132/304
약리에 관한 자료 (Pharmacology)
비임상시험은 사람을 대상으로 하는 시험 이전에 당해 의약품의 안전성 과 유효성에 대한 최소한의 정보를 마련하기 위해 요구되는 시험이다 . 그 중에서도 질병의 진단 , 치료 및 예방의 목적에 사용하는 ‘약물’의 생 체에 대한 작용기전 , 흡수, 분포, 대사, 배설, 용법, 용량 등에 관하여 연구하는 것을 약리학 (pharmacology)이라고 하며, 약물을 개발할 때 임상에 적용하기 이전에 이들 약리에 관한 자료를 마련하여 제출할 것 이 요구된다 .
비임상시험 단계로서 약리효과 및 그 작용기전을 설명하는 것과 더불어 표적기관 외 다른 기관에서의 바람직하지 않은 효과를 평가하여 , 바람 직하지 아니한 약리작용을 예측하고 약물의 체내동태를 알아보기 위하 여 비임상에서의 약리작용에 관한 시험을 실시한다 .
의약품의 약리학적 , 약동학적 및 독성학적 심사에 대한 통합적이고 비 판적인 평가가 제시되도록 하는 것이 원칙이다 .
비임상 약리에 관한 자료로서 효력시험 자료, 일반약리시험자료 및 안 전성약리시험 자료, 흡수∙분포∙대사 및 배설 시험자료, 약물상호작용 등 에 관한 자료 등이 요구된다..
효력 시험
개발하는 의약품이 임상적으로 안전하며 치료적으로 유효한지에 대한 확증은 임상시험을 통해 이루어져야 하지만 , 임상시험 이전에 해당 약물의 안전성 ․유효성을 예측하기에 적합한 모델을 이용하여 비임상 시험을 실시함으로써 의약품 후보물질의 범위를 좁히고 불필요한 임상 시험을 최소화하는 데에서 비임상시험의 의의가 있다.
그 중에서도 비임상 효력시험은 in vitro, ex vivo, in vivo를 포함하는 것으로 , 심사대상인 효능·효과를 포함한 효력을 뒷받침하는 약리작용 을 시험하고, 효과 발현의 작용기전을 포함한다.
1차 효력시험(primary pharmacodynamic study) - 시험물질의 예 측 치료표적과 관련된 작용기전 및 영향에 관한 시험
2차 효력시험(secondary pharmacodynamic study) - 시험물질의
예측 치료표적과 관련되지 않은 작용기전 및 영향에 관한 시험
134/304
효력 시험
1차 효력시험(Primary pharmacodynamic study)
시험물질의 예측 치료표적과 관련된 작용기전 및 영향에 관한 시험을 말 한다.
가능하면 시험물질과 약리작용이 동일한 약물(선택성, 안전성, 역가 등의 측면에서)을 양성대조군으로 시험하는 것이 바람직하다. 또한 특정 질병 에 관여하는 약물의 표적부위(예, 수용체, 채널, 수송체 등)에 선택적으로 작용하는지 여부 및 선택성이 있을 경우 그 약리기전을 규명한다.
2차 효력시험(Secondary pharmacodynamic study)
시험물질의 예측 치료표적과 관련되지 않은 작용기전 및 영향에 관한 시 험을 말하는 것으로 기관별로 적절하게 요약하고 평가하는 것이 필요하다 인체에서의 영향을 추정 또는 예상할 수 있도록 설계한다.
일반약리실험과 안전성약리실험
안전성약리시험(Safety pharmacology study) 또는 일반약리시험 (General pharmacology study)은 비임상시험을 통해 개발 중인 의약 품의 안전성을 평가하기 위한 한 부분으로, 두 가지 중 한 가지를 선정해서 실 시할 수 있다.
현재는 개발 약물의 약리작용 및 기전별 특성을 파악하여 이에 맞는 안전성약 리시험(Safety pharmacology study)을 실시하는 것이 국제적인 추세임 우리나라에서도 일반약리시험을 요구해 오다가, 국제적 조화를 위하여 2007 년 4월 5일 의약품 등의 안전성∙유효성 심사에 관한 규정에 안전성약리시험자 료를 추가하여 개정 고시하였다.
