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The New ICH Guideline on Genotoxicity (S2)

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(1)

変異原性QSAR

本間 正充

(2)

何故今、変異原性QSARなのか?

医薬品の遺伝毒性不純物のリスク評価と管理への利用

QSARによる変異原性の評価と、TTCによる包括的管理

ICH-M7ガイドライン化(Step2)

化学物質の安全性評価への利用

スクリーニング評価

優先付け

動物愛護(3R)の促進

(3)

Base

+

toluene

Pd catalyst/

Ligand

1) conc H

2

SO

4

LiOt-Bu

THF

1) NaBH

4

/

MgCl

2

/MeOH

F

3

C

X

CN

NH

2

F

3

C

N

H

CN

F

3

C

N

H

O

NH

2

F

3

C

N

H

O

N

H

O

O

2) aqHCl

F

3

C

N

H

HN

O

O

F

3

C

N

HN

O

O

O

O

Sodium carbonate

Tetrahydrofuran

Cl

O

O

F

3

C

N

N

O

O

O

O

F

3

C

CF

3

Br

F

3

C

CF

3

Methylene chloride

NaOH/TBAB

1)

2) Ethanol/water

2) Ethanol/water

1)

Step 1

Step 2

Step 3

Step 4

Step 5

Step 6

Cl

O

O

X=Cl, Br

3) Ethanol/water

2) toluene/

heptane

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

合成過程の合成過程の試薬、

反応中間体、副産物

医薬品の分解物

医薬品中に含まれる遺伝毒性不純物とは?

不純物

遺伝毒性?

(4)

医薬品の不純物に関するICH品質ガイドライン

ICH Q3A: 原薬の不純物に関するガイドライン

ICH Q3B: 製剤の不純物に関するガイドライン

最大一日投与量

構造決定が必要な閾値

安全性確認が必要な閾値

原薬

≦2 g

0.10% 又は 1 mg/日の低い方

0.15% 又は 1 mgの低い方

>2 g

0.05%

0.05%

<1 mg

1.0% 又は 5 μg/日の低い方

1 mg ~10 mg

0.5% 又は 20 μg/日の低い方

10 mg~2 g 0.2%又は2 mg/日の低い方

>2 g

0.10%

製剤

<10 mg

1.0% 又は 5 0 μg/日の低い方

10 mg ~ 100mg

0.5%又は200 μg /日の低い方

100 mg ~ 2 g

0.2%又は3 mg/日の低い方

>2 g

0.15%

(5)

直接遺伝毒性

発がん物質

間接遺伝毒性

発がん物質

非遺伝毒性

発がん物質

遺伝毒性からみた発がん物質の特徴

•DNAへ直接作用

•DNA損傷あり

•突然変異の誘発あり

•閾値なし

•不可逆的変化

•DNAへ間接作用

•DNA損傷なし

•突然変異の誘発あり

•閾値あり

•不可逆的変化

•DNAへ間接作用

•DNA損傷なし

•突然変異の誘発なし

•閾値あり

•可逆的変化

放射線

紫外線

アルキル化剤

多環芳香族炭化水素

アフラトキシン

塩素化合物

ペルオキシゾーム増殖剤

ホルボールエステル

ホルモン類

催眠薬(フェノバルビタール)

DNA合成阻害剤

トポイソメラーゼ阻害剤

細胞分裂阻害剤

エームス試験

染色体異常試験、小核試験、MLA

(変異原性)

(6)

遺伝毒性閾値とTTC

用量

反応

用量

反応

閾値あり化合物

(非遺伝毒性物質)

(遺伝毒性物質)

閾値なし化合物

閾値

閾値なし

用量

反応

閾値を問わない化合物

(遺伝毒性物質)

安全性量

実質安全性量(VSD)

安全性量?

TTC

(7)

1.5μg/人/日 ≒0.025μg/kg・bw/day ≒0.5 ppb

 未知の化学物質の10%が発がん物質と仮定して、その99%が10

-5

の発が

んリスクで担保される設定閾値

 医薬品に含まれる遺伝毒性/要注意構造を持つ発がん物質(COCは除く)

すべての化学物質について、その値以下では明らかな健康被

害がないとするヒトでの包括的な実質安全性閾値(Virtual

Safety Dose; VSD)の設定について述べた概念。

毒性学的懸念の閾値

(8)

医薬品遺伝毒性不純物ガイドライン(M7)

一般原則

 対象は低レベルでDNAに直接損傷を与える変異原物質のみ

 変異原物質はエームス試験で検出できる

 エームス試験の結果は(Q)SARによって予測可能である

 変異原性が確認された場合はそのレベルを許容水準(TTC

等)以下にしなければならない

(9)

ハザード評価

I.

