用QSAR軟件評估農(nóng)藥中雜質(zhì)的毒性

曹淵

（常州檢驗檢測標準認證研究院 江蘇常州 213164）

1 前言

農(nóng)藥產(chǎn)品中的雜質(zhì)一般都很難被完全清除，但應(yīng)根據(jù)雜質(zhì)的毒性情況，將它們控制在合理的水平，以免造成藥害或者毒害。在理化性質(zhì)上，雜質(zhì)往往跟有效成分非常相似，但是其毒性卻大不相同[1]。因此，在進行農(nóng)藥安全性評價的時候，除了要對核心的有效成分進行評估外，還要對雜質(zhì)的毒性進行評價，尤其是毒性相關(guān)雜質(zhì)，對于已知毒性大的雜質(zhì)，必須嚴格控制限量[2]。

確定毒性相關(guān)雜質(zhì)的關(guān)鍵點，在于雜質(zhì)是否對農(nóng)藥產(chǎn)品的毒性有貢獻，本文以農(nóng)藥唑嘧磺草胺（圖1）為例，用QSAR 軟件對其雜質(zhì)（圖2）進行毒性評估。

2 雜質(zhì)的毒性評估

2.1 數(shù)據(jù)庫的選擇

毒性評估一般有實驗動物體內(nèi)測試或體外測試2 種方式，本文選用體外毒性評估測試，選用in silico體外測試中的定量構(gòu)效關(guān)系進行雜質(zhì)毒性的理論測算[3]。定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR）主要是研究化合物的分子結(jié)構(gòu)與其生物活性之間的關(guān)系。

圖1 唑嘧磺草胺化學(xué)結(jié)構(gòu)圖

圖2 雜質(zhì)A 化學(xué)結(jié)構(gòu)圖

利用QSAR Toolbox 進行雜質(zhì)A 的毒性評估，QSAR Toolbox 集成了大量的數(shù)據(jù)庫、預(yù)測模型和機理分類[4]。在結(jié)構(gòu)信息輸入目標物質(zhì)后，可在機理性質(zhì)和活性數(shù)據(jù)2 個模塊里查詢目標物質(zhì)的機理分類、數(shù)據(jù)庫分類、代謝產(chǎn)物和現(xiàn)有活性數(shù)據(jù)。如果想預(yù)測目標物質(zhì)的某一性質(zhì)，用戶需要建立預(yù)測矩陣，根據(jù)目標物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、預(yù)測性質(zhì)的機理尋找相似物，建立矩陣。建立好矩陣后，進入預(yù)測模塊，選擇適當?shù)姆椒ㄟM行預(yù)測，如魚急性毒性這類有閾值的性質(zhì)，通常使用趨勢分析或者QSAR 模型進行預(yù)測；污染物致突變性檢測（AMES）這類無閾值的性質(zhì)，通常使用交叉讀?。╮ead-across）方法進行預(yù)測。軟件可用于數(shù)據(jù)查詢、化合物分類、相似物查找read-across 預(yù)測、QSAR 預(yù)測、QSAR 模型構(gòu)建和read-across 預(yù)測。

2.2 數(shù)據(jù)庫預(yù)測過程及結(jié)果

本次使用數(shù)據(jù)庫的參數(shù)設(shè)置及結(jié)果如下：

（1）數(shù)據(jù)庫：急性經(jīng)口毒性數(shù)據(jù)庫/Acute Oral Toxicity database（ChemIDPlus）。

（2）參照物的篩選方式：有機官能團相似（相似度閾值≥70%），篩選出來符合要求的參照物共133個，前10 個被選取的分類化合物信息詳見表1。

（3）毒性預(yù)測方法：趨勢分析法，急性經(jīng)口LD50預(yù)測結(jié)果為1 380 mg/kg，詳見圖3。

表1 用于預(yù)測毒性的類成員

圖3 趨勢法分析結(jié)果

2.3 雜質(zhì)的相關(guān)性評估

需要計算雜質(zhì)A 對唑嘧磺草胺原藥整體毒性的貢獻程度，評估其最大毒性貢獻是否超過10%的閾值。方法如下：

（1）通過雜質(zhì)的毒性數(shù)據(jù)（Ha）和有效成分的毒性數(shù)據(jù)（Hai）計算雜質(zhì)的相對毒性（RelHa）。

雜質(zhì)的相對毒性RelHa=有效成分的毒性Hai/雜質(zhì)的毒性Ha=1。

（2）計算有效成分/雜質(zhì)混合物（MTIH）的最大理論毒性增加值。

由于 RelHai=1，式（1）可簡化為：

有效成分/雜質(zhì)混合物的最大理論含量增加值=[有效成分的最小含量+（雜質(zhì)的理論最大含量）]/有效成分的最小含量。

（3）計算最大可以接受的雜質(zhì)濃度（amax%），將式（2）中把 MTIH 的界限值設(shè)為 1.1（比如，+10%），用Amax%代替amax%，得到式（3）：

1.1 =[有效成分的最小含量+（最大可接受的雜質(zhì)濃度×相關(guān)雜質(zhì)的相對毒性）]/有效成分的最小含量。

把式（3）重新整理，得到：

在唑嘧磺草胺的毒性評估中，查表可以得出唑嘧磺草胺急性經(jīng)口毒性LD50為大于5 000 mg/kg，經(jīng)過QSAR 的評估可以得出，雜質(zhì)A 的急性經(jīng)口毒性LD50為 1 380 mg/kg，可以看出雜質(zhì) A 的 QSAR 毒性預(yù)測結(jié)果大于唑嘧磺草胺有效成分的毒性，而且雜質(zhì)A 根據(jù)全分析結(jié)果已經(jīng)達到可以計量的水平。計算可得：

評估結(jié)果毒性增加值為4.4%＜10%的閾值，因此，雜質(zhì)A 對唑嘧磺草胺原藥毒性貢獻不大[5]，不認定為唑嘧磺草胺的相關(guān)毒性雜質(zhì)。

3 結(jié)論

本文對雜質(zhì)A 進行毒性評估，采用QSAR 的In silico 毒理學(xué)評價關(guān)鍵技術(shù)，對唑嘧磺草胺中未知雜質(zhì)A 進行急性經(jīng)口LD50毒性評估，并采用世界糧農(nóng)組織（FAO）毒性相關(guān)雜質(zhì)評估法規(guī)，評估結(jié)果毒性增加值為4.4%＜10%的閾值，因此，雜質(zhì)A 對唑嘧磺草胺原藥毒性貢獻不大，不認定為唑嘧磺草胺的相關(guān)毒性雜質(zhì)，只需對雜質(zhì)的含量加以控制即可。