안전성약리시험이란 의약품을 치료용량 범위와 그 이상의 용량으로 노출시켰 을 경우 생리적 기능에 나타날 수 있는 바람직하지 않은 잠재적 약력학적 효 과를 평가하기 위한 시험이며, 일반약리시험은 독성시험, 효력시험 및 흡수∙분 포∙대사∙배설에 관한 시험을 제외한 비임상시험으로 의약품 등이 신체 가 부 위(계) 및 기능 등에 미치는 영향에 관한 시험으로 정의된다.
안전성약리시험과 일반약리시험의 목적은 모두 인체에서의 안전성과 관련이 있는 바람직하지 않은 약력학적 특징을 규명하고, 독성시험 또는 임상시험에 서 관찰되는 물질의 약력학적 또는 병태생리학적 부작용을 평가하며, 관찰되 거나 의심이 가는 약력학적 부작용의 기전을 조사하기 위한 것이다
안전성약리실험
(Safety Pharmacology Study)
새로운 물질에 대한 부작용을 반드시 평가해야 하며 일반적으로 생명에 필수적인 주요기관인 심혈관계, 호흡기계 및 중추신경계의 기관이나 조 직에 대한 시험(필수시험 core battery)을 우선 수행하여야 한다.
추가적인 시험은 1차 효력시험에서 새로운 물질이 다른 시스템 또는 파라미터에 간접적으로 변화를 주는 경우 이러한 영향들을 직접 시험하 기 위해 필수시험(core battery)에 추가적으로 실시하는 것이 권장됨.
안전성약리시험을 전통적인 독성시험 및 약리시험과 비교해보면 , 독성
시험은 신물질의 병리형태학적인 면을 강조한 시험이 계획되며 , 약리시
험은 신물질의 치료적 목표를 명확히 하고 요구되는 효과를 내는 최적
의 치료물질을 찾는데 목적을 두고 있다.
138/304
안전성약리실험
(Safety Pharmacology Study)
시험의 종류
필수시험(Core battery): 시험물질이 생명유지기능에 미치는 영 향을 평가하며 GLP를 준수하여 시험하도록 의무화하고 있다. 필 수시험은 인체에 투여하기 전에 반드시 선행되어 시험하여야 한다
중추신경계:
운동성, 해동변화, 운동협조성, 감각기관/운동신경의 반사반응과 체온 (시험 예 - 기능관찰평가 시험(functionalobservation battery; FOB), Irwin test)
심혈관계
: 혈압, 심박수, 심전도, 재분극과 전도의 이상에 대한 측정 을 포함하는 in vivo, in vitro, ex vivo 평가 (시험 예, 원격조정시험 (telemetry), hERG assay, APD assay 등)호흡기계
: 호흡률, 호흡기능의 측정안전성약리실험
(Safety Pharmacology Study)
시험의 종류
추적시험(Follow up studies): 필수시험결과에 대하여 생명기능 에 관한 추가적인 지식을 얻는 것이 아니라 보다 심도 있는 평가를 하기 위한 시험으로 의약품의 특성에 따라 case-by-case 로 실시 한다.
중추시험: 행동약리학, 학습과 기억, 특이적 리간드 결합, 신경화학, 시각, 청각, 전기 생리학 검사
심혈관계: 심박출양, 심실수축, 혈관내성, 심장혈관 반응에 대한 내적 /외적 영향
호흡기계: 기도저항, 순응도, 폐동맥압, 혈액가스, 혈액 PH 등
추가시험(Supplemental studies): 필수시험 또는 반복독성시험 에 의해 측정되지 않은 기관에 미치는 잠재적 약력학적 부작용을 평가하기 위한 시험이다 .
신장/비뇨기계, 자율신경계, 소화기계, 기타 기관계(organ system)
140/304
안전성약리실험
(Safety Pharmacology Study)
심혈관계는 중추신경계 및 호흡기계와 함께 생명 유지에 필수적인 기관계로 심혈 관계의 기능을 평가하는 데에는 혈압과 심전도가 매우 중요하다
특히 심전도는 QT 연장 유발 에 의한 부정맥 및 돌연사의 발생을 예측 할 수 있는 동물실험으로써 매우 중요한 parameter이다.
이러한 심혈관계의 안전성약리시험에서는 의약품 등의 안정성약리시 험지침 (안) 및 ICH guideline 에서 권고한 대로
마취하지 않고 동물 을 구속하지 않은 상태에서혈압과 심전도를 측정한다 .
