使用新方法方法以满足烟草和其他含尼古丁产品评估的监管要求

1介绍

可燃烟草产品(如香烟)的健康风险几十年来一直为人所知。在20世纪，越来越多的证据开始揭示世界各地吸烟者肺癌发病率的增加。这些证据流包括人口研究、实验动物研究、细胞病理学和香烟烟雾中致癌化学物质的鉴定(天天p 2012)．

几十年后，吸烟仍然是致病和死亡的主要可预防原因之一。如今，新型烟草和其他含尼古丁产品(TNCP)——包括电子尼古丁输送系统(ENDS)(例如，电子烟或电子烟产品)、加热烟草产品或某些无烟产品(例如，尼古丁袋)(图1）¹-可以帮助尼古丁上瘾的吸烟者转向潜在风险较低的替代品和/或戒烟。世界各地的监管框架都有评估新型跨国烟cps的机制，但与可燃香烟不同，关于这些技术的现有数据相对有限。事实上,大量的在体外而且在活的有机体内使用各种分析方法对燃烧烟草制品进行了数据分析，以确定若干毒理学终点。德国标准化研究所最近的一份报告(DIN 2021)．随着监管机构向行业提供反馈，或随着指导方针的变化和方法的发展，根据证据权重方法考虑的多项化验数据显然将有助于充分解决通常归因于烟草烟雾的广泛健康影响。这给开发者和监管机构都带来了挑战，监管机构的任务是确定这些技术是否可以在没有意外副作用的情况下推动吸烟率和人口危害的下降。

2007年，美国国家研究委员会(美国核管理委员会,2007)发表了题为《21世纪毒性测试的愿景与策略》的开创性报告。从那时起，政府、学术界、非政府组织和监管部门的科学家一直在努力研究和应用新的测试策略，通常被称为新方法方法(NAMs)。可替代或减少动物使用的化学危害和风险评估信息的任何技术、方法、方法或组合，包括在网上，在chemico，在体外,体外方法(ECHA 2016；环境保护署,2018 b)．NAMs不一定是新开发的方法，而是将其应用于监管决策或取代传统的测试要求，这是新的。它们可能是基于人类细胞或细胞成分，避免了脊椎动物的使用，也避免了将实验动物的发现外推到人类的不确定性。因此，NAMs可以提供一种独特和更有效的方法，从不良结局途径告知关键事件，并在研发(R&D)过程和监管文件中探索潜在的毒理学效应(Peitsch等人，2018；Luettich等人，2021年)．

随着不可燃tncp种类的增加和增加，若干国家的管制要求已经改变或正在制订中。在许多国家，毒理学信息的提供是强制性的，在实质性产品变更或新产品上市(如美国)的具体提交和/或所有产品的年度提交(如加拿大和欧盟)之间可能有所不同。

本文重点介绍美国、加拿大和欧盟(EU)的尼古丁控制法律和监管框架，以及使用NAMs数据代替动物数据的指南(如果有的话)。这一观点提供了一些机会的例子，其中来自NAMs的数据可用于评估研发产品，并为tncp的某些监管框架中所需毒理学端点之间的数据要求提供信息。作者承认，其他国家(如日本和韩国)和组织(如世界卫生组织)在这一领域也非常活跃，并发表了几份报告(2021年,)．然而，这一观点侧重于美国、加拿大和欧盟提供的信息，这些信息强调了在监管接受和使用NAMs方面需要在全球范围内保持一致。

监管现状概述

2.1美国

2009年，奥巴马总统签署了《家庭吸烟预防和烟草控制法》(《烟草控制法》;Pub.L。111-31)，授权美国食品和药物管理局(FDA)根据联邦食品药物和化妆品法案(FD&C法案，21 USC§301 et seq.;第九章，21 USC§387)。因此，FDA成立了烟草产品中心(CTP)，并要求CTP在进入市场前审查、批准或拒绝新的tncp。

对于任何新的TNCP，根据FD&C第910条，必须申请，并要求获得FDA的上市许可令。上市许可可以通过以下途径之一获得(21 USC§387j):

•实质性等效性(SE)报告，用于具有与市场批准或适用时豁免的其他产品相同特征的新tncp

•烟草产品上市前申请(PMTA)

将包含在SE报告中的信息是根据具体情况进行判断的，主要取决于与报告中的谓词产品相比，新产品所提出的更改。目前对SE报告的监管影响分析表明，无论提交什么数据，都应包括测试方案、定量验收标准和测试结果，以及清楚地确定何时使用国家或国际标准来测试新产品和预测产品，此外还应解释与标准的任何偏差或说明是否使用了测试标准。在这方面，有关指引的范围足够广泛，容许国家药物管理局(食品及药物管理局,2021)．

