您當前的位置:檢測資訊 > 科研開發
嘉峪檢測網 2024-08-14 18:05
內容提要:遺傳毒性檢驗是醫療器械檢驗中保證安全性的重要組成部分。GB/T 16883.3-2019 新版本的發布,對醫療器械的遺傳毒性檢測提出了更具體的要求。并且隨著YY/T 0870 一系列行標的更新,對實驗內容也進行了調整。本文將著重介紹標準更新后對于醫療器械遺傳毒性檢驗的影響,以期為醫療器械產品具體的遺傳毒性檢測提供參考。
關 鍵 詞:醫療器械 遺傳毒性 標準更新
醫療器械和材料的安全性評價是其質量評價中重要組成部分,也是保證產品或材料安全使用的基礎。而生物相容性評價作為安全性評價的一部分,通過系列體內或體外試驗方法,綜合評價醫療器械和材料對生物體可能的有害作用,以保證臨床使用時的安全性。生物相容性評價通常由一系列試驗組合而成,如細胞毒性試驗、遺傳毒性試驗、刺激試驗、致敏試驗、全身毒性試驗等。其中醫療器械遺傳毒性試驗旨在評價人體接觸醫療器械或生物材料的潛在遺傳毒性風險,了解器械或材料是否具有細胞誘變、基因突變和潛在致癌性等,對于保證醫療器械安全具有重大意義[1]。GB/T 16886.3《醫療器械生物學評價 第3 部分:遺傳毒性、致癌性和生殖毒性試驗》[2] 中介紹了關于醫療器械遺傳毒性、致癌性和生殖毒性的一些試驗方法及相關要求。隨著醫療器械行業的迅速發展,產品的遺傳毒性檢測也遇到了越來越多的挑戰,也提出了更高的要求。為更科學可靠地對醫療器械產品進行檢測,2019 年GB/T 16886.3 進行了更新,更新后的標準對遺傳毒性試驗要求也有相應調整。為更好地與更新后的國標相適應,遺傳毒性試驗也有一些行標陸續發布與更新,這些標準對細化的試驗方法也進行了一些更改。本文將對遺傳毒性試驗新舊版本標準的變化進行概述,希望可以對醫療器械遺傳毒性檢測方案設計、試驗選擇以及試驗實施等提供參考。
1.遺傳毒性簡介以及發布的國行標
醫療器械遺傳毒理學是現代遺傳學和毒理學的一個共同分支,也是研究醫療器械/ 材料或其浸提液等物理、化學和生物因素對有人體遺傳作用的一門科學。遺傳毒性試驗主要通過原發性遺傳學終點或導致某一終點的DNA損傷的檢測過程以及其結果,來確定醫療器械/ 材料或其浸提液等物理、化學和生物因素產生遺傳物質損傷并導致遺傳性改變的能力[3]。遺傳毒性試驗利用哺乳動物或非哺乳動物細胞、細菌、酵母菌、真菌或整體動物測定試驗樣品是否會引起基因突變、染色體結構畸變以及其他DNA或基因變化。通過一系列試驗組合可以對受試物是否有遺傳毒性進行預測,也對受試物的潛在致癌性進行初步的評估,保障醫療器械的安全性,降低危害風險。遺傳毒性試驗方法眾多,根據試驗系統不同可分為體外和體內試驗;根據檢測方法針對與腫瘤相關的遺傳學終點,可大致分為三大類,即基因突變、染色體損傷和DNA斷裂[4]。雖然在經典的毒理學試驗中,在單項試驗設計中即可觀察到幾個相關參數或終點,但在遺傳毒理學試驗中卻難以做到。目前沒有一種試驗可以同時具有染色體損傷、基因突變及DNA損傷等不同類別的遺傳學終點,為科學全面地評價產品或材料潛在的遺傳毒性風險,一般采用具有不同遺傳學終點的組合實驗來進行評價。
而遺傳毒性試驗按照其反映的遺傳學終點共分為三類:即檢測基因突變、染色體損傷與DNA斷裂。不同檢測終點應用于醫療器械遺傳毒性試驗方法總結如下:①檢測基因突變:細菌回復性突變試驗(YY/T 0870.1/OECD 471)、體外哺乳動物基因突變試驗(HPRT或TK)(YY/T 0870.3/OECD 476);②染色體損傷:哺乳動物紅細胞微核試驗(YY/T 0870.4/OECD 474)、體內哺乳動物染色體畸變試驗(YY/T 0870.5/OECD 475)、體外哺乳動物染色體畸變試驗(YY/T 0870.2/OECD 473)、體外哺乳動物細胞微核試驗(YY/T 0870.6/OECD 487);③DNA損傷斷裂:體內彗星試驗(YY/T 0870.7/OECD 489)、體外彗星試驗、體內哺乳動物肝細胞非程序性DNA合成試驗(OECD 486)、體外哺乳動物細胞姊妹染色單體互換試驗(OECD 479)。這些試驗部分我國已經分布了相對應的推薦性行業標準,部分試驗其標準仍在制定討論中。
