약리에관한자료 (Pharmacology) 비임상시험은사람을대상으로하는시험이전에당해의약품의안전성과유효성에대한최소한의정보를마련하기위해요구되는시험이다. 그중에서도질병의진단, 치료및예방의목적에사용하는 약물 의생체에대한작용기전, 흡수, 분포, 대사, 배설, 용법, 용량등에관하여연구하는것을약리학 (pharmacology) 이라고하며, 약물을개발할때임상에적용하기이전에이들약리에관한자료를마련하여제출할것이요구된다. 비임상시험단계로서약리효과및그작용기전을설명하는것과더불어표적기관외다른기관에서의바람직하지않은효과를평가하여, 바람직하지아니한약리작용을예측하고약물의체내동태를알아보기위하여비임상에서의약리작용에관한시험을실시한다. 의약품의약리학적, 약동학적및독성학적심사에대한통합적이고비판적인평가가제시되도록하는것이원칙이다. 비임상약리에관한자료로서효력시험자료, 일반약리시험자료및안전성약리시험자료, 흡수 분포 대사및배설시험자료, 약물상호작용등에관한자료등이요구된다.. 132/304 효력시험 개발하는의약품이임상적으로안전하며치료적으로유효한지에대한확증은임상시험을통해이루어져야하지만, 임상시험이전에해당약물의안전성 유효성을예측하기에적합한모델을이용하여비임상시험을실시함으로써의약품후보물질의범위를좁히고불필요한임상시험을최소화하는데에서비임상시험의의의가있다. 그중에서도비임상효력시험은 in vitro, ex vivo, in vivo를포함하는것으로, 심사대상인효능 효과를포함한효력을뒷받침하는약리작용을시험하고, 효과발현의작용기전을포함한다. 1차효력시험 (primary pharmacodynamic study) - 시험물질의예측치료표적과관련된작용기전및영향에관한시험 2차효력시험 (secondary pharmacodynamic study) - 시험물질의예측치료표적과관련되지않은작용기전및영향에관한시험 133/304
효력시험 1 차효력시험 (Primary pharmacodynamic study) 시험물질의예측치료표적과관련된작용기전및영향에관한시험을말한다. 가능하면시험물질과약리작용이동일한약물 ( 선택성, 안전성, 역가등의측면에서 ) 을양성대조군으로시험하는것이바람직하다. 또한특정질병에관여하는약물의표적부위 ( 예, 수용체, 채널, 수송체등 ) 에선택적으로작용하는지여부및선택성이있을경우그약리기전을규명한다. 2 차효력시험 (Secondary pharmacodynamic study) 시험물질의예측치료표적과관련되지않은작용기전및영향에관한시험을말하는것으로기관별로적절하게요약하고평가하는것이필요하다인체에서의영향을추정또는예상할수있도록설계한다. 134/304 일반약리실험과 안전성약리시험 (Safety pharmacology study) 또는일반약리시험 (General pharmacology study) 은비임상시험을통해개발중인의약품의안전성을평가하기위한한부분으로, 두가지중한가지를선정해서실시할수있다. 현재는개발약물의약리작용및기전별특성을파악하여이에맞는안전성약리시험 (Safety pharmacology study) 을실시하는것이국제적인추세임 우리나라에서도일반약리시험을요구해오다가, 국제적조화를위하여 2007 년 4 월 5 일의약품등의안전성 유효성심사에관한규정에안전성약리시험자료를추가하여개정고시하였다. 안전성약리시험이란의약품을치료용량범위와그이상의용량으로노출시켰을경우생리적기능에나타날수있는바람직하지않은잠재적약력학적효과를평가하기위한시험이며, 일반약리시험은독성시험, 효력시험및흡수 분포 대사 배설에관한시험을제외한비임상시험으로의약품등이신체가부위 ( 계 ) 및기능등에미치는영향에관한시험으로정의된다. 안전성약리시험과일반약리시험의목적은모두인체에서의안전성과관련이있는바람직하지않은약력학적특징을규명하고, 독성시험또는임상시험에서관찰되는물질의약력학적또는병태생리학적부작용을평가하며, 관찰되거나의심이가는약력학적부작용의기전을조사하기위한것이다 135/304
새로운물질에대한부작용을반드시평가해야하며일반적으로생명에 필수적인주요기관인심혈관계, 호흡기계및중추신경계의기관이나조 직에대한시험 ( 필수시험 core battery) 을우선수행하여야한다. 추가적인시험은 1 차효력시험에서새로운물질이다른시스템또는 파라미터에간접적으로변화를주는경우이러한영향들을직접시험하 기위해필수시험 (core battery) 에추가적으로실시하는것이권장됨. 안전성약리시험을전통적인독성시험및약리시험과비교해보면, 독성 시험은신물질의병리형태학적인면을강조한시험이계획되며, 약리시 험은신물질의치료적목표를명확히하고요구되는효과를내는최적 의치료물질을찾는데목적을두고있다. 137/304