不純物の分類

II. 構造活性相関(SAR) 解析

III. エームス試験

(10)

不純物分類

定義

予想される

管理方法

カテゴリー 1

既知の変異原性発がん物質

カテゴリー 2

原薬の構造に関連しないアラート構造を有する。変

異原性データはない。

カテゴリー 3

変異原性を有するが発がん性不明

カテゴリー 4

原薬と類似したアラート構造を有する。原薬の変異原

性は試験データは陰性。

カテゴリー 5

構造アラートの特徴なし

TCC

or

他の方法

非変異原

物質とし

て評価

遺伝毒性不純物の分類と管理方法

(11)

構造活性相関((Q)SAR) 解析

互いに相補的な2種類の(Q)SAR予測モデルを用いるべきである。1つは専門的な

経験に基づくルールベースの方法、2つ目は統計ベースの手法である。用いられる

(Q)SARモデルはOECD原則に従い、バリデーションされるべきである。コンピュー

タシステムに基づいた解析の最終結果は、専門的知識を利用し判断されるべきであ

る。これは、陽性か陰性かの予測結果を支持する追加の証拠を提供すること、およ

び矛盾する結果が生じた場合の原因を理解することに重要である。

2つの相補的な(Q)SAR(ルールベース、統計ベース)により警告構造が無いことが指

摘された場合は不純物に変異原性の懸念は無いと結論するのに十分であり、それ

以上、試験は必要ない。

DEREK

Oncologic

HazardExpert

Toxtree

MCASE

SciQSAR (MDL-QSAR)

TOPKAT

ADMEWORKS

ルールベース

統計ベース

(12)

DNA反応性不純物の安全性確認のためのフローチャート

不純物含量はTTCレベルを超えているか ?

(Q)SAR?

エームス?

不純物の含量をTTC以下に減らす。もしくはin vivo遺伝子突

然変異試験を行い、生体影響を評価する。

はい

はい

陽性

いいえ

いいえ

いいえ

更なる検討

は不要

更なる検討は不要

更なる検討は不要

不純物の分類

クラス 4, 5

クラス 1,2

クラス3

TTCもしくは個別管理

非変異原物質

として評価

(13)

Expert

RULE-BASED

Hybrid

Statistical

QSAR-BASED

MDL-QSAR,ADME-WORKS,TOPKAT

化学物質の構造を多数のパラメータ (数値データ) に変換し、毒性と相関性の

高いパラメータを用い、多変量解析、パターン認識により毒性を予測する。

Derek,OncoLogic,HazardExpert,Toxtree

化合物の構造からその毒性を予測する知識ベース (Knowledge Base) のエ

キスパートシステム。多くの知見から得られた部分構造活性相関(SAR) の

経験則をルール化した知識ベースにより, 定性的毒性予測を行う。

OASIS-TIMES

化合物の構造からその毒性を予測する知識ベース (Knowledge Base) と統

計を組み合わせもの。代謝予測機能を持つ。

Multi-Case

化学物質の構造と特徴を表す構造記述子と多数の部分構造 (Biophore) を

機械的に検出し、ベイズ統計理論を用いて毒性に関与する構造記述子を選

別し、 毒性を予測する。

変異原性(Q)SARツール

(14)

医薬品中変異原性不純物評価に推奨される(Q)SAR

EU

USA

Japan, ICH

(15)

国内製薬企業の利用状況(日本製薬協調査)

“遺伝毒性不純物”の評価に

は何を使っているか?

DEREK

DEREK or MCASE

DEREK + Others

(16)

Derek vs. Multi-CASE

購入実績:

41社 (国内4社)、コンサルタント

39件世界のメガファーマ90%以上

使用感 <プラス>

◇ ユーザー独自のDBの作成・編集が容易であ

る。

◇DB間の比較ができる。

使用感 <マイナス>

◇リスクの根拠が分かりづらい。

◇Smiles記法に変換する必要がある。

◇扱える原子種,数が制限される。

購入実績:

03年 = 70社以上 (国内16社)

現在 = 225 sites (国内25sites)

使用感 <プラス>

◇すべての化合物が検索できる。

◇リスクの根拠が明らかである。

◇操作が簡単である。

◇ユーザーの要望に沿い,プログラムが改善さ

れる (ユーザー会議)。

使用感 <マイナス>

◇ ユーザー独自のDBの作成・編集が複雑であ

る。

(17)

ICH-M7 Step2 ドラフトガイドライン

(18)

化学物質の安全性評価へのQSAR等の利用の背景

改正化審法(H23年4月施行)

 ハザード評価からリスク評価へ

 既存化学物質を含む全ての化学物質(一般化

学物質:約2万)のスクリーニング評価

 優先評価化学物質の絞り込み

 (Q)SARの利用

 カテゴリーアプローチの利用

(19)

国立衛研で化学物質の変異原性評価に利用してい

る(Q)SARツール

 DEREK

 Multi-Case(MCPC4)

 ADMEWorks

 (TIMES)

(20)

In silico

Am

e

s

+

-

+

-

19

21

7

159

Total

26

180

206

40

166

Sensitivity

73.1 %

Specificity

88.3 %

Concordance

86.4

%

Applicability: 100.0% (206/206)

159

DEREK

In silico

Am

e

s

+

-

+

-

13

13

7

159

Total

20

146

166

40

140

Sensitivity

65.0 %

Specificity

91.1 %

Concordance

88.0

%

Applicability: 80.6% (166/206)

133

MCASE

In silico

Am

e

s

+

-

+

-

19

54

7

159

Total

26

178

204

73

131

Sensitivity

73.1 %

Specificity

69.7 %

Concordance

70.1

%

Applicability: 99.0% (204/206)

124

AWORKS

既存化学物質(206)の(Q)SAR予測

Hayashi et al., Mutat Res,

588, 129-135 (2005)

(21)

3つの結果の組合せによる評価

DEREK

MCASE

AWORKS

+

-

+ +

-

-

+ -

+

+

- +

-

+

- -

+

+

+ -

+

-

- -

Positive

Negative

Combination 1

DEREK

MCASE

AWORKS

+

-

+ +

-

-

+ -

+

+

- +

-

+

- -

+

+

+ -

+

-

- -

Pos.

