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2019. 07. 17
최 연 식
신물질개발에서의 비임상시험
2019’KALAS International Symposium
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1. 서론
2. 신약개발 과정
3. 비임상시험과 GLP
4. 비임상시험에서 LAT 역할
5. 결론
목 차
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신약개발 현황(1999 ~ 2018)1. SK케미칼 선플라(백금화합물 항암제)2. 대웅제약 EGF외용액(당뇨성 족부궤양 적응증)3. 동화약품 밀리칸(간암치료제)-세계 첫 방사성 의약품4. 중외제약 큐록신(퀴놀론계 항균제)5. LG생명과학 팩티브(퀴놀론계 항균제)-미국 FDA승인6. 동아제약 스티렌(위장질환 치료제)7. CJ 슈도박신(녹농균 예방백신)8. 종근당 캄토벨(항암제)9. 유유 맥스마빌(골다공증)10. 유한양행 레바넥스(위장질환 치료제)11. 동아제약 자이데나(발기부전 치료제)12. 부광약품 레보비르(B형 간염)13. SK케미칼 엠빅스(발기부전)14. 일양약품 놀텍(위장질환 치료제)15. 보령제약 카나브(고혈압 치료제)16. 신풍제약 피라멕스(말라리아 치료제)17. JW중외제약 제피드(발기부전 치료제)18. 일양약품 슈펙트(벽혈병 함암제)19. LG생명과학 제미클로(당뇨치료제)20. 종근당 듀비에(당뇨치료제)21. 카엘젬백스 리아백스(항암제)22. 크리스탈지노믹스 아셀렉스(관절염치료제)23. 코오롱티슈진 인보사(무릅 골관절염 유전자치료제)24. CJ 헬스케어 케이캡(위식도역류질환 치료제)
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신약 개발 과정
Safety
PK
In vivo
In vitro
IND
Processing
Toxicology
Clinical Trial
NDA
Idea
Market
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신약 개발 과정
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Lack of Efficacy
30%
ADME
39%
Animal Toxicity
11%Miscellaneous
5%
Adverse Effects
In Man
10%
Commercial
Reasons
5%
Absorption
Distribution
Metabolism
Elimination
Kennedy, T. (1997) DDT, 2, 436-444.
NCE=198
개발신약의 퇴출 사유
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독일에서 개발된 탈리도마이드(1957년)
임신중 안정제로 사용됨
부작용으로 만명이상의 기형아 출산
실험동물에서 이상없었으나 토끼에서 기형발생
미국에서는 17명 발생-미국 FDA의 판매금지
조치
왜 동물실험이 필요한가?
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비임상시험의 목적 및 종류
비임상시험
목적 : 과학적으로 의미있고 윤리적으로 합당한 임상시험을 위한
기초자료의 확보
종류 : 약효시험 질환모델동물 사용
ADME
안전성 약리 정상동물 사용
독성시험
안전성 평가 : 비임상시험 및 임상 I, II, III, IV 상 시험을 통하여
의약품의 안전성 확보
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1. 의약품의 품목허가․신고심사 규정 (식약처 고시 제 2019-26호, 2019. 3. 29)
구비자료 :
1. 기원 또는 발견 및 개발경위에 관한 자료
2. 구조결정․물리화학적 성질 및 생물학적 성질(생물의약품) 자료
(자사기시법 포함)
3. 안정성에 관한 자료 (의약품등의 안정성시험기준)
가. 장기보존(경시변화 인정되는 품목, 항생물질, 생물의약품) 또는 가속시험자료
나. 가혹시험자료
4. 독성에 관한 자료 (의약품안전성시험관리기준(GLP), 의약품등의 독성시험기준)
가. 단회투여독성시험자료
나. 반복투여독성시험자료
다. 생식ㆍ발생독성시험자료
라. 유전독성시험자료
마. 면역독성시험자료(항원성시험 및 기타 면역독성시험자료)
바. 발암성시험자료
사. 의존성시험자료
아. 국소독성시험자료
의약품 제조 품목허가 신청(NDA)
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1. 의약품의 품목허가․신고심사 규정 (식약처 고시 제 2016-36호)
구비자료 :
5. 약리작용에 관한 자료 (전문기관, SCI, 외국허가 승인자료)
가. 효력시험자료
나. 일반약리시험자료
다. 흡수, 분포, 대사 및 배설시험자료
6. 임상시험성적에 관한 자료 (의약품 임상시험 관리기준(GCP)
가. 임상시험자료집
나. 가교자료
7. 외국의 사용현황 등에 관한 자료