시험의종류 필수시험 (Core battery): 시험물질이생명유지기능에미치는영향을평가하며 GLP를준수하여시험하도록의무화하고있다. 필수시험은인체에투여하기전에반드시선행되어시험하여야한다중추신경계 : 운동성, 해동변화, 운동협조성, 감각기관 / 운동신경의반사반응과체온 ( 시험예 - 기능관찰평가시험 (functional observation battery; FOB), Irwin test) 심혈관계 : 혈압, 심박수, 심전도, 재분극과전도의이상에대한측정을포함하는 in vivo, in vitro, ex vivo 평가 ( 시험예, 원격조정시험 (telemetry), herg assay, APD assay 등 ) 호흡기계 : 호흡률, 호흡기능의측정 138/304 시험의종류 추적시험 (Follow up studies): 필수시험결과에대하여생명기능에관한추가적인지식을얻는것이아니라보다심도있는평가를하기위한시험으로의약품의특성에따라 case-by-case로실시한다. 중추시험 : 행동약리학, 학습과기억, 특이적리간드결합, 신경화학, 시각, 청각, 전기생리학검사심혈관계 : 심박출양, 심실수축, 혈관내성, 심장혈관반응에대한내적 / 외적영향호흡기계 : 기도저항, 순응도, 폐동맥압, 혈액가스, 혈액 PH 등추가시험 (Supplemental studies): 필수시험또는반복독성시험에의해측정되지않은기관에미치는잠재적약력학적부작용을평가하기위한시험이다. 신장 / 비뇨기계, 자율신경계, 소화기계, 기타기관계 (organ system) 139/304
심혈관계는중추신경계및호흡기계와함께생명유지에필수적인기관계로심혈관계의기능을평가하는데에는혈압과심전도가매우중요하다특히심전도는 QT 연장유발에의한부정맥및돌연사의발생을예측할수있는동물실험으로써매우중요한 parameter이다. 이러한심혈관계의안전성약리시험에서는의약품등의안정성약리시험지침 ( 안 ) 및 ICH guideline 에서권고한대로마취하지않고동물을구속하지않은상태에서혈압과심전도를측정한다. 이같은조건을만족하기위해서혈압과심전도의신호를무선으로송신하는장치를동물에수송을통하여삽입한후완치시키고나서사용하는 telemetry system 법을많이이용하고있는추세다. 이러한시험방법은고전적으로마취한상태에서혈압과심전도를측정하는방법보다마취제에대한영향을배제시킬수있을뿐만아니라, 실제인간과같은각성상태에서의약물에대한반응을관찰할수있게개선된것이다. 또한마취상태에서는장시간측정이불가능하였으나 telemetry system 은장시간측정이가능하게되었다. 140/304 141/304 사람에게존재하는유전자 herg 가발현이되면세포막표면에칼륨채널 (potassium channel) 을발현하게되는데이것이 herg 채널이다. 이채널은세포막에걸쳐있으며자극에의해서세포가탈분극 (depolarization) 하게되면 herg 채널을통해서세포안쪽에존재하는칼륨이온 (K + ) 이밖으로나와서세포가재분극 (repolarization) 된다. 이재분극시에 herg 채널을통해서칼륨이온이밖으로나오면서형성된전류를 herg 채널전류 (herg channel current) 라하고, 이채널전류는심실의활동전위 (action potential) 의재분극에관여하고, 또한심실의활동전위 (action potential) 는심장의심전도 (ECG, electrocardiogram) 의 QT 부분에해당된다 따라서 herg 채널전류가약물에의해서억제가되면심실의활동전위간격 (duration) 에영향을미치고이는심장의심전도의 QT 파를늘어나게한다 (QT-prolongation). 이런현상이지속되면심장의활동전위에 EAD(early after depolarization) 이발생하며리듬있게박동하던심장박동을흐트러뜨리는결과를낳게되고, 심하면심부정맥을유발하여급성돌연사의가능성이있다. Torsades de pointes는 QRS파 (QRS complex) 의모양이지속적으로바뀌는 ventricular fibrillation( 심실세동 ) 으로서심전도상에서 QRS complex의축이계속바뀌므로마치나선형으로꼬이는것처럼나타나며 QT간격이연장된환자에게서잘발생한다.
