니트로사민 이외의 Cohort of concern

ICH M7에서는 강한 발암성을 가진 변이원성 물질들을 Cohort of Concern으로 분류하고 있으며, 여기에 니트로사민 등 여러 물질들이 포함돼 있습니다. 오늘은 니트로사민 외 cohort of concern으로 분류되는 주요 물질과 제약업계의 관리 전략을 알아봅니다.

 

1. Cohort of Concern의 정의 및 주요 물질

ICH M7 가이드라인은 DNA 반응성(변이원성) 불순물 중에서도 특히 강한 발암성을 가진 소수의 화합물군을 "cohort of concern"으로 별도 분류하고 있습니다. 이 그룹은 일반적인 TTC(Threshold of Toxicological Concern, 1.5μg/day) 기준보다 훨씬 엄격한 관리가 필요하다고 명시되어 있습니다.

대표적 Cohort of Concern 물질군

• N-니트로사민류(N-nitrosamines) NDMA, NDEA 등 다양한 구조의 니트로사민이 포함됩니다.
• 아플라톡신 유사 화합물(aflatoxin-like compounds) 대표적으로 아플라톡신 B1 등 곰팡이 독소 계열.
• 알킬-아조시 화합물(alkyl-azoxy compounds) 알킬-아조시벤젠 등 일부 특수 합성 중간체/불순물.

이 외에도 극히 드물게 기타 강력한 DNA 반응성 발암물질이 포함될 수 있으나, ICH M7에서 공식적으로 cohort of concern으로 명시한 것은 위 세 그룹입니다.

 

의약품의 미생물 오염으로 인해 치명적인 독소가 생성될 수 있습니다.

 

2. 추가 정보: 아플라톡신 생성 및 DNA 변이원성 기전

아플라톡신 생성 조건 및 곰팡이

아플라톡신은 주로 Aspergillus flavus와 Aspergillus parasiticus에 의해 생성됩니다. 생성 조건은 다음과 같습니다:

• 온도: 25-30°C에서 최적 생성, 18°C 이하 또는 35°C 이상에서는 생성하지 않음
• 습도: 상대습도 80% 이상의 고습도 환경
• pH: 약산성-중성 환경
• 영양원: 곡물, 견과류 등 탄수화물이 풍부한 환경

오염 사례가 보고된 원료의약품 및 완제의약품

1) 한약재 아플라톡신 오염 사례

• 2020년 한국 식약처 조사: 한식된장 33개 제품에서 총 아플라톡신 기준(15.0μg/kg) 초과 검출
• 중국산 황련 등 생약재에서 아플라톡신 검출 사례 보고
• 부산 지역 유통 한약재 중 아플라톡신 오염 모니터링에서 일부 검출

2) 원료의약품 및 완제의약품

• 파마덕 인도 사례 등에서 원료의약품 제조 과정 중 아플라톡신 오염 우려 제기
• 곡물 유래 부형제(전분, 유당 등)에서 아플라톡신 오염 가능성
• 천연물 유래 원료의약품에서 아플라톡신 검출 사례

아플라톡신의 DNA 변이원성 및 발암성 기전

DNA 부가체 형성 과정:

1. 아플라톡신 B1이 간에서 cytochrome P450 효소(특히 CYP1A2, CYP3A4)에 의해 AFB1-8,9-epoxide로 대사됨
2. 이 epoxide가 DNA의 guanine N7 위치와 결합하여 AFB1-N7-guanine 부가체 형성
3. 이 부가체가 AFB1-formamidopyrimidine(AFB1-FAPY) 부가체로 전환됨

특정 유전자 손상:

• p53 종양억제 유전자 codon 249에서 G→T 돌연변이 유발: 간암 환자의 50% 이상에서 발견되는 특징적 변이
• K-ras 유전자 codon 12에서 돌연변이 유발: 세포 악성 전환에 기여
• β-catenin 유전자 변이 유발: Wnt 신호전달 경로 활성화

 

3. 알킬-아조시 화합물의 의약품 합성 사용 및 DNA 변이 기전

의약품 합성에서의 사용

1) 사용 공정 및 기능

• 디아조화 반응의 중간체: 방향족 아민을 디아조늄염으로 전환할 때 부산물로 생성
• 염료 중간체 합성: 아조 화합물 제조 시 부반응으로 알킬-아조시 화합물 형성 가능
• 산화 반응의 부산물: 니트로 화합물의 환원 과정에서 의도치 않게 생성

2) 사용된 구체적 화합물

• Azoxymethane(AOM): 연구용으로 대장암 유발 모델에 사용되는 발암물질
• Methylazoxymethanol(MAM): cycasin의 대사산물로, 신경독성 및 발암성 보유
• Diazomethane 전구체: N-methyl-N-nitrosourea(MNU) 등이 diazomethane 생성 과정에서 알킬-아조시 중간체 형성