目前,我國針對遺傳毒性試驗發布并實施了以下國行標:GB/T 16886.3-2019《醫療器械生物學評價 第3 部分:遺傳毒性、致癌性和生殖毒性試驗》、YY/T 0870.1-2013《醫療器械遺傳毒性試驗 第1 部分:細菌回復突變試驗》、YY/T 0870.2-2019《醫療器械遺傳毒性試驗 第2 部分:體外哺乳動物細胞染色體畸變試驗》、YY/T 0870.3-2019《醫療器械遺傳毒性試驗 第3 部分:用小鼠淋巴瘤細胞進行TK基因突變試驗》、YY/T 0870.4-2014《醫療器械遺傳毒性試驗 第4 部分:哺乳動物骨髓紅細胞微核試驗》、YY/T 0870.5-2014《醫療器械遺傳毒性試驗 第5 部分:哺乳動物骨髓染色體畸變試驗》、YY/T 0870.6-2019《醫療器械遺傳毒性試驗 第6 部分:體外哺乳動物細胞微核試驗》、YY/T 0870.7《醫療器械遺傳毒性試驗 第7 部分:哺乳動物體內堿性彗星試驗》。
2.GB/T 16886.3-2019國標更新變化
2.1 實驗組合選擇原則變化
與GB/T 16886.3-2008相比,新版GB/T 16886.3-2019進一步明確了評價策略。標準的遺傳毒性試驗組合由原標準規定的細菌回復性突變、L5178Y小鼠淋巴瘤TK基因正向突變試驗與染色體畸變試驗三項(或是細菌回復性突變與L5178Y小鼠淋巴瘤TK基因正向突變試驗兩項)調整為染色體畸變試驗和L5178Y小鼠淋巴瘤TK基因正向突變試驗中任意一個與細菌回復突變試驗組合。調整后的組合更為簡單明確,節約檢測成本。該標準組合既涵蓋了不同進化程度的物種(包括原核細胞和真核細胞)也包含了不同遺傳學檢測終點(基因突變和染色體畸變)。若按標準選擇的兩個體外遺傳毒性試驗結果為陰性,則無需進行進一步的動物體內遺傳毒性試驗。如果任一體外遺傳毒性試驗結果為陽性,應該考慮:①相同檢測終點的其他試驗能否觀察到這種結果;②體外作用方式或作用機制是否與人體相關;③更重要的是在體內預期暴露量下,能否觀察到該陽性結果。參照GB/T16886.3-2019,宜使用下列階梯式流程評估是否追加體內試驗(圖1)。
2.2 增加樣品在遺傳毒性試驗中制備的程序指南
在GB/T 16886.3-2019 中,附錄A增加了樣品在開展遺傳毒性試驗時應考慮的因素以及合適的制備程序。對于聚合物、無機材料等成分組成的樣品,應當充分考慮具有潛在遺傳風險的物質,例如低分子量化學物、金屬離子等。這些成分可能會在產品使用中遷移并進入患者體內從而引發健康風險。低分子量化學物可透過細胞膜與基因、DNA或染色體發生反應從而產生遺傳毒性。器械材料中部分少量的添加劑、催化劑以及交聯劑就是低分子量化學物。在評價這些材料時,應該結合添加的具體的低分子量化學物或者金屬離子文獻資料來選擇合適的樣品制備方式。此外,如今醫療器械研發創新水平不斷加強,越來越多的新型醫療器械進入人們視野。可降解材料、納米材料、添加生物活性因子的材料被廣泛投入器械研發中。這些新型材料和傳統材料不同,由于其具有特殊的理化性質,部分可能有潛在的活性或毒性,選擇合適的樣品制備方法對最終的遺傳毒性結果至關重要。因此在樣品制備時應結合具體的材料類型、特性以及文獻數據選擇合適的浸提介質以及浸提方式。
3.系列行業標準更新
細菌回復突變試驗的行業標準YY/T 0870.1-2013《醫療器械遺傳毒性試驗 第1 部分:細菌回復突變試驗》[5] 目前還沒有變化,試驗方法沒有調整。體外哺乳動物細胞染色體畸變試驗的行業標準YY/T 0870.2 由2019 版本代替了2013 版本[6]。新版本下的體外哺乳動物細胞染色體畸變試驗主要有以下幾方面的變化:①加入中期阻斷劑時間由2~4h 調整為1~3h;②結果觀察的中期分裂相由200個調整為300個;③新版明確規定了試驗設立短期接觸組和長期接觸組,2013 版本沒有明確此要求;④新版增加了實驗室能力以及歷史對照數據要求,對于質量管理要求增加;⑤明確了預試驗細胞毒性評價方法。