Neg.

Combination 2

Inconclusive

(22)

Positive

Negative

<MW 3,000

Epoxide

N

Y

Y

N

MCASE

DEREK

AWORKS

≧2: +ve

≧2: -ve

Positive

Negative

決定樹

(Combination 1)

In silico

>++

> --

+

-

19

23

7

147

Total

26

170

196

42

154

Sensitivity

73.1 %

Specificity

86.5 %

Concordance

84.7 %

Applicability

95.1

% (196/206)

A

me

s

+

-

19

23

7

147

(23)

決定樹

(Combination 2)

Positive

Negative

<MW 3,000

Epoxide

N

Y

Y

N

MCASE

DEREK

AWORKS

=3: +ve

=3: -ve

Positive

Negative

Gray

≤2: +ve

or

≤2:-ve

In silico

+++

---

+

-

19

23

7

147

Total

15

99

114

18

96

Sensitivity

86.7 %

Specificity

94.9 %

Concordance

93.9

%

Applicability

55.3

% (114/206)

A

me

s

+

-

13

5

2

94

(24)

DEREKとMCASEによるエームス陽性物質の検出力

DEREK

(%)

73.1%

(19/26)

61.5%

(23/38)

MCASE

(%)

65.0%

(13/20)

44.7%

(18/38)

Snyder, Environ Mol

Mutagen 50, 435

(2009)

Hayashi et al., Mutat

Res, 588, 129-135 (2005)

一般化学物質

(25)

Hillebrecht A et al., Comparative Evaluation of in Silico Systems for Ames

Test Mutagenicity Prediction: Scope and Limitations., Chem Res Toxicol,

24, 843-853, 2011)

(26)
(27)
(28)

偽陰性

367種類の香料の変異原性評価

• エームス陽性の確認(WOE)

• 新しいアラートの開発

(29)

新しいデータベースの構築

Ames

Positive

(189)

+ judge

Sensitivity Applicability

Ames

Negative

(709)

- judge Specificity Applicability

DEREK

Ver.13

188

133

70.7

99.5

707

649

91.8

99.7

Mcase

AZ2

158

92

58.2

83.6

656

631

96.2

92.5

ADMEWORKS

Ver.4 with

Ames-Proto1-5000

180

128

71.1

95.2

670

581

86.7

94.5

Ver 2.26.3 In domain

93

81

87.1

49.2

231

207

89.6

32.6

Ver. 2.26.3 in/out of domain

176

125

71.0

93.1

635

489

77.0

89.6

TIMES

一般化学物質+医薬品899化合物からなる新しいデータベースの予測結果

(30)

MOL_NAME_J DEREK MCASE AWORKS 2-ビ ニルピ リジン - Inactive Negative 3-ヒドロ キシ-2-ナフトエ酸 - Inactive Negative アセトアセトアニリド - Inactive Negative ペロ スピ ロ ン 塩酸塩 - Active Negative ジエチレン トリアミン - Inactive Negative 4,4'-ジアミノベン ズアニリド - Inactive Positive N-アセトアセチル-p-トルイ ジン - Inactive Negative 2-アミノ-4-クロ ロ フェ ノール - Active Negative リボフラ ビ ン 5'-モノホスファ ートナトリウム - Borderline Positive D-アラ ボアスコルビ ン 酸 - Inactive Negative 8-アミノ-1-ナフタレン スルホン 酸 - Inactive Positive p,p'-ジベン ゾ イ ルキノン ジオキシム - Inactive Positive 2,4,6-トリニトロ フェ ノール - Active Positive p-アニシジン - Borderline Positive アン トラ キノン - Active Positive アン トラ セン - Inactive Positive アセチルアセトン - Inactive Negative チオフェ ノール - Inactive Negative 2-アミノベン ゼン チオール - Inactive Negative 2,6-ジアミノピ リジン - Active Negative

ホスホロ クロ リドチオ酸O,O-ジメチル - Prob.Inactiv Negative

アセト酢酸メチル - Inactive Negative

二酸化チオ尿素 - Prob.Inactiv Positive

m-アニシジン - Active Negative

o-アニシジン - Borderline Negative

L-システイ ン 塩酸塩一水和物 - Inactive Positive 乳酸第1鉄三水和物 - Inactive Negative 2-アミノ-1-ナフタレン スルホン 酸 - Inactive Positive アクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチルエステル - Inactive Negative 4-(1-メチルエチル)アニリン - Inactive Positive N-フェ ニルマレイ ミド - Inactive Negative シクロ ヘキセン - Inactive Negative 2-アミノエタン チオール塩酸塩 - Inactive Positive パラ ジクロ ロ ベン ゼン (気体) - Inactive Negative アクリル酸2-ヒドロ キシエチル - Inactive Negative 1,1,1-トリクロ ロ エタン (気体) - Inactive Positive イ ソブ チロ ニトリル - Inactive Negative 2-クロ ロ -4-ヨードアニリン - Inactive Positive 1-ブ ロ モ-2-ヨードテトラ フルオロ エタン [気体] - Prob.Inactiv Negative