在ENDS的PMTAs行业指南中，CTP记录了一个数据包可能需要以下非临床调查，如果有的话(食品及药物管理局,2019)：

•在体外毒理学研究(如基因毒性研究或细胞毒性研究)

•产品中毒物的计算模型(用于估计产品的毒性)

•在活的有机体内毒理学研究(解决无法通过其他方法解决的独特毒理学问题)

在本指导文件中，CTP声明其支持减少、替代和/或改进动物试验的使用，以充分和科学有效的NAMs (食品及药物管理局,2019)．CTP鼓励发起人在开发过程的早期与他们会面，讨论nam在告知新TNCP潜在危险方面的适宜性和可接受性。此外，2019年最终确定的指导文件指出:“在缺乏特定有毒物质的毒理学数据的情况下，我们建议您考虑使用替代化学结构进行计算建模”(食品及药物管理局,2019)．该指南继续声明“如果您计划进行任何计算建模，我们建议您与CTP会面以具体解决此问题”。

在其最终规则中，CTP提供了关于申请人必须作为PMTA的一部分提交的调查类型的信息，如果公布，申请人已知或合理地应该知道，包括但不限于新TNCP相对于其他TNCP的遗传毒性、致癌性、呼吸毒性、心脏毒性、生殖和发育毒性以及慢性(重复剂量)毒性。它包括人体暴露研究，在网上计算毒理学技术，风险评估，在体外毒理学研究，发表的报告在活的有机体内毒理学研究，如有必要，新研究在活的有机体内毒理学研究。此外，CTP在最终规则中重申其支持减少对动物试验的依赖，在这种情况下，可以替代足够的和科学有效的NAMs (食品及药物管理局,2021 b)．虽然最终规则和行业指南表明，NAMs一般被认为是可接受的，但CTP没有提供关于具体NAMs及其可使用范围的详细信息。

CTP在考虑使用NAMs方面的灵活性代表了FDA十多年来一直在进行的更广泛的举措。例如，在其2011年题为“推进FDA监管科学”的战略计划中，FDA重申其对使用NAMs的普遍支持，其中毒理学的转变被确定为提供巨大机会的关键科学优先事项(食品及药物管理局,2011)．FDA发布了2017年预测毒理学路线图，以指导FDA的六个产品中心(包括ctp)开发和使用新技术，FDA重申支持使用NAMs (食品及药物管理局,2017)．最近，FDA更新了战略计划，并发布了一份关于监管科学重点领域的报告，其中他们确定NAMs可能会提供对风险和/或安全结果的增强预测(食品及药物管理局,2021 c)．FDA还被纳入替代方法验证跨机构协调委员会，该委员会于2018年发布了战略路线图，作为寻求采用NAMs进行化学品安全和风险评估的机构和利益相关者的指南(ICCVAM 2018)．

2.2加拿大

《烟草和电子烟产品法》(TVPA)规定了TNCPs的制造、销售、标签和推广(S.C. 1997, c.13)。《保护和保护措施法》规定，加拿大总督会同理事会可制定补充条例，规定制造商必须向部长提交关于与跨国技术cp及其排放有关的研发的资料，包括对健康的影响和危险特性。

烟草报告条例(TRR;法令及规例[SOR]/ 2000-273，疾病预防控制中心,2000)规定每年就香烟排放物的毒性编制一份报告。本规定是指在体外主流烟草烟雾的毒性试验:细菌反向突变，中性红色吸收试验，和在体外微核检测，以及TRR第15节所示的研发活动年度报告，以及产品的销售、排放和含量。

TRR目前包括对烟草烟雾(即可燃烟草产品)的检测要求，但不包括其他含尼古丁产品。TRR的修订以及实施电子烟报告法规于2017年启动，是加拿大卫生部2021-2023年和2022-2024年前瞻性监管计划的一部分，但尚未公布(HC, 2021，2022)．

2.3欧盟

在欧盟，烟草产品指令(TPD;指令2014/40 /欧盟,2014)规定了在年投放市场的tncp的最低要求(例如健康警告和报告)2015年欧盟、成员国。

对于烟草制品，第5(3)条要求提交一份成分清单，并酌情提供燃烧和未燃烧形式的成分的相关毒理学数据。特别是，应报告成分对人体健康的任何影响或致瘾性。根据第20条，ENDS也需要类似的信息。对于新型TNCP，第19条要求提交关于新型TNCP的毒性、致瘾性和吸引力的任何现有科学研究。此外，第6(2)条要求含有添加剂的卷烟和自备卷烟的制造商和进口商列入委员会实施决定(欧盟、2015 b) 2016/787进行综合研究(欧盟,2016)．