이 같은 조건을 만족하기 위해서 혈압과 심전도의 신호를 무선으로 송신하는 장치를 동물에 수송을 통하여 삽입한 후 완치시키고 나서 사용하는 telemetry system법을 많이 이용하고 있는 추세다 .
이러한 시험방법은 고전적으로 마취한 상태에서 혈압과 심전도를 측 정하는 방법보다 마취제에 대한 영향을 배제시킬 수 있을 뿐만 아니 라, 실제 인간과 같은 각성상태에서의 약물에 대한 반응을 관찰 할 수 있게 개선된 것이다. 또한 마취상태에서는 장시간 측정이 불가능하였 으나 telemetry system은 장시간 측정이 가능하게 되었다.
안전성약리실험
(Safety Pharmacology Study)
사람에게 존재하는 유전자
hERG가 발현이 되면 세포막 표면에
칼륨채널(potassium channel)을 발현하게 되는데 이것이 hERG 채널이다.
이 채널은 세포막에 걸쳐 있으며 자극에 의해서 세포가 탈분극(depolarization) 하게 되면 hERG 채널을 통해서 세포 안쪽에 존재하는 칼륨이온(K+
)이 밖으로
나와서 세포가 재분극(repolarization)된다.이 재분극시에 hERG 채널을 통해서 칼륨이온이 밖으로 나오면서 형성된 전류 를 hERG 채널전류(hERG channel current)라 하고, 이 채널전류는 심실의 활 동전위(action potential)의 재분극에 관여하고, 또한 심실의 활동전위(action potential)는 심장의 심전도(ECG, electrocardiogram)의 QT부분에 해당된다 따라서 hERG 채널 전류가 약물에 의해서 억제가 되면 심실의 활동전위 간격 (duration)에 영향을 미치고 이는 심장의 심전도의 QT파를 늘어나게 한다 (QT-prolongation).
이런 현상이 지속되면 심장의 활동전위에 EAD(early after depolarization)이 발생하며 리듬 있게 박동하던 심장박동을 흐트러뜨리는 결과를 낳게 되고, 심하 면 심부정맥을 유발하여 급성돌연사의 가능성이 있다.
Torsades de pointes는 QRS파(QRS complex)의 모양이 지속적으로 바뀌는 ventricular fibrillation(심실세동)으로서 심전도상에서 QRS complex의 축이 계속 바뀌므로 마치 나선형으로 꼬이는 것처럼 나타나며 QT간격이 연장된 환자 에게서 잘 발생한다.
142/304
Long QT syndrome(LQTS) is a rare inherited heart condition in which delayed repolarization of the heart following a heartbeat increases the risk of episodes of irregular heartbeat. These episodes may lead to palpitations, fainting, and sudden death due to ventricular fibrillation or arrhythmia. The condition is so named because of the appearances of the
electrocardiogram(ECG/EKG), on which a prolongation of the QT interval occurs.
Normally, the QT interval duration is between 350 and 440 milliseconds. In some individuals, the QT prolongation occurs only after the administration of certain medications.
hERG (human Ether-à-go-go-Related Gene)
탈분극 /재분극으로 움직이는 hERG 채널의 모식도
144/304
안전성약리실험
(Safety Pharmacology Study)
최근 전 세계적으로 다양한 약물들(부정맥 치료제, Allergy 치료제, 항생제, 고 혈압 치료제, 정신과 치료제, 말라리아 치료제, 위장관 치료제 등)에서 발생되고 있는
QT 연장 증후군(QT prolongation)에 의한
부정맥 및 돌연사 발생이 커 다란 사회적 문제로 제기되고 있으며, 실제로 임상에서 사용되고 있던 우수한 약물(예를 들어 Sotalol Terfenadine, Astemizole, Cisapride, Terodilline, Sertindole, Halofantrine, Fluroquinolone, 그리고 Pimozide 등)이 시장에서 퇴출되거나 사용이 제한되고 있다.이 QT-prolongation 유발과 사용 약물의 용량과는 밀접한 관계가 있다고 알려 져 있어, 이러한 이유로 세계보건기구(WHO), 미국 FDA, ICH 및 유럽 각국의 의약허가관청에서는 QT-prolongation에 따른 약물 부작용 평가에 대한 필요성 을 중요시하고, 모든 의약품 개발 시 QT-prolongation에 대한 자료를 요구하고 있다.
