【学习】GB/T 16886.3-2019标准下的医疗器械遗传毒性试验变化分析

健康 2024-11-11 16:11 上海

MDP分享总第331篇

【医疗器械从业者原创观点】（如需转载，请注明来源）

在医疗器械法规框架下，医疗器械和材料的安全性评价是其质量评价中重要组成部分，也是保证产品或材料安全使用的基础。而生物相容性评价作为安全性评价的一部分，通过系列体内或体外试验方法，综合评价医疗器械和材料对生物体可能的有害作用，以保证临床使用时的安全性。
随着GB/T 16886.1—2022/ISO 10993-1:2018于2023-05-01实施，即使与完好皮肤接触的医疗器械至少都需要进行细胞毒性、致敏反应、刺激或皮内反应的试验。而介入植入类器械大于24小时的医疗器械，一般都要求进行GB/T 16886.3遗传毒性试验。医疗器械的遗传毒性试验在确保患者安全、满足法规要求、增强产品信任、指导研发及履行社会责任等方面具有重要意义。而对企业来说，生物学相关试验，更关心的是巨大成本和试验的时间周期。
“最有价值的学习莫过于做好承担失败风险的准备。成功的对立面不是失败，而是无所作为。这句话的精髓在于，成功与失败都有很大的价值，最没价值的是“什么都不做”。人世间最遗憾的事情莫过于因为过分害怕失败而丧失勇气，沦为一个无所作为的人。”---松浦弥太郎

以下为转载文章：原标题

新版本标准下的医疗器械遗传毒性试验变化分析

作者：王蕊韩倩倩史建峰*

单位：中国食品药品检定研究院（北京 102629）

内容提要：遗传毒性检验是医疗器械检验中保证安全性的重要组成部分。GB/T 16883.3-2019 新版本的发布，对医疗器械的遗传毒性检测提出了更具体的要求。并且随着YY/T 0870 一系列行标的更新，对实验内容也进行了调整。本文将着重介绍标准更新后对于医疗器械遗传毒性检验的影响，以期为医疗器械产品具体的遗传毒性检测提供参考。

关键词：医疗器械遗传毒性标准更新

医疗器械和材料的安全性评价是其质量评价中重要组成部分，也是保证产品或材料安全使用的基础。而生物相容性评价作为安全性评价的一部分，通过系列体内或体外试验方法，综合评价医疗器械和材料对生物体可能的有害作用，以保证临床使用时的安全性。生物相容性评价通常由一系列试验组合而成，如细胞毒性试验、遗传毒性试验、刺激试验、致敏试验、全身毒性试验等。其中医疗器械遗传毒性试验旨在评价人体接触医疗器械或生物材料的潜在遗传毒性风险，了解器械或材料是否具有细胞诱变、基因突变和潜在致癌性等，对于保证医疗器械安全具有重大意义。GB/T 16886.3《医疗器械生物学评价第3 部分：遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验》中介绍了关于医疗器械遗传毒性、致癌性和生殖毒性的一些试验方法及相关要求。随着医疗器械行业的迅速发展，产品的遗传毒性检测也遇到了越来越多的挑战，也提出了更高的要求。为更科学可靠地对医疗器械产品进行检测，2019 年GB/T 16886.3 进行了更新，更新后的标准对遗传毒性试验要求也有相应调整。为更好地与更新后的国标相适应，遗传毒性试验也有一些行标陆续发布与更新，这些标准对细化的试验方法也进行了一些更改。本文将对遗传毒性试验新旧版本标准的变化进行概述，希望可以对医疗器械遗传毒性检测方案设计、试验选择以及试验实施等提供参考。

1. 遗传毒性简介以及发布的国行标

医疗器械遗传毒理学是现代遗传学和毒理学的一个共同分支，也是研究医疗器械/材料或其浸提液等物理、化学和生物因素对有人体遗传作用的一门科学。遗传毒性试验主要通过原发性遗传学终点或导致某一终点的DNA损伤的检测过程以及其结果，来确定医疗器械/ 材料或其浸提液等物理、化学和生物因素产生遗传物质损伤并导致遗传性改变的能力。遗传毒性试验利用哺乳动物或非哺乳动物细胞、细菌、酵母菌、真菌或整体动物测定试验样品是否会引起基因突变、染色体结构畸变以及其他DNA或基因变化。通过一系列试验组合可以对受试物是否有遗传毒性进行预测，也对受试物的潜在致癌性进行初步的评估，保障医疗器械的安全性，降低危害风险。遗传毒性试验方法众多，根据试验系统不同可分为体外和体内试验；根据检测方法针对与肿瘤相关的遗传学终点，可大致分为三大类，即基因突变、染色体损伤和DNA断裂。虽然在经典的毒理学试验中，在单项试验设计中即可观察到几个相关参数或终点，但在遗传毒理学试验中却难以做到。目前没有一种试验可以同时具有染色体损伤、基因突变及DNA损伤等不同类别的遗传学终点，为科学全面地评价产品或材料潜在的遗传毒性风险，一般采用具有不同遗传学终点的组合实验来进行评价。