毒理学数据提交的领域描述符记录在烟草产品的委员会实施决定2015/2186和电子烟的2015/2183中。

毒理学数据报告表明可以提交任何类型的研究，这意味着可以提交NAMs，以告知基因毒性、致癌性、呼吸毒性、生殖毒性、心肺毒性和任何其他类型的毒性的潜在危害。一些欧盟成员国，如比利时、爱沙尼亚、德国和斯洛伐克，已经禁止使用动物来开发和测试烟草产品。

个别成员国"还可要求制造商或进口商按照主管当局的规定进行研究，以评估成分对健康的影响，除其他外，要考虑到其致瘾性和毒性"。会员国还要求向其主管当局提交任何新的或更新的资料，或可能要求对新的跨国技术方案提供额外的检测或资料。

在最近发表的“2014/40/EU指令应用报告的支持研究”中，成员国的反馈表明，“在如何评估毒理学研究方面缺乏指导”(电子商务,2021)．报告还暗示，不同的制造商提交了一系列科学方法，因此，在提交nam的信息时，建议公司就如何解释数据提供明确的指导。

3 nam的应用

为在体外对吸入TNCP进行评估，产生气溶胶或烟雾，并在过滤器垫上捕获微粒(总颗粒物，TPM)，剩余的气-气相(GVP)通过液体起泡或直接暴露在气-液界面。方法的例子可以在参考文献中找到表1(例如,Moore等人，2020年；斯玛特和菲利普斯，2021年；Bishop等人，2020年)．

下面的例子说明了目前在应用NAMs对tncp进行风险评估方面所面临的挑战。一方面，鼓励制造商使用和提交来自NAMs的数据，而不是对这些产品进行动物试验(例3.1)。另一方面，监管机构似乎难以解释NAMs产生的一些数据以进行风险评估。如第2节所述，指导文件对于目前易于使用和接受的NAMs(如例3.2)以及哪些NAMs可能需要生成额外信息以满足监管验收要求(如例3.3)尚不明确。模棱两可的指导进一步导致对动物的测试增加，因为如果要求不明确，申请人倾向于提交更多的信息(例3.3)。这说明行业和监管机构需要合作，制定不使用动物进行tncp的综合测试和评估方法(IATA)。表1列出了可纳入监管申报的可用NAMs的例子，以及正在开发的NAMs，可纳入监管申报包的一部分。

3.1强调需要接受NAMs的示例

2020年12月，为帮助欧盟成员国评估优先添加剂提交的数据而设立的烟草控制联合行动(JATC)审查小组发布了一份报告。在整个报告中反复出现的评论是“the在体外新进行的行业研究中包括的试验不足以对CMR(致癌、诱变或生殖毒性)特性进行评估，因为在活的有机体内需要研究来解决这个问题。尽管如此，审查小组承认这是新的在活的有机体内出于道德原因，有关烟草产品的研究既不适当，也不允许”。该小组继续评论道:“我们没有提出一种科学方法来满足我们对证据的要求……，并指出如果对TPD进行修订，“应考虑使用一些不一定需要新的动物研究的评估方法(例如作用模式和不良结果途径)”(JATC 2020)．

3.2示范如何使用NAMs为监管决策提供信息的例子

在PMTA的决策摘要中，CTP技术项目负责人(TPL)表示:“项目的结果在体外毒理学研究表明，燃烧的香烟烟雾组分(总颗粒物(TPM)，气体蒸汽相(GVP)，或两者都有)具有诱变、细胞毒性和遗传毒性。相比之下，即使在测试的最大剂量水平下，所有新产品或ENDS市场比较的任何气溶胶中的TPM或GVP在测试条件下都不具有诱变性、细胞毒性或基因毒性。”(食品及药物管理局,2019 b)．

3.3实例，重申在实验开发过程早期让监管机构参与的重要性，并明确描述NAMs

在PMTA的决策总结中有五个独立的部分在体外提交的有机型研究中，注意到“这些研究中采用的实验方法包括使用探索性的方法，尚未独立验证，对监管用途的效用未知。申请人试图从具有很少或没有遗传变异的naïve组织的急性暴露研究中推断，以预测具有吸烟史的多样化人群的毒性。这限制了这些数据的使用。”在同一决定摘要中，一项以大鼠为对象的尼古丁药代动力学(PK)研究被驳回，理由是“他的研究没有为确定[该产品]的健康影响提供相关信息;然而，人类的PK研究已经提交，而且信息量更大”(食品及药物管理局,2019 c)．