8. 국내 유사제품과의 비교검토 및 당해 의약품등의 특성에 관한 자료
의약품 제조 품목허가 신청(NDA)
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CMC (허가용)
•기준 및 시험방법 제출범위
번호 기 재 항 목 원료의약품 완제의약품
1 명 칭 ○ ×
2 구조식 또는 시성식 △ ×
3 분자식 및 분자량 ○ ×
4 기원 및 제법 △ ×
5 함량기준 ○ ○
6 성 상 ○ ○
7 확인시험 ○ ○
8 시 성 치 (물리화학적 성질 등) △ △
9 순도시험 ○ △
10 건조감량, 강열감량 또는 수분 ○ △
11 강열잔분, 회분 또는 산불용성회분 △ ×
12 제제시험 × ○
13 특수시험 △ △
14 기타시험 △ △
15 정량법 (완제의약품은 함량시험) ○ ○
16 표준품 및 시약․시액 △ △
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CMC (허가용)
평가항목 평가기준
Scale-up synthesis 수십 ~ 수백 kg 단위 합성
Hygroscopicity Hydrate 형성 유무, non- or slightly hygroscopic
Intrinsic dissolution rate (IDR)경구 제형: pH 1.2에서 1시간 이내에 90%이상 용출되는것이 바람직
Structure determination (XRD) R1 value 10% 이하, R2 value 30% 이하
Preclinical formulation 원하는 용해도와 Stability를 만족하는 경우
Particle size analysisSize (Uniformity), Shape (Uniformity, 선호도Prismatic > Plate, Needle) 등 결과를 종합하여 판단
Excipient compatibility 새로운 peak 생성여부로 판단
Polymorphism study Solubility, Stability, IDR
Preclinical stability test 25℃ 안정성에 문제가 없어야 함
Dissolution test Scientific 하게 판단하여 Q value 설정
분석법 개발 분석에 문제가 없어야 함
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INVOSSA
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바이러스, 병원균, 표적세포 및 암세포 등을
이용한 약리효능 검색 기술
세포의 생리활성 변화 또는 생존율 등을 측
정하여 약리 효능 평가
강점 : 비교적 실험이 간단하며, 간접적으로
독성 등의 예측이 가능함.
단점 : 종합적 정보의 확보가 어려움
세포수준 약리효능 검색 기술
In vitro Study
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실험용 쥐, 토끼 및 개 등을 이용한
약리효능 검색 기술
결과의 해석에 고도의 전문지식과
경험이 필요함
강점 : 종합적 정보를 확보할 수 있음
단점 : 실험 설계가 어렵고, 비용이 많이
들어감
동물수준 약리효능 검색 기술
In vivo Study
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Bone Mineral Densitometry
Gastric UlcerArthritis induced arthritis Brain ischemia
난소적출유발골다공증랫드모델시험
골절-치유랫드모델시험
위궤양 랫드시험
피부상처치유랫드시험
고혈압랫드시험
Adjuvant유발 관절염랫드시험
혈관수축이완시험
동맥혈전랫드시험
발암성시험
뇌허혈랫드시험
심근경색랫드시험
천식마우스시험
약효약리시험
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약효평가시험
In vivo anti-cancer efficacy
◈ 항암효과를 nude mouse 등 다양한 동물모델에서 평가
◈ Xenograft initiation animal model
◈ Xenograft regression animal model
인체암세포 이식시 인체암세포 이식 후 항암제 처리
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I. 필수시험항목 (Core battery)
- CNS (중추신경계)
- CV (심장순환계)
- Respiration (호흡기계)
- QT-Prolongation (hERG assay, APD assay)
안전성약리시험
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II. 추가적및보조적시험항목
(Follow-up & supplemental studies)
- Renal function test (신장기능검사)
- Gastrointestinal system test (소화기계)
- Isolated heart study (적출심장)
- Convulsion test
- Analgesic test