herg (human Ether-à-go-go-Related Gene) 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. 142/304 탈분극 / 재분극으로움직이는 herg 채널의모식도
최근전세계적으로다양한약물들 ( 부정맥치료제, Allergy 치료제, 항생제, 고혈압치료제, 정신과치료제, 말라리아치료제, 위장관치료제등 ) 에서발생되고있는 QT 연장증후군 (QT prolongation) 에의한부정맥및돌연사발생이커다란사회적문제로제기되고있으며, 실제로임상에서사용되고있던우수한약물 ( 예를들어 Sotalol Terfenadine, Astemizole, Cisapride, Terodilline, Sertindole, Halofantrine, Fluroquinolone, 그리고 Pimozide 등 ) 이시장에서퇴출되거나사용이제한되고있다. 이 QT-prolongation 유발과사용약물의용량과는밀접한관계가있다고알려져있어, 이러한이유로세계보건기구 (WHO), 미국 FDA, ICH 및유럽각국의의약허가관청에서는 QT-prolongation 에따른약물부작용평가에대한필요성을중요시하고, 모든의약품개발시 QT-prolongation 에대한자료를요구하고있다. 이를위해현재 ICH 에서는 QT prolongation 에대한 guideline 을제시하고있으며 (ICH S7B), 여기에서는심실재분극및부정맥의평가전략에대하여기술하고있다. 이러한평가전략에의하면 in vitro 에서 herg 채널전류에대한시험과 in vivo 에서 ECG 에서의 QT 간격의연장시험의결과를가지고통합된위해성평가를하는것으로되어있다. 144/304 이때사용되는 in vivo 에서 QT 간격에대한평가는안전성약리시험중 core battery 시험항목인심혈관계에대한영향평가시험의결과를사용하면된다. QT prolongation을야기시킬수있는여러가지원인중에서 K + -channel인 herg 채널전류의억제에의한 action potential duration(apd) 의증가가가장일반화되어있다. 따라서이를평가하는 in vitro 시험방법으로는 K + -channel인 herg 채널전류에대한시험 (herg assay) 과 action potential duration 시험 (APD assay) 을사용한다. 145/304
안전성약리시험과일반약리시험의비교 각기관의중요도에따른시험항목의종류외시험동물, 투여경로, 투여용량, 투여횟수등에서는일반약리시험과안전성약리시험에서큰차이를보이고있지않다. 다만의약품개발단계에서시험을실시하는시점및안전성약리시험중필수시험은 GLP 기준을준수한다는점에서차이가있다. 대부분의경우일반약리시험지침에정한시험항목을모두실시하여평가한후임상시험에비로소진입할수있는반면, 안전성약리시험에서는최초임상시험실시전에필수시험을반드시실시하여야하며필수시험결과, 임상시험및독성시험결과로부터이상반응이나타날것으로예측되는경우추가시험및추적시험을수행하게된다. 146/304 안전성약리시험과일반약리시험의국내외동향 새롭게개발된물질들이사람에게최초로투여되기전에예상되는부작용을가능한한모두배제하여야한다는생각으로각나라의허가당국은허가과정에서많은시험결과물을요구하고있다. 그리하여 ICH(International Conference on Harmonization) 에서는각국의허가관련규정들을일치시켜의약품허가를위해소모되는경비등의낭비를막고자의약품개발에서가장중요한독성시험및임상시험에대한다양한가이드라인을만들었으며, 최근에는약리시험에대한가이드라인을제시하였다. ICH에서나온안전성약리시험규정은각국에알려져의약품허가및개발시이규정의영향을받고있으며, 우리나라또한 ICH 비회원국이면서도이러한영향을받았다. 147/304
안전성약리시험과일반약리시험의국내외동향 148/304 그리하여국내에서는의약품허가를위한의약품의품목허가, 신고, 심사규정에따라식품의약품안전처에제출하는자료로약리시험에관한자료중의약품등의일반약리시험지침에적합한일반약리시험자료를제출하여오다가, 최근에는유럽및미국에서개발되거나허가받은의약품의경우안전성약리시험자료를제출하는경우가적지않아안전성약리시험에관한자료제출이증가하는추세다. 안전성약리 (safety pharmacology) 시험에대한국내규정이각시험항목의시험법등을자세히설명하고있다면, ICH guideline은시험에대한일반적원리및권고사항등에관점을두어기술하고있으나, 국내및국외 (ICH, EMEA, FDA 모두동일한내용 ) 규정모두근본적으로동일한내용이다. 우리나라가비록 ICH 회원국은아니지만본규정내용이국내신약연구개발을촉진하고허가과정에서요구되는시험들이국제기준에따라수행되어국내제약산업이국제적인수준으로발전하는밑거름이되어야한다.