4讨论和下一步

出于伦理和科学原因，需要使用可重复的和与人类相关的试验方法，而不使用动物，以便更好地了解tncp对人类的潜在不利影响。在开发NAMs以评估与tncp相关的终点方面进行了投资，并在开发证明NAMs生物学相关性的不良结果途径方面进行了投资。与人类相关的nam有可能有效地确定是否应由于特定的危害问题而放弃上市前技术，从而避免可能只能在上市后监测期间发现的意外人类健康危害。除了在产品开发中使用外，适合用途的NAMs还可用于生成符合监管数据要求的人类相关数据。

第2节强调了三个示范区域当前监管框架的差异，并表明需要制定更加一致的法规和使用NAMs的明确指导。此外，为了便于监管机构接受，申请人应清楚地描述其NAM，包括将使用NAM的背景(例如，用于筛选/优先排序或定量风险评估)，模型系统与人类生物学和毒性机制的相关性，以及NAM如何告知毒理学问题/差距。这些是与监管机构沟通的重要方面，因为使用基于nam的数据可能无法提供通常用于监管风险评估的信息，例如，未观察到的不良影响浓度。相反，基于nam的数据可以说明是否应将特定物质列入具有已知危害问题的化学物质类别中，或者数据可以说明不良结果途径中的特定关键事件。

同样重要的是要记住，NAM产生的数据可能与脊椎动物产生的数据不同，但在预测对人类的潜在危险方面更相关，更有机制地提供信息。吸入毒理学的一个典型例子是，啮齿动物是专用鼻子呼吸的，而人类在使用可吸入产品(如香烟)时是用口鼻呼吸的，主要是用嘴呼吸的。物质剂量测定中的物种特异性差异可以使用目前可用的NAMs来解释[例如，多径粒子剂量测定(MPPD)]，它还可以用于告知呼吸道最相关的区域，以便在人类细胞中进行研究。特别是由于监管机构可能不太熟悉NAM数据，因此受监管机构必须提供科学的理由，以在监管文件中使用NAM数据而不是脊椎动物数据。

上述考虑强调了在使用NAMs作为监管文件的一部分时，监管机构和受监管社区之间需要尽早接触。这些互动将有助于讨论NAM数据如何用于回答监管问题，并促进进一步优化测试方法，以满足监管需求并最佳地预测人类健康影响。最终，推进NAMs将需要双方参与，以确保相互理解拟议的NAMs在当前监管风险评估范式的背景下提供信息，或解释如何将NAMs纳入评估替代方法。此外，机构在决策中如何考虑和使用提交的数据的一致性和透明度将使受监管社区能够更快地满足机构的期望。

总体而言，需要跨地理区域的监管机构之间、监管机构与其利益相关者之间以及跨部门(例如，工业化学品、农用化学品或化妆品)开展更广泛的合作，以协调最佳科学实践。为帮助消除在tncp风险评估中使用动物，建议:

•鼓励机构和申请人之间的提交前会议，以获得拟议NAMs的早期反馈

•提供一致和透明的申请档案评估

•建立国际政府间合作倡议(类似于加快工业化学品化学品风险评估步伐)

•在机构、监管社区和其他专家之间建立一个开放的交流论坛，讨论NAMs以及如何将其应用于风险评估目的

•对提交的申请(如PMTAs)进行回顾性审查，以确定风险评估的明确信息需求

•定期组织关于在风险评估中使用NAMs的研讨会和网络研讨会

•公开共享数据以避免重复测试和帮助读取(例如，间隔数据库)

合作努力将促进可靠的、适合人类生物学用途的NAMs的协调使用和接受。对这类方法的监管协调不仅将有助于开发新的跨国技术化学品，而且还将有助于其他行业评估其化学成分和开发对人类健康和环境风险较低的产品。

数据可用性声明

本研究中提出的原始贡献已包含在文章/补充材料中，进一步查询可向相应作者咨询。

作者的贡献

所有作者都讨论、撰写并审阅了手稿。

致谢

作者要感谢安德里亚·普格里西在这份手稿中提供的数字。

利益冲突

CH和JM-H受雇于JT International SA, HB是IIVS的员工，IIVS是一家非营利性合同研究组织，使用本文中提到的体外和体外模型提供分析。

其余作者声明不存在可被视为潜在利益冲突的商业或财务关系。

出版商的注意

本文中所表达的所有主张仅代表作者，并不代表他们的附属组织，也不代表出版商、编辑和审稿人。任何可能在本文中评估的产品，或可能由其制造商提出的声明，都不得到出版商的保证或认可。

脚注

¹跨国技术合作方案在各个司法管辖区有不同的定义，可能包括也可能不包括其他产品。具体定义请参考各地理区域的规定。

参考文献