- Isolated organ study
안전성약리시험
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약물의 체내동태(ADME)
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분석법
혈장 validation
독성동태 분석
흡수
PAMPA
Caco-2*
In-situ
permeability
체내동태 용량의존성
(마우스,랫드) 개
음식물영향평가 (개)
성차평가 (랫드) 개
분포
Plasma protein binding
Blood partiton
랫드 조직분포
랫드 BBB uptake
대사
In vitro metabolic stability
Metabolite profiling & identification*
Major CYP 규명
CYP inhibition/induction
배설
랫드,개 담즙배설
랫드,개 뇨,변 배설
RI labeled Mass balance
기타
약물상호작용
Chiral inversion
질환모델 약동력학
DDI
ADME 항목
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의약품의 독성시험
의약품등의 독성시험기준 (식품의약품안전처고시제 2017-71호, 2017. 8. 30)
독성시험의 종류
• 단회투여독성시험
• 반복투여독성시험
• 유전독성시험
• 생식,발생독성시험
• 발암성시험
• 기타독성시험 (국소독성, 의존성, 항원성, 면역독성, 국소내성 등)
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부작용및표적장기의파악
용량과의상관성(독성동태)
독성기전 (임상에서독성예측)
회복성여부
Safety Margin
종차에근거한 Human과의연관성
임상시험초기투여용량설정
임상시험 safety parameters 제시
일반독성시험의 목적
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물질의종류 – Guideline(case-by-case)
실험동물의선택
투여의경로
용량설정에대한근거
시험의 Design
임상에서복약법및투약기간
임상사용예정량
일반독성시험의 중요 point
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충분한사전의검토필요
PD-PK 상관성, ADME 결과, 물리화학적특성
시험목적의명확
시험항목의중요성
시험계선정의명확한근거
시험방법에대한정확한이해
SOP의숙지
시험 design의 고려사항
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의약품의 독성시험
1. 단회투여 독성시험
◈ 설치류 (mouse, rat)
◈ 비설치류 (dog, exclude rabbit ) – DRF 로 대체가능
◈ 일반증상, 체중 측정
◈ LD50 혹은 최소치사량(MLD) 결정
◈ 기본적인 독성지표로 사용
◈ 반복투여 독성시험의 용량설정
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의약품의 독성시험
2. 반복투여 독성시험
◈ 설치류 및 비설치류 이용
◈ 용량 : 3개용량 이상 (무독성량, 확실중독량, 용량반응성, target organ)
◈ 독성동태 (Toxicokinetic profiles)
◈ 체중, 사료(물)섭취량, 혈액검사, 뇨검사, 생화학검사, 안검사, 병리소견 등
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의약품의 독성시험
MFDS
임상 1상 및 임상 2상 임상 3상 및 신약허가
설치류 비설치류 설치류 비설치류
단회투여 2-4주 2-4주
2주 이하 2-4주 2-4주 1개월 1개월
1개월 이하 1개월 1개월 3개월 3개월
3개월 이하 3개월 3개월 6개월 3개월
3개월 – 6개월 6개월 6개월6개월 만성 (9개월)
6개월 이상 6개월 만성
필요하다고 인정되는 경우
6개월 만성 (9개월)
ICH M3(R2)
임상 1상, 2상 및 3상 신약허가
설치류 비설치류 설치류 비설치류
2주 이하 2주 2주 1개월 1개월
2주 – 1개월
임상기간과 동일
3개월 3개월
1개월–3개월 6개월 6개월
3개월 이상6개월 9개월
6개월 이상 6개월 9개월
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의약품의 독성시험
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Science: 정확하고과학적인 실험
Economic: 효율적인타당성있는실험
Ethics: 동물애호적이고인도적인실험
동물실험원칙 Three Rs
Three Rs
Refinement과학적이고인도적인실험방법을
통하여동물의스트레스와고통을
최소화하여야한다.
Reduction과학적/통계적으로의미있는
실험결과를위하여최소한의
동물을사용하고중복실험을
감소시켜동물사용을줄여야
한다,
Replacement시험관내시험등 대체시험을
통하여동물실험자체를줄여야
한다.