而遗传毒性试验按照其反映的遗传学终点共分为三类：即检测基因突变、染色体损伤与DNA断裂。不同检测终点应用于医疗器械遗传毒性试验方法总结如下：

①检测基因突变：细菌回复性突变试验（YY/T 0870.1/OECD 471）、体外哺乳动物基因突变试验（HPRT或TK）（YY/T 0870.3/OECD 476）；

②染色体损伤：哺乳动物红细胞微核试验（YY/T 0870.4/OECD 474）、体内哺乳动物染色体畸变试验（YY/T 0870.5/OECD 475）、体外哺乳动物染色体畸变试验（YY/T 0870.2/OECD 473）、体外哺乳动物细胞微核试验（YY/T 0870.6/OECD 487）；

③DNA损伤断裂：体内彗星试验（YY/T 0870.7/OECD 489）、体外彗星试验、体内哺乳动物肝细胞非程序性DNA合成试验（OECD 486）、体外哺乳动物细胞姊妹染色单体互换试验（OECD 479）。这些试验部分我国已经分布了相对应的推荐性行业标准，部分试验其标准仍在制定讨论中。

目前，我国针对遗传毒性试验发布并实施了以下国行标：GB/T 16886.3-2019《医疗器械生物学评价第3 部分：遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验》、YY/T 0870.1-2013《医疗器械遗传毒性试验第1 部分：细菌回复突变试验》、YY/T 0870.2-2019《医疗器械遗传毒性试验第2 部分：体外哺乳动物细胞染色体畸变试验》、YY/T 0870.3-2019《医疗器械遗传毒性试验第3 部分：用小鼠淋巴瘤细胞进行TK基因突变试验》、YY/T 0870.4-2014《医疗器械遗传毒性试验第4 部分：哺乳动物骨髓红细胞微核试验》、YY/T 0870.5-2014《医疗器械遗传毒性试验第5 部分：哺乳动物骨髓染色体畸变试验》、YY/T 0870.6-2019《医疗器械遗传毒性试验第6 部分：体外哺乳动物细胞微核试验》、YY/T 0870.7《医疗器械遗传毒性试验第7 部分：哺乳动物体内碱性彗星试验》。

2.GB/T 16886.3-2019国标更新变化

2.1 实验组合选择原则变化

与GB/T 16886.3-2008相比，新版GB/T 16886.3-2019进一步明确了评价策略。标准的遗传毒性试验组合由原标准规定的细菌回复性突变、L5178Y小鼠淋巴瘤TK基因正向突变试验与染色体畸变试验三项（或是细菌回复性突变与L5178Y小鼠淋巴瘤TK基因正向突变试验两项）调整为染色体畸变试验和L5178Y小鼠淋巴瘤TK基因正向突变试验中任意一个与细菌回复突变试验组合。调整后的组合更为简单明确，节约检测成本。该标准组合既涵盖了不同进化程度的物种（包括原核细胞和真核细胞）也包含了不同遗传学检测终点（基因突变和染色体畸变）。若按标准选择的两个体外遗传毒性试验结果为阴性，则无需进行进一步的动物体内遗传毒性试验。如果任一体外遗传毒性试验结果为阳性，应该考虑：①相同检测终点的其他试验能否观察到这种结果；②体外作用方式或作用机制是否与人体相关；③更重要的是在体内预期暴露量下，能否观察到该阳性结果。参照GB/T16886.3-2019，宜使用下列阶梯式流程评估是否追加体内试验（图1）。

2.2 增加样品在遗传毒性试验中制备的程序指南

在GB/T 16886.3-2019 中，附录A增加了样品在开展遗传毒性试验时应考虑的因素以及合适的制备程序。对于聚合物、无机材料等成分组成的样品，应当充分考虑具有潜在遗传风险的物质，例如低分子量化学物、金属离子等。这些成分可能会在产品使用中迁移并进入患者体内从而引发健康风险。低分子量化学物可透过细胞膜与基因、DNA或染色体发生反应从而产生遗传毒性。器械材料中部分少量的添加剂、催化剂以及交联剂就是低分子量化学物。在评价这些材料时，应该结合添加的具体的低分子量化学物或者金属离子文献资料来选择合适的样品制备方式。此外，如今医疗器械研发创新水平不断加强，越来越多的新型医疗器械进入人们视野。可降解材料、纳米材料、添加生物活性因子的材料被广泛投入器械研发中。这些新型材料和传统材料不同，由于其具有特殊的理化性质，部分可能有潜在的活性或毒性，选择合适的样品制备方法对最终的遗传毒性结果至关重要。因此在样品制备时应结合具体的材料类型、特性以及文献数据选择合适的浸提介质以及浸提方式。

3. 系列行业标准更新

细菌回复突变试验的行业标准YY/T 0870.1-2013《医疗器械遗传毒性试验第1 部分：细菌回复突变试验》目前还没有变化，试验方法没有调整。体外哺乳动物细胞染色体畸变试验的行业标准YY/T 0870.2 由2019 版本代替了2013 版本。新版本下的体外哺乳动物细胞染色体畸变试验主要有以下几方面的变化：