綜上,體外哺乳動物細胞染色體畸變試驗行標的更新細化了試驗細節,統一且明確了操作方法,對于結果的觀察以及評定更加嚴謹以及嚴格,對于實驗室的能力以及歷史數據提出了更高的要求。這些改變更有利于得到穩定、科學且可控的試驗結果。同樣,小鼠淋巴瘤TK基因突變試驗的行業標準YY/T 0870.3也由2019版本代替了2013版本[7]。新的版本也有如下幾點不同于2013 版本:①細胞株平均自發突變頻率由(35~140)×10-6 范圍調整為(50~170)×10-6;②增加了陽性對照試劑種類;③詳細地明確了預試驗操作步驟;④制備好的平板培養時間由11~14d改為10~12d;⑤數據處理處增加了相對懸浮生長率和相對總生長,刪除了小集落突變率;⑥陰性及陽性判斷標準略有調整,且增加了歷史對照數據以及實驗室能力要求。小鼠淋巴瘤TK基因突變試驗根據該試驗背景數據的不斷增多而調整了其試驗細節以及判斷標準,豐富了陽性劑種類給予了實驗者更多選擇的空間。目前,YY/T 0870.4[8]、YY/T 0870.5[9]、YY/T 0870.6[10]尚未有新版標準發布,仍用2014 年(YY/T 0870.4、YY/T 0870.5)或2019 年(YY/T 0870.6)版本。而近一年來,YY/T 0870.7 和YY/T 0870.8 也陸續發布與征求意見,也使得醫療器械遺傳毒性試驗更系統與全面,增大了選擇空間,規范了試驗細節。YY/T 0870.7-2023《醫療器械遺傳毒性試驗 第7部分:哺乳動物體內堿性彗星試驗》[11] 于2023 年1 月13 日正式發布,于2024 年1 月15 日正式實施。這一標準的發布,對體內堿性彗星試驗操作有了更細致的指導與更明確的要求。該試驗通過測定動物體內細胞內DNA斷裂來判斷材料是否具有潛在的遺傳毒性。利用檢測材料導致細胞中DNA斷裂情況來了解其致突變性。試驗選擇大鼠開展,通過動物與樣品接觸后取動物組織,若沒有明確靶組織的情況下選擇肝臟制備樣本,電泳染色后通過熒光顯微鏡對150 個可評分細胞進行尾部DNA百分比分析。作為檢驗DNA損傷斷裂的重要試驗方法,體內彗星試驗十分敏感且試驗周期較短。它可用來初步判斷外來物是否具有致癌致畸性,并衡量對人體內DNA的影響程度。如果檢測物質具有DNA破壞性,被破壞的DNA將游離細胞核,形成彗星形狀[12]。隨著檢測物毒性的加大,受損傷的DNA增多,DNA碎片增多,越小的DNA碎片游離得越快,因此,彗星尾部越長,待測物毒性越強。此外,同時檢測DNA損傷終點的體內哺乳動物肝細胞程序外DNA合成試驗也發布了標準的征求意見稿,正在征求意見階段。YY/T 0870.8《醫療器械遺傳毒性試驗 第8 部分:體內哺乳動物肝細胞程序外DNA合成試驗》已在2023 年征求意見,預計2024 年發布。與YY/T 0870.7 類似,該試驗也是通過測定大鼠體內DNA損傷來判斷檢測物質致突變性。
4.小結
遺傳毒性試驗通過一系列組合性試驗的結合,檢測醫療器械的致突變性,是器械安全性評價的重要組成部分,與醫療器械的質量安全密不可分。經過不斷地發展與臨床使用的檢驗,醫療器械的遺傳毒性評價也越來越完善,越來越成熟,越來越系統化。而標準的更新也體現出在當今醫療器械研發情況下,對該類項目評價新的思考與要求。GB/T 16886.3 以及YY/T 0870系列標準給出了用于檢測醫療器械遺傳毒性的試驗方法以及試驗的選擇策略,以及不同情況下危險(源)如何識別。危害的識別是復雜的,在適當情況下,達到最大試驗靈敏度非常重要。標準的更新變化很大程度上也傳達了一個理念,即不必硬性地按照所介紹的試驗方法或所規定的試驗程序進行評價,研究者應根據所研究的醫療器械或材料的具體情況、實際應用方式、已報道的可靠的背景數據以及不斷積累的臨床經驗來進行研究與分析,選擇適宜的試驗方法,確定合適的檢測指標,制定適當的試驗程序,最終對結果進行風險評定[13]。此外,標準中增加對歷史對照數據以及實驗室能力的要求,包括部分實驗結果觀察樣本量的增加也體現了對于遺傳毒性評價更加嚴謹、科學的態度以及需要更綜合的分析[14]。
來源:中國醫療器械信息