니트로사민 vs 변이원성 불순물
니트로사민과 일반적 변이원성 불순물의 개념적 차이
니트로사민은 R₂N–N=O 구조를 가진 화합물로, 의약품 제조공정 중 2차 또는 3차 아민과 아질산염이 반응해 생성되는 대표적 DNA 반응성 불순물입니다. 반면, 일반적인 변이원성 불순물(mutagenic impurity)은 구조나 기원에 제한 없이 DNA에 직접 반응해 유전적 변이를 일으킬 수 있는 모든 불순물을 의미합니다. 이들은 원료, 중간체, 용매, 포장재, 환경 오염 등 다양한 경로로 의약품에 혼입될 수 있으며, ICH M7 가이드라인은 이들을 “DNA reactive (mutagenic) impurity”로 정의하고 있습니다.
니트로사민은 그 자체로 강력한 발암성 및 돌연변이성을 가진 화합물군으로, 2018년 이후 발사르탄, 라니티딘, 메트포르민 등 다양한 의약품에서 검출되어 전 세계적으로 대규모 리콜과 규제 강화의 계기가 되었습니다. 이와 달리, 일반적인 mutagenic impurity는 반드시 발암성을 가지지 않을 수 있으며, Ames test 등 표준 시험에서 음성일 경우 규제상 일반 불순물로 분류되어 관리됩니다.
발암성·돌연변이성 및 규제적 위험 인식의 차이
니트로사민은 “cohort of concern(CoC)”으로 분류되어, 일반적인 변이원성 불순물과 달리 TTC(Threshold of Toxicological Concern) 기준(1.5μg/day)이 적용되지 않고, 훨씬 더 엄격한 개별 AI(acceptable intake) 기준이 설정됩니다.
여기서 cohort of concern이란, 극소량 노출만으로도 인체 발암 위험이 무시할 수 없다고 판단되는 물질군을 의미하며, 니트로사민, 아플라톡신, N-니트로소우레아 등이 대표적입니다.
주1) TTC(Threshold of Toxicological Concern)는 인체에 유해한 영향이 나타나지 않을 것으로 간주되는 일일 노출량의 보수적 기준값으로, 일반적으로 변이원성 불순물에는 1.5μg/day가 적용됩니다.
주2) AI(Acceptable Intake)는 개별 물질의 발암성, 유전독성, 인체·동물 데이터 등을 종합해 산출한 허용 일일 섭취량으로, CoC에 해당하는 니트로사민류는 AI가 수십~수백 ng/day 수준으로 매우 엄격하게 설정됩니다.
이는 니트로사민류가 동물실험과 인체 역학 연구에서 극미량 노출만으로도 암 발생률이 크게 증가하는 등, 독성 잠재력이 매우 높기 때문입니다. 실제로 니트로사민은 돌연변이성(Ames test 양성)과 발암성(동물·인체 데이터) 간의 상관관계가 일반 mutagenic impurity보다 훨씬 높습니다.
여기서 Ames test는 살모넬라균(Salmonella typhimurium) 변이주를 이용해 화합물이 DNA에 돌연변이를 유발하는지 평가하는 대표적 유전독성 시험법입니다. 시험물질을 박테리아에 노출한 후, 히스티딘 결핍 환경에서 돌연변이로 히스티딘 합성능을 회복한 균주의 수를 계수합니다. Ames test는 간 대사효소(S9 mix) 유무에 따라 직접적 또는 대사적 돌연변이 유발 가능성을 모두 평가할 수 있어, 규제기관에서 돌연변이성 평가의 표준으로 사용되고 있습니다. 이 시험에서 음성 결과가 나오면, 해당 불순물은 일반 불순물로 간주되어 상대적으로 완화된 기준이 적용됩니다.
반면, 일반 mutagenic impurity는 Ames test 등에서 음성일 경우 ICH Q3A/B 기준(통상 수십~수백 ppm)으로 관리가 완화됩니다. Ames test 양성 및 발암성 데이터가 없는 경우에는 TTC 원칙에 따라 1.5μg/day 이하로 제한하는 것이 원칙입니다.
규제기관의 관리 전략 및 실무적 차이
일반적인 mutagenic impurity에 대해 ICH M7은 4가지 관리 옵션(Option 1~4)을 허용합니다. Option 1은 완제품 또는 원료의약품에서 불순물을 직접 시험해 기준 이하임을 확인하는 방식이고, Option 2는 출발물질, 중간체 등 원료의약품 공정 상류 단계에서 기준 이하로 관리하는 방식, Option 3는 원료의약품에서 기준 이하로 관리될 수 있음을 입증할 수 있는 경우 (예: spike and purge study를 통해) 출발물질, 중간체 등의 규격을 더 높게 설정하는 것을 허용하는 방식, Option 4는 합성공정의 과학적 근거(예: purge study)만으로도 관리가 가능하도록 허용합니다. 실제로 많은 제약사는 공정 내 불순물 제거(“purging”) 논리와 분석자료를 조합해 관리전략을 수립합니다.
그러나 니트로사민의 경우, ICH M7 Option 4(공정적 근거만으로 관리)는 규제기관에서 단독으로 인정하지 않으며, 반드시 고감도 분석법을 통한 실측 데이터(LC-MS/MS 등)가 요구됩니다. EMA, FDA 등은 니트로사민이 검출될 가능성이 있거나, 공정상 발생 우려가 있으면 반드시 시료를 채취해 분석하고, 기준 초과 시 즉시 보고 및 시정조치를 의무화하고 있습니다. 또한 니트로사민은 허가 후에도 주기적 위험평가와 품질관리, 제조공정 변경 시마다 재평가가 요구됩니다.
실무 적용 예시 및 최신 규제 동향
최근 EMA, FDA 등은 니트로사민류에 대해 “리스크 평가→확증 시험→허가사항 갱신”의 3단계 관리체계를 도입하였으며, AI 초과 검출 시 즉각적 리콜, 환자 안내, 공정개선 등 강도 높은 조치를 요구합니다. 반면, 일반 mutagenic impurity는 TTC 기준 이내에서 합리적 관리전략과 과학적 근거만으로 규제 대응이 가능합니다. 또한, 니트로사민은 Ames test 음성 결과만으로 안전성을 입증할 수 없고, 일부 규제기관은 in vivo 유전독성 시험까지 요구하는 등, 규제적 신중성이 매우 높다는 점이 가장 큰 차이입니다.
요약하면, 니트로사민은 강력한 발암성·돌연변이성, CoC 분류, 개별 AI 적용, 실측 데이터 필수 등에서 일반 mutagenic impurity와 뚜렷이 구별되며, 규제기관은 니트로사민에 대해 훨씬 더 엄격하고 보수적인 관리전략을 적용하고 있습니다.
참고문헌
ICH M7(R2) Assessment and Control of DNA Reactive (Mutagenic) Impurities in Pharmaceuticals To Limit Potential Carcinogenic Risk