동물실험의 기본원칙
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3. 유전독성시험
◈ 복귀돌연변이시험 (S. typhimurium and E.coli)
◈ 염색체이상시험 (포유류 배양세포 혹은 포유류 골수세포, 임파종 등 이용)
◈ 소핵시험 (설치류 이용)
◈ 기타 (우성치사시험, 반성열성치사시험, 자매염색분체교환시험 등)
◈ 발암성/최기형성 등의 예측 및 해석
의약품의 독성시험
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의약품의 독성시험(복귀돌연변이시험)
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의약품의 독성시험(복귀돌연변이시험)
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의약품의 독성시험(염색체이상시험)
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1.2.
3. 각 동물로부터 적출한 대퇴골로부
터 23 게이지 주사침을 사용,
3 ml FBS로 골수를 씻어내
려 현탁하여 1000 rpm으로
5 분간 원심분리하였다.
의약품의 독성시험(소핵시험)
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PCE w/ MN
NCE
(Column fractionated bone marrow)
(bone marrow)
의약품의 독성시험(소핵시험)
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의약품의 독성시험
4. 생식,발생독성시험
◈ 수태능 및 초기배 발생시험 : 암ㆍ수 동물 대상,
교배4주전 ~ 착상 (교미후 7일)
◈ 배ㆍ태자 발생시험 (최기형성시험) : 암컷 대상,
착상(교미 7일) ~ 경구개 폐쇄시기(교미 18일)
◈ 출생전후 발생 및 모체기능시험: 암컷 대상,
착상(교미 7일) ~ 이유기(출생후 22일)
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수태능 및 초기배 발생시험-Segment I
생식세포발생
교배Gestation to day 14 p.c.
Males
2-10 weeks
Females
2 weeks
착상
검사 항목
• 일반독성학적 검사(임상증상, 사료섭취, 체중)
• 성주기 (교배전 2주간)
• 교배기간
• 교배율, 임신율
• 황체수, 착상수 등
• 정자분석
• 생식기에 대한 조직학적 검사
NECROPSY
Treatment until day 6 p.c
Start with unpaired animals
Rats are hyperfertile
의약품의 독성시험
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Diestrus Diestrus → Proestrus Early Proestrus
Proestrus Proestrus → estrus Estrus
성주기검사
의약품의 독성시험
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Estrus Estrus → Metestrus Metestrus
Metestrus Metestrus → Diestrus Metestrus → Diestrus
의약품의 독성시험
성주기검사
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정자의 검사
의약품의 독성시험
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정자수 측정
의약품의 독성시험
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정자 형태학적 검사
Normal sperms Excessive hook Blunt hook Folded tail
의약품의 독성시험
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Gametogenesis
Pairing Gestation until one day before birth
Implantation
Parameters
• 일반독성검사(일반증상, 체중, 사료섭취)
• Exposition of Dam (Kinetik)
• Number and Quality of Implantations
• Intrauterine Mortality (Embryo or Fetus)
• Fetal Weight, Sex
• Anomalies external, visceral, skeletal
Necropsy
Organogenesis
Treatment start day 6 p.c. until end of organogenesis
Start with pregnant
females
배ㆍ태자 발생시험-Segment II
의약품의 독성시험
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Fetal Examinations (Day 20pc)
(n=400)(n=800; 4 g; 3.5cm) (n=400)
external skeletal visceral
의약품의 독성시험
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의약품의 독성시험
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출생전후 발생 및 모체기능시험-SEG-3
Gametogenesis Puberty
Pairing Weaning
Gestation Lactation
Birth Gametogenesis(Pairing F1)
Implantation
Treatment day 6
p.c. until day 21
p.p.