①加入中期阻断剂时间由2~4h 调整为1~3h；

②结果观察的中期分裂相由200个调整为300个；

③新版明确规定了试验设立短期接触组和长期接触组，2013 版本没有明确此要求；

④新版增加了实验室能力以及历史对照数据要求，对于质量管理要求增加；

⑤明确了预试验细胞毒性评价方法。

综上，体外哺乳动物细胞染色体畸变试验行标的更新细化了试验细节，统一且明确了操作方法，对于结果的观察以及评定更加严谨以及严格，对于实验室的能力以及历史数据提出了更高的要求。这些改变更有利于得到稳定、科学且可控的试验结果。同样，小鼠淋巴瘤TK基因突变试验的行业标准YY/T 0870.3也由2019版本代替了2013版本。新的版本也有如下几点不同于2013 版本：

①细胞株平均自发突变频率由（35~140）×10-6 范围调整为（50~170）×10-6；

②增加了阳性对照试剂种类；

③详细地明确了预试验操作步骤；

④制备好的平板培养时间由11~14d改为10~12d；

⑤数据处理处增加了相对悬浮生长率和相对总生长，删除了小集落突变率；

⑥阴性及阳性判断标准略有调整，且增加了历史对照数据以及实验室能力要求。

小鼠淋巴瘤TK基因突变试验根据该试验背景数据的不断增多而调整了其试验细节以及判断标准，丰富了阳性剂种类给予了实验者更多选择的空间。目前，YY/T 0870.4、YY/T 0870.5、YY/T 0870.6尚未有新版标准发布，仍用2014 年（YY/T 0870.4、YY/T 0870.5）或2019 年（YY/T 0870.6）版本。而近一年来，YY/T 0870.7 和YY/T 0870.8 也陆续发布与征求意见，也使得医疗器械遗传毒性试验更系统与全面，增大了选择空间，规范了试验细节。YY/T 0870.7-2023《医疗器械遗传毒性试验第7部分：哺乳动物体内碱性彗星试验》于2023 年1 月13 日正式发布，于2024 年1 月15 日正式实施。这一标准的发布，对体内碱性彗星试验操作有了更细致的指导与更明确的要求。该试验通过测定动物体内细胞内DNA断裂来判断材料是否具有潜在的遗传毒性。利用检测材料导致细胞中DNA断裂情况来了解其致突变性。试验选择大鼠开展，通过动物与样品接触后取动物组织，若没有明确靶组织的情况下选择肝脏制备样本，电泳染色后通过荧光显微镜对150 个可评分细胞进行尾部DNA百分比分析。作为检验DNA损伤断裂的重要试验方法，体内彗星试验十分敏感且试验周期较短。它可用来初步判断外来物是否具有致癌致畸性，并衡量对人体内DNA的影响程度。如果检测物质具有DNA破坏性，被破坏的DNA将游离细胞核，形成彗星形状。随着检测物毒性的加大，受损伤的DNA增多，DNA碎片增多，越小的DNA碎片游离得越快，因此，彗星尾部越长，待测物毒性越强。此外，同时检测DNA损伤终点的体内哺乳动物肝细胞程序外DNA合成试验也发布了标准的征求意见稿，正在征求意见阶段。YY/T 0870.8《医疗器械遗传毒性试验第8 部分：体内哺乳动物肝细胞程序外DNA合成试验》已在2023 年征求意见，预计2024 年发布。与YY/T 0870.7 类似，该试验也是通过测定大鼠体内DNA损伤来判断检测物质致突变性。

4.小结

遗传毒性试验通过一系列组合性试验的结合，检测医疗器械的致突变性，是器械安全性评价的重要组成部分，与医疗器械的质量安全密不可分。经过不断地发展与临床使用的检验，医疗器械的遗传毒性评价也越来越完善，越来越成熟，越来越系统化。而标准的更新也体现出在当今医疗器械研发情况下，对该类项目评价新的思考与要求。GB/T 16886.3 以及YY/T 0870系列标准给出了用于检测医疗器械遗传毒性的试验方法以及试验的选择策略，以及不同情况下危险（源）如何识别。危害的识别是复杂的，在适当情况下，达到最大试验灵敏度非常重要。标准的更新变化很大程度上也传达了一个理念，即不必硬性地按照所介绍的试验方法或所规定的试验程序进行评价，研究者应根据所研究的医疗器械或材料的具体情况、实际应用方式、已报道的可靠的背景数据以及不断积累的临床经验来进行研究与分析，选择适宜的试验方法，确定合适的检测指标，制定适当的试验程序，最终对结果进行风险评定。此外，标准中增加对历史对照数据以及实验室能力的要求，包括部分实验结果观察样本量的增加也体现了对于遗传毒性评价更加严谨、科学的态度以及需要更综合的分析。

---完---

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