ジチオりん酸 O,O-ジエチル - Prob.Inactiv Negative

テモゾ ロ ミド - Inactive Positive テノホビ ルジソプ ロ キシルフマル酸塩 - Prob.Inactiv Negative 4トリフルオロ メチルアニリン ;4-アミノベン ゾ トリフルオリド - Inactive Negative 2,6-ジメチルアニリン - Inactive Positive 2-イ ミダゾ リジン チオン - Inactive Negative 2-ペン チルアン トラ キノン - Inactive Negative

o-ジアニシジン + Active Positive

p-ニトロ アニソール + Active Positive 1-クロ ロ -2,4-ジニトロ ベン ゼン + Active Positive 1,4-ジクロ ロ -2-ニトロ ベン ゼン + Active Negative 2-クロ ロ ニトロ ベン ゼン + Active Positive マイ トマイ シン C + Poss.Activ Positive 2-アセトアミドフルオレン + Active Positive

7,12-ジメチルベン ズ(a)アン トラ セン + Active Positive

2-アミノアン トラ セン + Active Positive メチルイ エロ ー + Active Positive 2-ブ ロ モプ ロ ピ オン 酸 + Inactive Positive 5-クロ ロ -2-ニトロ アニリン + Active Positive 2-メトキシ-4-ニトロ アニリン + Active Positive 1-アミノアン トラ キノン + Active Positive 2-アミノ-5-ニトロ ベン ゾ ニトリル + Active Positive 2,4-ジクロ ロ ニトロ ベン ゼン + Active Positive クロ ラ ニル + Borderline Positive 2,3-ジクロ ロ -1,4-ナフトキノン + Inactive Positive p-クロ ロ ベン ゾ トリクロ リド + Active Positive 1,5-ジニトロ ナフタレン + Active Positive 1,8-ジニトロ ナフタレン + Active Positive p-トルエン スルホニルヒドラ ジド + Prob.Inactiv Negative p-フェ ニレン ジアミン + Inactive Positive

o-フェ ニレン ジアミン + Active Positive

1,3-ジブ ロ モプ ロ パン + Active Positive ヒドラ ジン [無水] + No Test Negative 1,1-ジメチルヒドラ ジン + Inactive Positive 2,4-ジアミノトルエン + Active Positive スチレン オキシド + Active Positive 硫酸ジエチル + Active Positive 4,4'-ジアミノジフェ ニルエーテル + Active Positive ブ ロ モ酢酸 + Borderline Positive 2-ブ ロ モプ ロ パン + Inactive Negative 4-ニトロ アニリン + Active Positive メチルヒドラ ジン + Active Positive グリオキサール + Borderline Positive

trans-クロ トン アルデヒド + Active Positive

トルエン -2,6-ジイ ルジイ ソシアナート + Borderline Positive

トルエン -2,4-ジイ ルジイ ソシアナート + Active Positive

キノリン + Active Negative

o-ニトロ アニソール + Active Positive

1-クロ ロ -2,3-エポキシプ ロ パン + Active Positive 3,3'-ジメチル-4,4'-ジアミノビ フェ ニル + Active Positive 2-クロ ロ エタノール + Borderline Positive 3,3'-ジメチル-4,4'-ビ フェ ニリレン ジイ ソシアナート + Poss.Activ Positive 3,4-キシリジン + Active Positive 1-ブ ロ モ-3-クロ ロ プ ロ パン + Active Positive 1,2-エポキシシクロ ヘキサン + Inactive Positive ジニトロ ソペン タメチレン テトラ アミン + Active Positive 3'-アミノ-4'-メトキシアセトアニリド + Active Positive 6-クロ ロ -2,4-ジニトロ アニリン + Active Positive ブ ロ モアセチルブ ロ ミド + Prob.Inactiv Positive 3-ニトロ アニリン + Active Positive 4-ニトロ -1,2-フェ ニレン ジアミン 一塩酸塩 + Active Positive ビ ス(2-クロ ロ エチル)エーテル + Inactive Positive 塩化メチル(気体) + Active Positive ジクロ ロ メタン (気体) + No Test Positive ヨウ化メチル(気体) + No Test Positive 2-メトキシ-5-メチルアニリン + Active Negative 臭化メチル(気体) + Active Positive 1,4-ジヒドロ キシアン トラ キノン + Active Positive ブ ロ モ酢酸エチル + Active Positive グルタルアルデヒド + Inactive Negative 1-ナフチルアミン + Active Positive 1,3-ブ タジエン [気体] + Borderline Negative クロ ロ ジフルオロ メタン [気体] + Inactive Negative 塩化エチル(気体) + Active Positive 1,2-ジブ ロ モプ ロ パン + Active Positive メタリルクロ リド + Inactive Negative 1,5-ジブ ロ モペン タン + Active Negative 1,4-ジブ ロ モブ タン + Active Positive 1,4-ジアミノアン トラ キノン + Active Positive ベン ジルクロ リド + Inactive Positive フェ ニルヒドラ ジン + Inactive Positive 1,3,5-トリス(オキシラ ニルメチル)-1,3,5-トリアジン 2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン + Active Positive 9-アミノアクリジン ・塩酸塩 + Active Positive + Borderline Positive + Active Positive

