Onderzoeksoverzicht: verken de nieuwste wetenschap achter de vorming en beperking van nitrosaminen in farmaceutische producten

• Sinds de ontdekking van mogelijk schadelijke nitrosamineverontreinigingen in veel voorgeschreven medicijnen, moeten fabrikanten zich houden aan nieuwe regelgeving om veilige en effectieve strategieën te implementeren om de vorming van nitrosamine te beperken.
• Er is onderzoek gedaan naar het risico van nitrosamineverontreiniging in geneesmiddelen en mogelijke strategieën om deze te verwijderen. Nieuw bewijs geeft aan dat de ontwikkeling van nitrosaminen in farmaceutische producten vaker voorkomt dan eerder werd gedacht, maar er zijn oplossingen beschikbaar en ons begrip van hoe deze te implementeren neemt toe. 
• Lees verder voor de nieuwste wetenschappelijke inzichten en ontdek hoe farmaceutische fabrikanten de nitrosamineproblematiek met vertrouwen tegemoet kunnen treden met dsm-firmenich.

Veel nitrosaminen worden beschouwd als potentiële mutagenen en zijn onlangs aangetroffen in veelgebruikte geneesmiddelen, zoals geneesmiddelen die worden voorgeschreven bij hoge bloeddruk (valsartan), diabetes type 2 (metformine) en brandend maagzuur (ranitidine). Ongeveer 85% van de 137 nitrosaminen die zijn opgenomen in de Lhasa Limited Carcinogenicity Database (LCBD) worden door de auteurs van het onderzoek als kankerverwekkend beschouwd (Thresher 2020), wat aangeeft dat het zeer waarschijnlijk is dat elke nitrosamine mogelijk kankerverwekkend is. Naar schatting is meer dan 90% van de nitrosaminen mogelijk kankerverwekkend, omdat ze een vluchtige structuur hebben die kan reageren met DNA en zo kankermutaties kan veroorzaken.^1,2 Daarom veroorzaakte de ontdekking van nitrosaminen in geneesmiddelen in 2018 een schokgolf door de farmaceutische industrie en bracht het de ontwikkeling van nitrosamineperkende strategieën op de voorgrond bij fabrikanten. Sindsdien hebben onderzoekers zich verdiept in de vorming van nitrosaminen en mogelijke strategieën om deze te beperken voor de farmaceutische industrie, voortbouwend op het werk dat in de jaren 1970-1980 is verricht om nitrosaminen uit voedingsmiddelen te verwijderen.^3,4 Hieronder geven we een overzicht van de nieuwste bevindingen en hoe u deze inzichten kunt gebruiken om veiligere geneesmiddelen te produceren.

Nitrosaminerisico: een nog groter probleem 

We weten dat nitrosaminevorming een risico is in veel geneesmiddelen, maar is de industrie zich echt bewust van de omvang? In een nieuwe studie, uitgevoerd door Schlingemann et al., werd een nieuwe methode toegepast om het potentiële risico van nitrosamineverontreiniging in farmaceutische producten in kaart te brengen.⁵ In de studie werden meer dan 12.000 kleine geneesmiddelmoleculen en onzuiverheden van geneesmiddelen uit een openbaar registratiesysteem geanalyseerd en werd elke structuur geïdentificeerd die mogelijk nitrosaminen zou kunnen vormen onder relevante omstandigheden. Alarmerend genoeg gaven de resultaten aan dat het risico van nitrosamineverontreiniging in regelmatig voorgeschreven geneesmiddelen vaker voorkomt dan eerder werd gedacht: 40,4% van de werkzame farmaceutische bestanddelen (API's) en 29,6% van de API-verontreinigingen werden geclassificeerd als potentiële precursoren van nitrosamine.

Bovendien toonden Schlingemann en zijn team aan dat hele klassen medicijnen een inherent risico op nitrosaminevorming kunnen hebben vanwege vergelijkbare structuren. Geneesmiddelenklassen die het meeste risico lopen zijn onder andere bètablokkers en angiotensine-converterend enzym (ACE) remmers. De auteurs deelden hun inzichten over manieren om de vorming van nitrosaminen te beperken, waaronder herformulering met hulpstoffen met een laag nitrietgehalte en/of toevoeging van een scavenger aan de formulering.

René Stemmler, senior wetenschapper bij dsm-firmenich, geeft deskundig inzicht in waarom nitrosamineverontreiniging zo'n veelvoorkomende uitdaging is in de farmaceutische industrie: "Veel geneesmiddelen lopen het risico op verontreiniging omdat API's vaak amine- en amidefunctionaliteiten bevatten, die zeer geschikt zijn voor interactie met het doeleiwit van het geneesmiddel, maar ook kwetsbaar zijn voor nitrosering.⁶ In sommige gevallen wordt bij de vervaardiging van het API zelfs een nitroserende stof of een secundair amine als reagens gebruikt; daardoor is het vaak vrijwel onmogelijk om dergelijke nitrosamineprecursoren volledig uit het API (en dus uit het uiteindelijke geneesmiddel) te verwijderen. Dit benadrukt de behoefte aan effectieve oplossingen om de ontwikkeling van nitrosaminen te helpen verminderen, aangezien de vorming ervan anders moeilijk te voorkomen is."