Nursery
Mortality
Body Weight
Reflexes
Development
Sex Ratio
행동
감각
성장
생식
F1 Generation
의생식능력
Start with pregnant females
Parameters
의약품의 독성시험
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차세대 행동 및 기능 검사
의약품의 독성시험
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기억력 시험 모리스 수미로 시험
의약품의 독성시험
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수동회피반등시험
의약품의 독성시험
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의약품의 독성시험
5. 발암성시험
◈ 동물 : rat, mouse (암수 각 군당 50 마리이상)
◈ 기간 : rat(24~30 months), mouse(18~24 months)
◈ 용량 : 3용량 이상 - 용량설정시험(DRF) 필요
◈ 강제투여 혹은 사료(물) 혼입 투여
◈ 혈액검사, 병리학적 검사
◈ 일반적으로 임상 II상시험개시 후 시작
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6. 기타독성시험
◈ 국소독성시험 (피부자극성시험, 안점막 자극성 시험)
◈ 의존성시험 (마약류 등)
◈ 항원성시험 (면역 유발)
Active systemic anaphylaxis (ASA)
Passive cutaneous anaphylaxis (PCA)
Skin sensitization study (GPMT)
◈ 면역독성시험 (면역억제)
Cell-mediated immunity, humoral immunity,
Macrophage function, natural killer cell function 등
◈ 국소내성 (주사제)
의약품의 독성시험
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기타물질의 독성시험법
6. ‘의약품등의 독성시험기준’ 이외의 독성시험
◈ 급성흡입독성시험 (흡입제, 산업용 신물질 등)
◈ 아급성흡입독성시험 (흡입제, 산업용 신물질 등)
◈ 지발성 신경독성시험 (농약, 산업용 신물질 등)
◈ 어류를 이용한 독성시험 (농약, 산업용 신물질 등)
◈ 기타물질의 안전성평가 : 임상시험이 없음 (기능성식품 제외, 2004)
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PHMG
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GLP(비임상시험기준)
Good Laboratory Practice (우수실험실운영규정)
- 비임상시험에 대한 제반준수사항을 규정함으로써 시험과정 및결과에 대한 신뢰성확보를 목적으로 한다.
- (식품의약품안전처고시 제 2014-67호)
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GLP(Good Laboratory Practice)란?
시험기관에서 행해지는 시험이 계획, 실행, 점검, 기록, 보고되는
체계적인 과정과 그 조건들에 관하여 총체적 사항을 규정 하는 것
GLP의 범위
의약품, 의약외품, 화장품, (기능성식품) 등의 비임상시험
GLP의 목적
신뢰성 확보, 자원의 효율성증대, 생명체의 희생을 최소화
GLP운영의 필요성
- 국내 의약품 독성자료규격 OECD GLP 요구 (2003년 1월 부터 의무화)
- 해외개발시 시간적, 경제적 중복투자 방지
- 개발물질에 대한 정확한 toxicity profile 확보
GLP(비임상시험기준)
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GLP운영의 기본요건
1. 조직과 인원
운영책임자, 시험책임자, 주임시험자, 시험담당자,
신뢰성보증(QAU)책임자,신뢰성보증담당자, 기타
2. 표준작업수순서 (SOP)
3. 신뢰성보증부서 (QAU)
4. 시설
5. 장비
6. 시험계획서
7. 시험의 수행
8. 최종보고서
9. 자료의 보관
GLP(비임상시험기준)
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구성 요소, 문서화, 제3자에 의한 보증
신뢰성 향상
GLP 특성 : Record(기록화), Document(문서화), Verify(증거화)
QAU 활동
사고 미연방지, 최소한 영향/신속 회복, 재발 방지
완전성 향상
인권 존중, 도덕
윤리성 향상
자원의 최대한 활용, 비용/퍼포먼스 향상
효율성 향상
QAU 활동의 목적
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1. 작은 실수의 파급효과
• Animal care & CK increase
⇒ Cage에 foot 끼여 부운 상태에서 측정
• Sexual immaturity & Spermatogenesis study
⇒ Dog의 성성숙 정도에 기인, 3month Human study에서 확인
2. Documentation의 중요성
• Hypercholesterolemia in HD emaciated dogs
⇒ Feed intake가 적어 can feed 공급으로 발생
다함께 생각해 보는 시간
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匠人精神 의 新藥開發
과연 신약개발에서 가장 중요한 것은?
• Human MIND (Reliance)
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이 쥐가 내 쥐다!!!
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HUMAN - ANIMAL RELATIONS
One of the most important aspects of laboratory animal
husbandry is the role played by the animal technician.
The care giver is the primary source of well-being.
실험동물을이용한동물실험의결과는실험동물의올바른사육에서시작됩니다.
실험동물의복지와윤리적사용에가장중요한역할은실험동물기술사들의손끝에달려있습니다.
마치면서!