ベン ゾ [a]ピ レン + Active Positive

シン ナムアルデヒド + Inactive Negative

1,2-ジクロ ロ エタン + Borderline Positive

1,3-ジクロ ロ プ ロ ペン + Active Positive

ジメチルニトロ ソアミン + Active Positive

1,6-ジニトロ ベン ゾ [a]ピ レン + Active Positive

3,6‐ジニトロ ベン ゾ [a]ピ レン + Active Positive

1,6-ジニトロ ピ レン + Active Positive 1,8-ジニトロ ピ レン + Active Positive 1-エチル-1-ニトロ ソ-3-ニトロ グアニジン + Active Positive "ホルムアルデヒド + No Test Positive フリルフラ マイ ド + Active Positive メチルグリオキサール + Prob.Inactiv Positive ニトロ ソグアニジン + Active Positive + Active Positive + Active Positive

1-ニトロ ベン ゾ (a)ピ レン + Active Positive

3-ニトロ ベン ゾ (a)ピ レン + Active Positive

+ Active Positive + Active Positive 2-ニトロ フルオレン + Active Positive 2-アミノアゾ トルエン + Active Positive m-フェ ニレン ジアミン + Active Positive メトキシメタノール + Inactive Negative 7-アミノ-4-ヒドロ キシ-2-ナフタレン スルホン 酸 + Inactive Positive 3,4-ジクロ ロ -1-ブ テン + Inactive Positive 2,3-ジメチルアニリン + Active Negative 2-メチル-5-ニトロ ベン ゼン スルホン 酸 + Active Negative トリレン ジイ ソシアナート + Active Positive

CIピ グメン トレッド22 + Active Positive

ディスパーズレッド206 + Prob.Inactiv Positive 1,2-ジクロ ロ -4-ニトロ ベン ゼン + Active Positive 4-ニトロ ベン ゾ イ ルクロ リド + Active Positive 塩化アリル + Active Positive 四塩化炭素(気体) + Inactive Negative クロ ロ ホルム(気体) + Inactive Positive 1-クロ ロ -4-ニトロ ベン ゼン + Active Positive 3-クロ ロ プ ロ ピ オン 酸 + Inactive Positive グリシドール + Active Positive 1,3-フェ ニレン ジアミン 二塩酸塩 + Active Positive テトラ クロ ロ エチレン (気体) + Inactive Positive 9-(ヒドロ キシメチル)アン トラ セン + Active Positive モキシフロ キサシン 塩酸塩 + Active Negative + Borderline Positive アムルビ シン 塩酸塩 + Active Positive 4,4'-メチレン ビ ス(2-クロ ロ アニリン ) + Inactive Positive 4,4'-オキシビ ス(ベン ゼン スルホニルヒドラ ジド) + Prob.Inactiv Negative 1,2-ビ ス(2-クロ ロ エトキシ)エタン + Inactive Positive

ジアセチル + (EQUIVOCAL) Inactive Positive

"ホルムアルデヒド + No Test Positive 1,1,1-トリクロ ロ エタン (気体) - Inactive Positive 1,1-ジメチルヒドラ ジン + Inactive Positive 1,2-エポキシシクロ ヘキサン + Inactive Positive 1,2-ジクロ ロ -4-ニトロ ベン ゼン + Active Positive 1,2-ジクロ ロ エタン + Borderline Positive 1,2-ジブ ロ モプ ロ パン + Active Positive 1,2-ビ ス(2-クロ ロ エトキシ)エタン + Inactive Positive 1,3,5-トリス(オキシラ ニルメチル)-1,3,5-トリアジン 2,4,6(1H,3H,5H)-トリ オン + Active Positive 1,3-ジクロ ロ プ ロ ペン + Active Positive 1,3-ジブ ロ モプ ロ パン + Active Positive 1,3-フェ ニレン ジアミン 二塩酸塩 + Active Positive 1,3-ブ タジエン [気体] + Borderline Negative 1,4-ジアミノアン トラ キノン + Active Positive 1,4-ジクロ ロ -2-ニトロ ベン ゼン + Active Negative 1,4-ジヒドロ キシアン トラ キノン + Active Positive 1,4-ジブ ロ モブ タン + Active Positive 1,5-ジニトロ ナフタレン + Active Positive 1,5-ジブ ロ モペン タン + Active Negative 1,6-ジニトロ ピ レン + Active Positive

1,6-ジニトロ ベン ゾ [a]ピ レン + Active Positive

1,8-ジニトロ ナフタレン + Active Positive 1,8-ジニトロ ピ レン + Active Positive 1-アミノアン トラ キノン + Active Positive 1-エチル-1-ニトロ ソ-3-ニトロ グアニジン + Active Positive 1-クロ ロ -2,3-エポキシプ ロ パン + Active Positive 1-クロ ロ -2,4-ジニトロ ベン ゼン + Active Positive 1-クロ ロ -4-ニトロ ベン ゼン + Active Positive 1-ナフチルアミン + Active Positive

