좋은 체외 데이터가 생체 내에서 실패할 수 있는 이유: 약물 양식 전반에 걸쳐 DMPK에 대한 재고

"체외 데이터는 훌륭해 보입니다."

그 진술은 약물 발견에서 자주 등장합니다. 후보자는 강력한 생화학적 효능, 유리한 세포 활성, 우수한 선택성, 높은 대사 안정성 및 제한된 CYP 억제를 보여줍니다. 서류상으로는 이 분자가 동물 약리학 및 약동학 연구로 진행될 준비가 되어 있는 것으로 보입니다.

그렇다면 왜 강력한 시험관 내 데이터를 보유한 후보자가 생체 내에서 여전히 저조한 성능을 발휘할 수 있습니까?

소분자는 우수한 마이크로솜 안정성을 보일 수 있지만 동물에서는 예상치 못하게 높은 제거율을 보일 수 있습니다. 항체는 강력한 표적 결합 및 세포 효능을 나타낼 수 있지만 생체 내에서 충분한 표적 범위를 유지하지 못할 수 있습니다. ADC는 페이로드를 조기에 방출하면서 유리한 항체 노출을 유지할 수 있습니다. 펩타이드는 시험관 내에서는 안정적으로 보이지만 생체 내에서는 빠르게 제거될 수 있습니다. 핵산 치료제의 경우 약리학적 활성이 몇 주 또는 몇 달 동안 지속되더라도 혈장 농도가 빠르게 감소할 수 있습니다.

이러한 결과는 모순이 아닙니다. 이는 DMPK의 기본 원리를 반영합니다. 시험관 내 분석은 개별 메커니즘을 분리하는 반면 생체 내 약동학은 전체 생물학적 시스템의 동작을 반영합니다. 관련된 질문은 약물이 "안정적"인지 또는 "긴 반감기"를 갖는지 여부가 아니라 약물의 배열이 약리학적 활성에 필요한 위치와 분자 형태에서 충분한 노출을 생성하는지 여부입니다.

투여 후 약물은 흡수, 분포, 대사, 제거, 조직 침투, 표적 상호 작용 및 하류 약리학이라는 일련의 연결된 과정을 거칩니다.

시험관 내 분석에서는 이 시스템의 한 가지 구성 요소만 검사합니다. 예를 들어, 미소체 안정성은 정의된 실험 조건 하에서 내인성 대사 회전율을 설명합니다. 그 자체로는 신장 제거, 수송체{2}}매개 제거, 조직 분포, 혈장 단백질 결합 또는 간외 대사의 기여를 결정하지 않습니다.

더 복잡한 양식에도 동일한 점이 적용됩니다. 항체의 경우 전신 노출은 FcRn-매개 재활용뿐만 아니라 표적 발현 및 표적{2}}매개 성향에 따라 달라집니다. ADC의 경우, 총 항체 노출이 반드시 온전하고 약리학적으로 적합한 ADC에 대한 노출을 나타내는 것은 아닙니다. 펩타이드와 핵산의 경우 조직 분포와 세포내 지속성이 혈장 안정성보다 더 중요할 수 있습니다.

따라서 DMPK 해석은 격리된 매개변수에서 메커니즘 기반 노출 프레임워크로 이동해야 합니다.-

분자 특성 → 흡수 및 배치 → 조직 노출 → 표적 참여 → 약력학적 반응

어떤 단계에서든 실패하면 시험관 내 효능과 생체 내 효능 사이의 관계가 깨집니다.

기존의 작은 분자의 경우,초기 DMPK 프로그램일반적으로 간 미세체 안정성, 간세포 안정성, CYP 억제 또는 유도, 혈장 안정성 및 투과성 평가가 포함됩니다.

미세소체 안정성은 간 산화 대사에 대한 화합물의 민감성을 특성화하기 때문에 유용합니다. 그러나 높은 마이크로솜 안정성이 낮은 전신 청소율로 해석되어서는 안 됩니다.

생체 내 제거에는 신장 여과 및 분비, 담즙 배설, 수송체 활동, 간외 대사 및 기타 제거 메커니즘도 포함될 수 있습니다. 분포는 관찰된 혈장 농도-시간 프로필을 추가로 변경할 수 있습니다.

Half-Life도 주의 깊게 읽어야 합니다. 왜냐하면:

t₁/²=0.693 × Vd / CL

긴 최종 반감기는{0}}낮은 클리어런스, 큰 겉보기 분포 부피 또는 두 가지 모두로 인해 발생할 수 있습니다. 짧은 반감기는-즉, 급격한 대사 저하만을 의미하지는 않습니다.

종 전체에 걸쳐 추정할 때 구별이 중요합니다. 약물-대사 효소와 수송체는 설치류, 개, 인간이 아닌 영장류, 인간에 따라 다릅니다. 여러 줄의 증거를 통합하지 않고는 단일 시험관 내 대사 분석이나 다른 종으로부터 동물 PK를 항상 예측할 수는 없습니다.

