、ガスクロマトグラフ質量分析（GC-MS/MS）が古くから使われ、ヘッドスペースやAPCI（大気圧化学イオン化）で高い選択性が得られます。一方、原薬分子そのものがニトロソ化されて生じる難揮発性のNDSRI（ニトロソアミン原薬関連不純物）は気化しにくいため、液体クロマトグラフ質量分析（LC-MS/MS）や、より高い選択性を持つLC-HRMS（高分解能質量分析）で狙うのが一般的です。共通する要点は三つ。安定同位体標識した内標準を使う同位体希釈法で回収率とマトリックス効果を補正すること、偽陽性を避けるために試料前処理や分析中のニトロソ化（人工的な生成）を抑えること、そして検出下限を限度値の十分下（一般に限度値の10〜30%を定量下限の目安とすることが多い）に置くことです。

「いくつを目標にするか」——すなわち摂取許容量（AI）の決め方には序列があります。化合物固有の発がん性データ（動物試験のTD50など）があれば、それを線形外挿して10万分の1リスクに対応するAIを算出するのが最上位です。データがなければ、構造の似た代替化合物（read-across、リードアクロス）から借りる、あるいはコホート・オブ・コンサーンのデフォルト18 ng/dayを当てる、という順に保守的になります。NDSRIについては、近年FDAが分子の構造的特徴から力価を段階的に見積もるCPCA⁠（carcinogenic potency categorization approach、発がん力価カテゴリー化アプローチ）を示し、5段階のカテゴリーごとに推奨AIを割り当てる運用が広がっています。

現場で見落とされがちなのが、⁠限度値は「個々」ではなく「合算」で見るという点です。複数のニトロソアミンが同時に存在する場合、ICH M7の考え方では、総和がデフォルトTTC（一般に1.5 µg/day）を超えないことと、各コホート・オブ・コンサーン成分がそれぞれのAIを超えないことの両方を満たす必要があります。感度・特異性の高い分析はこの合算評価の前提でもあります。

最後に、下げ方の実務です。ICH M7の管理オプションのうち、ニトロソアミンで威力を発揮するのがオプション4——パージファクター（除去係数）です。ニトロソ化剤を使う工程の後に、抽出・洗浄・晶析・活性炭処理・蒸留といった除去の効く単位操作がいくつ入るかを、各操作の理論的・実測的な除去能から掛け合わせ、下流での消失を定量的に示します。パージ比が十分（一般に安全域を見込んで数十倍以上）に取れれば、原薬規格に試験を載せず工程で保証する正当化が成り立ちます。逆に言えば、根本原因（第二級アミンとニトロソ化剤の共存、汚染溶媒や回収溶媒のキャリーオーバー）を工程設計の段階で断つほど、パージにもAIにも余裕が生まれます。ニトロソアミン管理は測定だけで完結しない。合成ルートや工程設計の段階で大枠が決まる、というのが実務上の核心です。

よくある質問（FAQ）

Q. LC-MS/MSとGC-MS/MS、LC-HRMSはどう使い分けますか。 おおまかには、揮発性のNDMA・NDEA等はGC-MS/MSが得意で、難揮発性のNDSRIはLC-MS/MSが基本です。多数のニトロソアミンを一斉分析したい、あるいは共存成分と質量が近く選択性を上げたい場合はLC-HRMS（高分解能）が有利になります。いずれも安定同位体内標準による同位体希釈法を併用するのが定量の信頼性を支えます。

Q. 摂取許容量（AI）はどう決めますか。 優先順位があり、（1）化合物固有の発がん性データからの外挿、（2）構造の似た化合物からのリードアクロス、（3）デフォルト値（コホート・オブ・コンサーンなら一般に18 ng/day）の順に、データが乏しいほど保守的になります。NDSRIではFDAのCPCA（発がん力価カテゴリー化アプローチ）で構造からカテゴリー分けし、推奨AIを当てる運用が広がっています。

Q. 複数のニトロソアミンが出たときはどう扱いますか。 ICH M7の考え方では、各コホート・オブ・コンサーン成分がそれぞれのAIを超えないことに加え、総和がデフォルトTTC（一般に1.5 µg/day）を超えないことの両方を満たす必要があります。個々が限度内でも合算で超える場合があるため、合算評価が欠かせません。

まとめ

変異原性（遺伝毒性）不純物の管理は、ICH M7が定めるTTC・(Q)SAR評価・5クラス分類・4オプションの管理戦略という体系で組み立てられます。一般の類縁物質とは異なり、「量」ではなく「DNA反応性というメカニズム」を起点に、予測（構造アラート・(Q)SAR）と実測（エイムス試験）を組み合わせて段階的に管理レベルを決めるのが特徴です。

2018年のニトロソアミン問題は、第二級アミンと亜硝酸（ニトロソ化剤）が共存すれば原薬合成・製剤・包装・水のどこでもニトロソアミンが生じうることを示し、コホート・オブ・コンサーンに対するng/dayオーダーの限度値設定と全製品リスク評価を規制要求へと押し上げました。これに技術面で応えるのがLC-MS/MS等による超高感度分析であり、感度・特異性・網羅性の三立が品質保証の鍵になります。低分子原薬の品質設計では、ICH M7とニトロソアミンリスク評価を、合成ルート設計・パージ評価・分析法バリデーションと一体で考える姿勢が求められます。

参考文献

ガイドライン・基準

• ICH M7(R2): Assessment and Control of DNA Reactive (Mutagenic) Impurities in Pharmaceuticals to Limit Potential Carcinogenic Risk（国際調和会議, Step 4, 2023）
• ICH Q3A(R2) / Q3B(R2): Impurities in New Drug Substances / New Drug Products（国際調和会議）
• FDA Guidance for Industry: Control of Nitrosamine Impurities in Human Drugs（U.S. Food and Drug Administration, CDER）
• FDA: Recommended Acceptable Intake Limits for Nitrosamine Drug Substance-Related Impurities (NDSRIs)（U.S. Food and Drug Administration）
• EMA: ICH M7 — Assessment and control of DNA reactive (mutagenic) impurities in pharmaceuticals（European Medicines Agency）／EMA Art.31 referral: Angiotensin-II-receptor antagonists (sartans)
• 厚生労働省／PMDA: 医薬品におけるニトロソアミン類の管理に関する取扱い（自主点検要請・リスク評価通知）

主な文献

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