1-ニトロ ベン ゾ (a)ピ レン + Active Positive

1-ブ ロ モ-2-ヨードテトラ フルオロ エタン [気体] - Prob.Inactiv Negative 1-ブ ロ モ-3-クロ ロ プ ロ パン + Active Positive 2,3-ジクロ ロ -1,4-ナフトキノン + Inactive Positive 2,3-ジメチルアニリン + Active Negative 2,4,6-トリニトロ フェ ノール - Active Positive 2,4-ジアミノトルエン + Active Positive 2,4-ジクロ ロ ニトロ ベン ゼン + Active Positive 2,6-ジアミノピ リジン - Active Negative 2,6-ジメチルアニリン - Inactive Positive 2-アセトアミドフルオレン + Active Positive 2-アミノ-1-ナフタレン スルホン 酸 - Inactive Positive 2-アミノ-4-クロ ロ フェ ノール - Active Negative 2-アミノ-5-ニトロ ベン ゾ ニトリル + Active Positive 2-アミノアゾ トルエン + Active Positive 2-アミノアン トラ セン + Active Positive 2-アミノエタン チオール塩酸塩 - Inactive Positive 2-アミノベン ゼン チオール - Inactive Negative 2-イ ミダゾ リジン チオン - Inactive Negative 2-クロ ロ -4-ヨードアニリン - Inactive Positive 2-クロ ロ エタノール + Borderline Positive 2-クロ ロ ニトロ ベン ゼン + Active Positive 2-ニトロ フルオレン + Active Positive 2-ビ ニルピ リジン - Inactive Negative 2-ブ ロ モプ ロ パン + Inactive Negative 2-ブ ロ モプ ロ ピ オン 酸 + Inactive Positive 2-ペン チルアン トラ キノン - Inactive Negative 2-メチル-5-ニトロ ベン ゼン スルホン 酸 + Active Negative 2-メトキシ-4-ニトロ アニリン + Active Positive 2-メトキシ-5-メチルアニリン + Active Negative 3,3'-ジメチル-4,4'-ジアミノビ フェ ニル + Active Positive 3,3'-ジメチル-4,4'-ビ フェ ニリレン ジイ ソシアナート + Poss.Activ Positive 3,4-キシリジン + Active Positive 3,4-ジクロ ロ -1-ブ テン + Inactive Positive

3,6‐ジニトロ ベン ゾ [a]ピ レン + Active Positive

3'-アミノ-4'-メトキシアセトアニリド + Active Positive

3-クロ ロ プ ロ ピ オン 酸 + Inactive Positive

3-ニトロ アニリン + Active Positive

3-ニトロ ベン ゾ (a)ピ レン + Active Positive

3-ヒドロ キシ-2-ナフトエ酸 - Inactive Negative 4-(1-メチルエチル)アニリン - Inactive Positive 4,4'-オキシビ ス(ベン ゼン スルホニルヒドラ ジド) + Prob.Inactiv Negative 4,4'-ジアミノジフェ ニルエーテル + Active Positive 4,4'-ジアミノベン ズアニリド - Inactive Positive 4,4'-メチレン ビ ス(2-クロ ロ アニリン ) + Inactive Positive 4トリフルオロ メチルアニリン ;4-アミノベン ゾ トリフルオリド - Inactive Negative 4-ニトロ -1,2-フェ ニレン ジアミン 一塩酸塩 + Active Positive 4-ニトロ アニリン + Active Positive 4-ニトロ ベン ゾ イ ルクロ リド + Active Positive 5-クロ ロ -2-ニトロ アニリン + Active Positive 6-クロ ロ -2,4-ジニトロ アニリン + Active Positive

7,12-ジメチルベン ズ(a)アン トラ セン + Active Positive

7-アミノ-4-ヒドロ キシ-2-ナフタレン スルホン 酸 + Inactive Positive

8-アミノ-1-ナフタレン スルホン 酸 - Inactive Positive

9-(ヒドロ キシメチル)アン トラ セン + Active Positive

9-アミノアクリジン ・塩酸塩 + Active Positive

CIピ グメン トレッド22 + Active Positive

D-アラ ボアスコルビ ン 酸 - Inactive Negative L-システイ ン 塩酸塩一水和物 - Inactive Positive m-アニシジン - Active Negative m-フェ ニレン ジアミン + Active Positive N-アセトアセチル-p-トルイ ジン - Inactive Negative N-フェ ニルマレイ ミド - Inactive Negative

o-アニシジン - Borderline Negative

o-ジアニシジン + Active Positive

o-ニトロ アニソール + Active Positive

o-フェ ニレン ジアミン + Active Positive

p,p'-ジベン ゾ イ ルキノン ジオキシム - Inactive Positive p-アニシジン - Borderline Positive p-クロ ロ ベン ゾ トリクロ リド + Active Positive p-トルエン スルホニルヒドラ ジド + Prob.Inactiv Negative p-ニトロ アニソール + Active Positive p-フェ ニレン ジアミン + Inactive Positive

trans-クロ トン アルデヒド + Active Positive

アクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチルエステル - Inactive Negative アクリル酸2-ヒドロ キシエチル - Inactive Negative アセチルアセトン - Inactive Negative アセトアセトアニリド - Inactive Negative アセト酢酸メチル - Inactive Negative アムルビ シン 塩酸塩 + Active Positive アン トラ キノン - Active Positive アン トラ セン - Inactive Positive イ ソブ チロ ニトリル - Inactive Negative キノリン + Active Negative グリオキサール + Borderline Positive グリシドール + Active Positive グルタルアルデヒド + Inactive Negative クロ ラ ニル + Borderline Positive クロ ロ ジフルオロ メタン [気体] + Inactive Negative クロ ロ ホルム(気体) + Inactive Positive