Ascorbinezuur komt als beste uit de bus 

In 2021 publiceerden Nanda et al., belangrijke bevindingen over het gebruik van bepaalde antioxidanten voor de beperking van nitrosaminen.⁷ De studie onderzocht de efficiëntie van vijf antioxidanten, waaronder ascorbinezuur, bij het remmen van de vorming van nitrosaminen in orale vaste toedieningsvormen met behulp van een model-API. De resultaten gaven aan dat alle antioxidanten die in dit onderzoek werden gebruikt, wanneer ze met 1,0-2,4 wt% in vaste geneesmiddelen werden toegevoegd, de vorming van nitrosamine met >80% konden remmen. Daarom toonden de wetenschappers in deze proof-of-conceptstudie het potentieel aan van het integreren van aaseters in geneesmiddelen als een krachtige en effectieve risicobeperkende strategie. 

Voortbouwend op deze bevindingen publiceerden Homšak et al., een

studie waarin het door Nanda voorgestelde principe naar de volgende fase werd gebracht.⁸ De onderzoekers voerden een uitgebreide screening uit van vele bekende nitrietvangers en 19 verbindingen werden geselecteerd voor verder onderzoek, die allemaal ofwel aanvaardbaar waren voor gebruik in geneesmiddelen, algemeen aanwezig waren in voedsel of bekende menselijke metabolieten waren. Experimenten wezen uit dat ascorbinezuur de meest effectieve nitrosamineremmer was onder de meeste bestudeerde omstandigheden. Opvallend genoeg was ascorbinezuur in staat om al het nitriet na 1-2 uur volledig te verwijderen in waterige oplossingen die bij pH 3 en 20°C werden bewaard en verminderde het significant het niveau van N-nitroso-N' - fenylpiperazine (NPP) in tabletten.

Zdravka Misic, hoofdwetenschapper en formuleringsexpert van dsm-firmenich, geeft commentaar op de haalbaarheid van herformulering met ascorbinezuur: "Om te beschermen tegen de vorming van nitrosaminen verwijdert ascorbinezuur nitroserende stoffen voordat ze de kans krijgen om te reageren met kwetsbare amines.⁹ Ascorbinezuur kan gemakkelijk worden opgenomen in de meeste geneesmiddelen omdat het oplosbaar is in water en verkrijgbaar is in verschillende vormen, van fijn poeder tot grovere deeltjes¹⁰, wat betekent dat het kan worden toegevoegd aan vloeibare formuleringen of aan granulatieoplossingen voor vaste toedieningsvormen." Misic blijft licht werpen op de voordelen van het gebruik van antioxidanten ten opzichte van andere verzachtende strategieën: "Het toevoegen van antioxidanten aan formuleringen die risico lopen op oxidatie kan ook de stabiliteit van geneesmiddelen verbeteren, naast het blokkeren van de vorming van nitrosaminen."

Combineer antioxidanten om het effect te versterken

Verder bewijs suggereert dat andere van voedingsstoffen afgeleide antioxidanten dan ascorbinezuur overwogen kunnen worden om nitrosamine te verminderen, zoals alfatocoferol. Het is aangetoond dat het toedienen van alfatocoferol de vorming van nitrosaminen en precursoren van nitroserende stoffen effectief vermindert.¹¹

Het kan ook een gunstige strategie zijn om meerdere antioxidanten, zoals ascorbinezuur en alfa-tocoferol, aan de formulering van het geneesmiddel toe te voegen, omdat ze coöperatieve en synergetische effecten kunnen hebben.¹²

Voor fabrikanten die een nitrosamineperkende strategie willen implementeren, onthult Anne-Cécile Bayne, dsm-firmenich's Global Science Innovation Lead Pharma & Medical Nutrition, de veilige en effectieve oplossing van het bedrijf: "Als doelgerichte innovatiepartner in de farmaceutische industrie kan dsm-firmenich u helpen bij het implementeren van een bewezen risicobeperkingsstrategie door de technische begeleiding te bieden die u nodig hebt om bestaande producten te herformuleren of nieuwe, risicovrije geneesmiddelen te ontwikkelen. Naast het feit dat we klanten verschillende kwaliteiten hoogwaardig ascorbinezuur en alfa-tocoferolhulpstoffen kunnen bieden, plus de kennis om met deze ingrediënten te formuleren, wordt onze brede ervaring met de beoordeling van nitrosaminen ondersteund door sterke expertise op het gebied van chemie en toxicologie."