따라서 소분자-DMPK는 두 가지 질문에 답해야 합니다.

화합물은 얼마나 안정적입니까?

그리고 생체 내 제거 및 노출을 지배하는 메커니즘은 무엇입니까?

질문은 서로 관련되어 있지만 서로 바꿔서 사용할 수는 없습니다.

고분자{0}}치료제는 다른 DMPK 프레임워크에서 작동합니다.

기존 IgG 항체의 경우 FcRn-매개 재활용은 전신 지속성의 연장에 실질적으로 기여합니다. 그러나 전신 반감기만으로는 항체가 적절한 약리학적 활성을 생성하는지 여부를 결정할 수 없습니다.

표적 발현, 조직 분포, 수용체-매개 내재화 및 표적-매개 약물 배치(TMDD)는 모두 항체 노출에 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 고도로 발현되거나 빠르게 내부화되는 표적에 대한 항체의 경우 가장 중요하며, 여기서 표적 결합은 제거 경로의 일부가 되고 비선형 또는 용량{3}}의존적 약동학을 생성합니다.

따라서 항체 개발은 항체가 혈장에 얼마나 오랫동안 머무르는지에 대한 질문을 넘어 노출이 필요한 기간 동안 충분한 표적 범위를 유지하는지 여부를 질문해야 합니다. 구별은 PK/PD 해석의 핵심입니다. 항체는 유리한 전신 반감기를 가질 수 있지만{1}}조직 침투 또는 표적 참여가 불충분한 경우 약리학적으로 여전히 부족합니다.

항체-약물 접합체는 치료 개체가 항체 단독이 아니기 때문에 또 다른 복잡성을 추가합니다.

ADC에는 항체, 링커, 페이로드 등 기능적으로 중요한 세 가지 이상의 구성 요소가 포함되어 있습니다. 투여 후 그들의 행동은 달라질 수 있습니다.

순환 종에는 온전한 ADC, 부분적으로 분리된 항체, 유리 페이로드 및 활성 또는 비활성 이화대사산물이 포함될 수 있습니다. 약리학적으로 유능한 ADC의 농도가 감소하더라도 총 항체 농도는 상대적으로 높게 유지될 수 있습니다.

이는 중요한 분석적 구별을 만들어냅니다.

총 항체 노출 ≠ 온전한 ADC 노출 ≠ 활성 페이로드 노출

ADC 연구따라서 온전한 또는 결합된 항체, 약물-대-항체 비율(DAR), 유리 페이로드, 페이로드-관련 대사산물 및 관련되는 경우 조직 노출과 같은 매개변수를 측정해야 합니다.

DAR은 또한 단일 매개변수를 최적화하면 잘못된 결과를 초래할 수 있는 이유도 보여줍니다. 페이로드 로딩이 증가하면 항체당 약물 함량이 증가하지만 과도한 DAR은 소수성, 응집 성향, 조직 분포 및 청소율을 포함한 물리화학적 특성을 변경합니다.

ADC에 대한 주요 DMPK 질문은 손상되지 않은 ADC가 관련 조직에 도달하고 순환에서 충분히 안정적인 상태를 유지하며 올바른 위치와 시간에 활성 페이로드를 방출할 수 있는지 여부입니다.

펩타이드 치료제는 또 다른 뚜렷한 DMPK 문제를 제시합니다.

많은 내인성 펩타이드는 프로테아제에 의해 빠르게 분해되며 분자 크기가 작기 때문에 상당한 신장 청소율도 겪습니다. 펩타이드 노출을 확장하려면 효소 분해에 대한 저항성을 높이는 것보다 전반적인 배열 프로필을 변경해야 하는 경우가 많습니다.

세마글루타이드(Semagluide)가 유용한 예입니다. 장기간의 전신 노출은 알부민 결합을 촉진하는 구조적 변형과 관련이 있으며, 이는 신장 배설을 감소시키고 순환 시간을 연장시킵니다.

더 넓은 교훈은 펩타이드 DMPK가 단백질 분해 안정성, 단백질 결합, 신장 제거, 조직 분포 및 수용체 결합과 같은 여러 연결된 특성을 고려해야 한다는 것입니다. 분리된 프로테아제 분석에서 매우 안정적인 펩타이드는 지배적인 제거 메커니즘이 다른 곳에 있는 경우 여전히 불리한 생체 내 프로필을 가질 수 있습니다.

작은 간섭 RNA(siRNA)와 안티센스 올리고뉴클레오티드(ASO)는 기존 혈장 PK 해석의 가장 명확한 한계를 보여줍니다.

많은 전통적인 소분자의 경우 혈장 농도는 약리학적 부위에서의 노출과 합리적으로 연결됩니다. 핵산 치료제의 경우 이러한 연결은 훨씬 약할 수 있습니다.

투여 후, 올리고뉴클레오티드는 조직으로 분포되고, 세포 흡수 및 세포내 수송을 거쳐 약리학적으로 관련된 구획에 축적될 수 있습니다. 생물학적으로 의미 있는 노출은 혈장 농도가 감소한 후에도 지속될 수 있습니다.