알킬-아조시 화합물의 DNA 변이 기전

1) 대사 활성화 과정:

• Azoxymethane → Methylazoxymethanol → Methyldiazonium ion 형성
• 간에서 β-glucosidase에 의해 가수분해되어 활성 중간체 생성

2) DNA 손상 기전:

• 알킬화제 역할: methyldiazonium ion이 DNA의 guanine N7 위치에 메틸기 전달
• 염기 불일치 유발: 메틸화된 guanine이 thymine과 잘못 결합하여 G→A 돌연변이 유발
• Multiple mutation 유발: 인접한 여러 염기에서 동시에 돌연변이 발생 가능

3) 특정 유전자 표적:

• K-ras codon 12: 대장암 발생에 중요한 G→A 돌연변이 유발
• β-catenin: GSK-3β 인산화 부위에서 돌연변이로 Wnt 신호전달 활성화
• p53: 일부 알킬-아조시 화합물에서 p53 유전자 손상 보고

 

4. Cohort of Concern 물질에 대한 관리 전략의 역사와 실무 적용

(1) 아플라톡신류

• 식품 및 의약품 모두에서 1970년대부터 관리: 아플라톡신은 곰팡이독소로, 식품(특히 곡물, 견과류 등)에서의 관리가 먼저 시작되었습니다.. 제약업계에서도 천연물 유래 원료, 반합성 항생제 등에서 아플라톡신 오염 가능성을 인식하고, 원료 규격에 엄격한 한계치를 적용해 왔습니다.
• 의약품에서의 적용: 아플라톡신류는 원료의약품(API) 제조 시 원료 곰팡이 오염 방지, 정제공정 강화, 배치별 시험 등으로 관리되어 왔습니다.

(2) 알킬-아조시 화합물

• 산업적 사용은 제한적: 알킬-아조시 화합물은 일부 특수 합성 중간체, 염료, 농약 등에서 발견될 수 있으나, 의약품 합성공정에서는 드물게 사용됩니다.
• 제약업계 관리: 구조상 DNA 반응성(alkyl-azoxy moiety)이 명확히 드러나므로, 합성공정 설계 단계에서 사용 자체를 회피하거나, 불가피할 경우 극미량 이하로 관리하는 것이 관행이었습니다. ICH M7 이전에도 Q3A/B 불순물 가이드라인 및 독성자료에 근거해 배제 또는 엄격한 한계치 적용이 이루어졌습니다.

 

5. ICH M7 도입 전후 제약업계의 관리전략 비교

물질군	ICH M7 도입 전 관리 실태	ICH M7 도입 후 변화
아플라톡신류	원료 수준에서 엄격 관리, 배치별 시험	TTC 적용 불가, 극저농도 한계치 유지
알킬-아조시류	구조상 위험성 인지, 합성공정에서 사용 회피	TTC 적용 불가, 검출 시 배제 원칙
니트로사민류	식품업계만 체계적 관리, 제약업계는 미흡	TTC 적용 불가, 구조·독성 기반 AI 설정

• 아플라톡신 및 알킬-아조시 화합물은 제약업계에서도 비교적 일찍부터 위험성이 인지되어, 합성공정 설계 단계에서 회피하거나, 원료 규격에 반영하여 엄격히 관리되어 왔습니다.
• 니트로사민류는 2018년 이전까지는 제약업계에서 예상치 못한 불순물로 취급되어, 실제 분석·관리 체계가 미흡했습니다.

 

6. 논평: Cohort of Concern 관리의 실질적 이행과 한계

아플라톡신 및 알킬-아조시 화합물은 그 독성 및 발암성에 대한 과학적 증거가 일찍부터 축적되어, 제약업계에서도 원료 관리, 공정설계, 배치별 시험 등 다양한 방식으로 실질적 관리가 이루어졌습니다. 특히 아플라톡신은 식품·의약품 모두에서 국제적 기준이 조기에 확립되었습니다.

결론적으로, 아플라톡신, 알킬-아조시 화합물 등은 제약업계에서 비교적 일찍부터 적절한 관리전략이 요구되고 적용되어 왔다고 볼 수 있으나, 니트로사민류는 ICH M7 도입 이후에도 2018년까지는 실질적 관리가 이루어지지 않았습니다. 이는 예상 불순물에 대한 위험 인식, 분석법 개발, 규제 프레임워크의 차이에서 기인한 것으로, 니트로사민 사태 이후 제약업계의 불순물 관리 패러다임이 근본적으로 변화하게 된 계기입니다.

 

참고문헌

Mami Takahashi et al., Gene mutations and altered gene expression in azoxymethane-induced colon carcinogenesis in rodents. Cancer Sci. 2004 June; 95(6): 475-80

Maryann E. Smela et al., The aflatoxin B1 formamidopyrimidine adduct plays a major role in causing the types of mutations observed in human hepatocellular carcinoma. PNAS. 2002 May, 99(10):6655-6660