ジアセチル + (EQUIVOCAL) Inactive Positive

ジエチレン トリアミン - Inactive Negative

シクロ ヘキセン - Inactive Negative

ジクロ ロ メタン (気体) + No Test Positive

ジチオりん酸 O,O-ジエチル - Prob.Inactiv Negative

ジニトロ ソペン タメチレン テトラ アミン + Active Positive ジメチルニトロ ソアミン + Active Positive シン ナムアルデヒド + Inactive Negative スチレン オキシド + Active Positive チオフェ ノール - Inactive Negative ディスパーズレッド206 + Prob.Inactiv Positive テトラ クロ ロ エチレン (気体) + Inactive Positive テノホビ ルジソプ ロ キシルフマル酸塩 - Prob.Inactiv Negative テモゾ ロ ミド - Inactive Positive トリレン ジイ ソシアナート + Active Positive トルエン -2,4-ジイ ルジイ ソシアナート + Active Positive トルエン -2,6-ジイ ルジイ ソシアナート + Borderline Positive ニトロ ソグアニジン + Active Positive パラ ジクロ ロ ベン ゼン (気体) - Inactive Negative ビ ス(2-クロ ロ エチル)エーテル + Inactive Positive ヒドラ ジン [無水] + No Test Negative フェ ニルヒドラ ジン + Inactive Positive フリルフラ マイ ド + Active Positive ブ ロ モアセチルブ ロ ミド + Prob.Inactiv Positive ブ ロ モ酢酸 + Borderline Positive ブ ロ モ酢酸エチル + Active Positive ペロ スピ ロ ン 塩酸塩 - Active Negative ベン ジルクロ リド + Inactive Positive

ベン ゾ [a]ピ レン + Active Positive

ホスホロ クロ リドチオ酸O,O-ジメチル - Prob.Inactiv Negative

マイ トマイ シン C + Poss.Activ Positive メタリルクロ リド + Inactive Negative メチルイ エロ ー + Active Positive メチルグリオキサール + Prob.Inactiv Positive メチルヒドラ ジン + Active Positive メトキシメタノール + Inactive Negative モキシフロ キサシン 塩酸塩 + Active Negative ヨウ化メチル(気体) + No Test Positive リボフラ ビ ン 5'-モノホスファ ートナトリウム - Borderline Positive 塩化アリル + Active Positive 塩化エチル(気体) + Active Positive 塩化メチル(気体) + Active Positive 四塩化炭素(気体) + Inactive Negative 臭化メチル(気体) + Active Positive 二酸化チオ尿素 - Prob.Inactiv Positive 乳酸第1鉄三水和物 - Inactive Negative 硫酸ジエチル + Active Positive + Borderline Positive + Active Positive + Active Positive + Active Positive + Active Positive + Active Positive

相補性? ルールベース vs. 統計ベース

169エームス

陽性物質

物質名 DEREK MCASE AWORKS

物質名 DEREK MCASE AWORKS

DEREK(-)

DEREK(+)

46物質

M(-)/A(-): 24 (52%)

M(+)/A(+): 4 (9%)

M(+)/A(-): 5 (11%)

M(-)/A(+): 13 (28%)

M: MCASE

A: AWORKS

M(-)/A(-): 8 (7%)

M(+)/A(+): 89 (72%)

M(+)/A(-): 8 (7%)

M(-)/A(+): 18 (15%)

123物質

(31)

エームス試験以外の遺伝毒性QSAR

 In vitro染色体異常試験の予測

 DEREK

 MCASE

 AWORKS

 TIMES

 In vivo遺伝毒性試験の予測

 DEREK

 TIMES

(32)

既存化学物質の染色体異常試験結果の予測

In silico

C

hr

om

. ab

.

+

-

+

-

60

29

34

159

Total

94

115

209

89

120

Sensitivity

63.8 %

Specificity

74.8 %

Concordance

69.9

%

Applicability: 95.4 % (209/219)

86

DEREK

In silico

+

-

+

-

55

10

30

159

Total

85

92

177

65

112

Sensitivity

64.7 %

Specificity

89.1 %

Concordance

77.4

%

Applicability: 80.8 % (177/219)

82

MCASE

In silico

+

-

+

-

71

46

27

1

Total

98

115

213

117

96

Sensitivity

72.4 %

Specificity

60.0 %

Concordance

65.7

%

Applicability: 97.3 % (213/219)

69

AWORKS

C

hr

om

. ab

.

C

hr

om

. ab

.