인클리시란(Inclisiran)이 이를 보여준다. GalNAc-결합 siRNA로서 이의 활성은 간세포로의 전달, 세포내 RNA 간섭 기구의 개입 및 PCSK9 발현의 지속적인 억제에 따라 달라집니다. 약력학적 활성 기간은 혈장 농도-시간 프로필에서 읽을 수 없습니다.

뇌척수액 및 신경 조직 노출이 혈장 농도보다 약리학적 활성에 더 중요한 누시네르센과 같은 CNS-지정 ASO의 경우에도 동일한 원칙이 더욱 명확합니다.

핵산 치료제의 경우 관련 사슬은 다음과 같습니다.

복용량 → 조직 분포 → 세포 흡수 → 세포 내 지속성 → 표적 RNA 조절 → PD 기간

이는 주로 혈장 PK를 통해 기존 소분자를 평가하는 것과 근본적으로 다릅니다.

양식 간의 차이점은 실제로 가장 관련성이 높은 약리학적 노출이 무엇인지 묻는 것으로 요약할 수 있습니다.

이 표는 더 넓은 의미를 담고 있습니다. 즉, DMPK 평가변수는 약물 종류 전체에 균일하게 적용하기보다는 치료 방식의 생물학에 따라 선택해야 합니다.

DMPK 패키지를 검토할 때 팀은 종종 AUC, Cmax, 클리어런스 및 반감기에 먼저 초점을 맞춥니다-. 이러한 매개변수는 중요하지만 약물의 효과 여부를 자체적으로 설명하지는 않습니다.

보다 유용한 평가는 네 가지 질문으로 시작됩니다.

약물은 어디에 작용해야 합니까? 관련 구획은 혈장, 종양 조직, 간, CNS 또는 세포내 구획일 수 있습니다.

약리학적으로 활성이 있는 분자종은 무엇입니까? ADC의 경우 온전한 접합체 또는 릴리스된 페이로드일 수 있습니다. 핵산 치료제의 경우 총 농도는 생산적인 세포내 노출을 나타내지 않을 수 있습니다.

PK가 PD를 설명할 수 있나요? 상응하는 약력학적 반응 없이 전신 노출이 증가하는 경우, 문제는 전신 노출 자체보다는 조직 분포, 표적 관여, 세포내 전달 또는 하류 생물학에 있을 수 있습니다.

선택한 동물 모델이 관련 처분 메커니즘을 재현합니까? 효소, 수송체, 표적 발현, FcRn 생물학, 조직 분포 및 질병 상태의 종 차이는 모두 번역 해석에 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 질문은 DMPK를 수치적 매개변수 모음에서 약물 작용에 대한 기계적 이해로 전환시킵니다.

DMPK의 목표는 단일 매개변수를 최대화하는 것이 아닙니다. 용량, 노출, 분포, 표적 참여, 약력학, 그리고 궁극적으로 효능과 안전성 사이의 일관된 관계를 확립하는 것입니다.

개발이 기존의 소분자를 넘어 항체, ADC, 펩타이드, 올리고뉴클레오티드, 세포 및 유전자 치료법, 기타 복잡한 양식으로 확장됨에 따라 이는 더욱 중요해졌습니다.

일부 프로그램의 경우 혈장 PK가 지배적인 번역 종료점으로 남아 있습니다. 다른 경우에는 조직 노출, 표적 범위, 손상되지 않은 약물 농도, 세포내 지속성 또는 영상{1}} 기반 분포가 더 유익한 증거를 제공합니다.비임상 영상생체 분포, 표적 참여 및 살아있는 대상의 약력학적 변화에 대한 종단적 정보를 제공함으로써 기존 PK를 보완할 수 있습니다.

인간이 아닌- 영장류 연구에서 PK/PD를 조직-수준 측정, 바이오마커, 영상 및 약리학적 평가변수와 통합하면 후보 물질이 의도한 메커니즘에 따라 행동하는지 여부를 확인하는 데 도움이 됩니다. Prisys의 중개연구 플랫폼은NHP 약리학과학적으로 적절한 경우 PK/PD, 바이오마커 분석, 병리학 및 임상{0}}동등 영상을 통해 약물 분포와 약리학에 대한 보다 통합적인 해석을 지원합니다.

교훈은 간단합니다. 좋은 시험관 내 데이터가 필요하지만 이것이 좋은 생체 내 약리학을 보장하지는 않습니다. 가장 유익한 DMPK 전략은 분자 설계부터 실제 작용 부위까지 약물을 따릅니다.

분자 특성 → 생체 내 배열 → 관련 조직 노출 → 표적 참여 → PD → 효능 및 안전성

이 사슬을 이해하면 예상치 못한 생체 내 결과는 더 이상 '예측 실패'가 아니며 후보 최적화, 연구 설계 및 중개 의사결정을 안내할 수 있는 기계적 증거가 됩니다-.

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