이를 위해 현재 ICH에서는 QT prolongation에 대한 guideline을 제시하고 있 으며(ICH S7B), 여기에서는 심실재분극 및 부정맥의 평가 전략에 대하여 기술 하고 있다.
이러한 평가 전략에 의하면 in vitro에서 hERG 채널전류에 대한 시험과 in vivo 에서 ECG에서의 QT 간격의 연장 시험의 결과를 가지고 통합된 위해성 평가를 하는 것으로 되어 있다.
안전성약리실험
(Safety Pharmacology Study)
이 때 사용되는 in vivo에서 QT 간격에 대한 평가는 안전성약리시험 중 core battery 시험항목인 심혈관계에 대한 영향 평가시험의 결과를 사용하면 된다.
QT prolongation을 야기시킬 수 있는 여러가지 원인 중에서 K+-channel인 hERG 채널전류의 억제에 의한 action potential duration(APD)의 증가가 가 장 일반화되어 있다.
따라서 이를 평가하는 in vitro 시험방법으로는 K+-channel인 hERG 채널전류 에 대한 시험(hERG assay)과 action potential duration 시험(APD assay)을 사용한다.
146/304
안전성약리시험과 일반약리시험의 비교
각 기관의 중요도에 따른 시험항목의 종류 외 시험동물, 투여 경 로, 투여용량, 투여 횟수 등에서는 일반약리시험과 안전성약리시 험에서 큰 차이를 보이고 있지 않다.
다만 의약품 개발단계에서 시험을 실시하는 시점 및 안전성약리 시험 중 필수시험은 GLP 기준을 준수한다는 점에서 차이가 있다.
대부분의 경우 일반약리시험 지침에 정한 시험항목을 모두 실시 하여 평가한 후 임상시험에 비로소 진입할 수 있는 반면,
안전성약리시험에서는 최초 임상시험 실시 전에 필수시험을 반드 시 실시하여야 하며 필수시험결과, 임상시험 및 독성시험결과로 부터 이상반응이 나타날 것으로 예측되는 경우 추가시험 및 추적 시험을 수행하게 된다.
안전성약리시험과 일반약리시험의 국내외 동향
새롭게 개발된 물질들이 사람에게 최초로 투여되기 전에 예상되는 부작 용을 가능한 한 모두 배제하여야 한다는 생각으로 각 나라의 허가 당국 은 허가과정에서 많은 시험 결과물을 요구하고 있다 .
그리하여 ICH(International Conference on Harmonization) 에서는 각 국의 허가 관련규정들을 일치시켜 의약품 허가를 위해 소모되 는 경비 등의 낭비를 막고자 의약품개발에서 가장 중요한 독성시험 및 임상시험에 대한 다양한 가이드라인을 만들었으며 , 최근에는 약리시험 에 대한 가이드라인을 제시하였다 .
ICH에서 나온 안전성약리시험 규정은 각 국에 알려져 의약품 허가 및
개발 시 이 규정의 영향을 받고 있으며 , 우리나라 또한 ICH 비회원국이
면서도 이러한 영향을 받았다 .
148/304
안전성약리시험과 일반약리시험의 국내외 동향
그리하여 국내에서는 의약품 허가를 위한 의약품의 품목허가, 신고, 심사 규정 에 따라 식품의약품안전처에 제출하는 자료로 약리시험에 관한 자료 중 의약품 등의 일반약리시험 지침에 적합한 일반약리시험 자료를 제출하여 오다가, 최근 에는 유럽 및 미국에서 개발되거나 허가 받은 의약품의 경우 안전성약리시험 자 료를 제출하는 경우가 적지 않아 안전성약리시험에 관한 자료 제출이 증가하는 추세다.
안전성약리(safety pharmacology)시험에 대한 국내 규정이 각 시험항목의 시 험법 등을 자세히 설명하고 있다면, ICH guideline은 시험에 대한 일반적 원리 및 권고사항 등에 관점을 두어 기술하고 있으나, 국내 및 국외(ICH, EMEA, FDA 모두 동일한 내용) 규정 모두 근본적으로 동일한 내용이다.
우리나라가 비록 ICH 회원국은 아니지만 본 규정내용이 국내 신약 연구개발을 촉진하고 허가 과정에서 요구되는 시험들이 국제기준에 따라 수행되어 국내 제 약산업이 국제적인 수준으로 발전하는 밑거름이 되어야 한다.