(33)

in vivo liver

genotoxicity

in vivo MN

genotoxicity

not active

Level I

Level II

Level III

in vitro

mutagenicity

not active

not active

active

not active

not active

(detoxification)

active

not active

(bio-exhausting)

active

chemical

In vivo

遺伝毒性予測のためのフロー

(1)

Mekenyan et al. Investigating the relationship

between in vitro - in vivo genotoxicity: Derivation of

mechanistic QSAR models for in vivo liver

genotoxicity and in vivo bone marrow micronucleus

formation which encompass metabolism. Chem

Res Toxicol. 25, 277-296 (2012)

(34)

in vivo liver

Genotoxicity

Comet, UDS,

TRMA

in vivo MN

bone marrow

genotoxicity

Level I

Level II

Level III

in vitro

Mutagenicity

AMES (with S9),

CA, MLA

33 negative

31 negative

30 negative

125 positive

40 negative

34 negative

85 positive

32 negative

53 positive

162 chemical

2 positive

1 positive

2 negative

6 positive

In vivo

遺伝毒性予測のためのフロー

(2)

(35)

in vivo liver

Genotoxicity

Comet, UDS,

TRMA

in vivo MN

bone marrow

genotoxicity

Level I

Level II

Level III

in vitro

Mutagenicity

AMES (with S9),

CA, MLA

33 negative

31 negative

30 negative

125 positive

40 negative

34 negative

85 positive

32 negative

53 positive

2 positive

1 positive

2 negative

6 positive

Cl

CH

3

O

CH

3

CH

3

O

O

CH

3

O

H

H

H

HH

Level II

Liver bioactivation

Cyproterone acetate

In vivo

遺伝毒性予測のためのフロー

(3)

(36)

Cyproterone acetateの遺伝毒性発現経路

(37)

TIMESの遺伝毒性予測能力

in vivo liver

genotoxicity

in vivo MN

genotoxicity

Level I

Level II

Level III

in vitro

mutagenicity

Sensitivity: 85%

Specificity: 49%

Sensitivity: 82%

Specificity: 61%

Sensitivity 73%

Specificity 78%

Sensitivity 75%

Specificity 56%

<Ames with metabolic activation>

<CA with metabolic activation>

(38)

変異原性・遺伝毒性予測の問題点

遺伝毒性試験は発がん性を予測できるのか?

・遺伝毒性試験結果は発がん性試験結果と一

致するか?(定性的予測)

・遺伝毒性の程度は発がん性の程度と相関する

か?(定量的予測)

・げっ歯類の発がん性はヒトでの発がん性と相

関するのか?

遺伝毒性

試験

げっ歯類発が

ん性試験

ヒト発が

ん性

遺伝毒性

QSAR

(39)

ラットとマウスによる発がん性試験の相関性

ラット

マウス

1989

*1

67

32

36

131

74%(198/266)

1999

*2

111

47

54

180

74%(291/392)

発がん性

一致率

*1 Haseman, JK et al., Environ Health Perspect., 74, 229-235, 1987

*2 NTP, January 1999

(40)

エームス

58.8

73.9

54.0

79.0

MLA

73.1

39.0

74.0

32.0

染色体

異常

65.6

44.9

52.0

68.0

小核

(Vitro)

78.7

30.8

小核

(Vivo)

28.0

82.0

感度

特異性

感度

特異性

Krikland et al.,

Mutat. Res. 584,

1, 2005

Zeiger

Reg. Tox. Pharm.

28, 85, 1998

報告

(41)

エームス試験の強さは発がん性の強さと相関するか?

(42)

一般化学物質と医薬品不純物の化学物質構造の比較

一般化学物質

医薬品中不純物して検出しうる化合物

(43)

Alert Name

Number

in

CPDB

% in CPDB

Number in

Synthetic

Routes

% in

Synthetic

Routes

Daily dose Resulting in a 1 in 100,000 Excess Cancer Risk

(µg)

Min.

10%

25%

Med.

75%

90%

Max.

Aromatic amine or

amide, N

hydroxylamine

43

21.6

125

20.8

0.40

0.824

2.30

14.94

67.71

279.24

3636

N-Nitro or N-nitroso

compound

34

17.1

0

0.0

0.009

0.04

0.098

0.35

2.81

8.98

38.52

Aromatic nitro

compound

33

16.6

88

14.6

0.017

0.77

4.95

13.68 139.80

296.88

793.20

Alkylating agent

19

9.5

156

25.9

2.94

3.65

6.65

45.36

79.95

1149

1656

Aromatic azo

compound

9

4.5

8

1.3

1.13

1.13

1.95

4.62

73.02

844.80

844.80

Epoxide

5

2.5

13

2.2

1.79

1.79

5.355

36.84

36.84

36.84

36.84

Halogenated alkene

5

2.5

0

0.0

0.44

0.44

2.865

12.24

20.1

21.48

21.48

構造クラス別の許容レベル(10

-5

リスク)とその分布

(44)

まとめと展望

 医薬品不純物の変異原性の評価に(Q)SARを用いることが

国際ガイドラインに組み入れられた。この流れは(Q)SARの

利用、研究の追い風となる。

 (Q)SARによる予測率の向上は、試験データの量と質が重

要である。産官の協力により大量化学物質データベースの

構築が望まれる。

 遺伝毒性(Q)SAR結果は遺伝毒性の有無だけでなく、構造

に依存した遺伝毒性や、発がん性の程度を提供することに

より、リスク評価、管理に利用できる。

 遺伝毒性メカニズムに基づく(Q)SARモデルにより、特定の

エンドポイントの予測を超えた遺伝毒性の予測が可能となる。

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