資料

ライフサイエンスのためのアイソトープ測定機器（第四シリーズ）

蠻．加速器質量分析（AMS）の医薬品開発への応用――探索段階におけるヒトマスバランス試験――
宮岡貞次

Reprinted from
RADIOISOTOPES, Vol.54, No.2February 2005
Japan Radioisotope Association

http : //www.jrias.or.jp/

RADIOISOTOPES ，５４，４１‐４９（２００５）

資料

ライフサイエンスのためのアイソトープ測定機器（第四シリーズ）
蠻．加速器質量分析（AMS）の医薬品開発への応用――探索段階におけるヒトマスバランス試験――†
宮岡貞次
第一化学薬品株式会社 薬物動態研究所
１０３‐
００２７ 東京都中央区日本橋３‐１３‐５ 日本橋３１３ビル
Key Words：pharmaceutical development, clinical screening study, accelerator mass spectrometry,mass balance study, microdosing, carbon-１４規医薬品候補化合物の数が大幅に増えたにもか

１． は じ め にかわらず，承認申請品目が増加しない現実があ

最近，欧米では医薬品開発の探索段階（スクる。米国では，１９９６年から２００１年の５年間にリーニング段階）でヒトにおける薬物動態試験

研究開発費は約４０％ 増加したが，新薬承認数を実施し，それに基づき開発候補品を絞り込むは約５０％ 減少している４）。新規候補化合物が増方策が規制当局より提案されている。１９９７年，加するにもかかわらず承認申請品目がそれに連

米国 FDA は，単回投与の臨床試験であれば，動しない原因は，開発段階で中止に追い込まれ反復投与毒性試験を必要としない拡張型単回投る候補化合物が多いからである。
日本製薬工業会編集の DATA BOOK２０００５）

与毒性試験により認可する規制緩和を実施し１）た 。しかし，この運用に問題が生じたためスによれば，米国では候補化合物のうち臨床試験クリーニングを目的とした Phase１試験の認可段階へ進む確率は，約１００００分の１である。

２）

は間もなく中 止 さ れ た 。２００３年 EU は，「単非臨床試験段階から臨床試験段階へ進む確率は，回 Micro Dose 臨床試験に必要な非臨床安全性約５０分の１で，臨床試験段階から新薬承認ま試験に関する Position Paper」を布告し，低用での確率は，約５分の１である。臨床試験段階

量，単回投与に限定したスクリーニング目的のでの開発中止 は，
４５〜７２％ が Phase１試 験 段＊

３）Phase１試験 を公認した 。

階で起こり，この中止の理由の主なものは，薬このような規制当局の動向の背景には，最近物動態に基づくものである。したがって，Phaseの新薬開発にゲノム創薬関連手法が導入され新１段階での中止か継続かの判断には，薬物動態データが重要な役割を担っていると言わざるを†

Instruments for Radiation Measurement in LifeSciences盻. 蠻. Application of Accelerator Mass
Spectrometry for Drug Development ―― Human
Mass Balance Studies at Discovery Stage ――.
Teiji MIYAOKA : ADME/TOX Research Institute,
Daiichi Pure Chemicals Co, Ltd., 3-13-5, Nihombashi,
Chuo-ku, Tokyo 103-0027, Japan.

得ない６）。

＊（ １７ ）

Phase１試験：RI 標識した薬物（Hot，１４C 化合物）を用いた Phase１試験をヒト Hot 試験と定義する。
非 RI 標識化合物（Cold）を用いた Phase１試験を
ヒト Cold 試験と定義する。

42

RADIOISOTOPES

Vol．
５４，No．
２

図１ Conventional Hot 試験の実施タイミング

EU EMEA（The European Agency for the

降に実施することが従来多く試みられていた。

Evaluation of Medicinal Products）より提案さ

すなわち，患者での薬効が明らかとなった後，れた Position Paper では，スクリーニングを目

ヒトでのマスバランスデータや代謝物 Profile的として放射性物質（RI）を標識した薬物（Hotを確認することを主眼としたものであり，Hot化合物）を用い加速器質量分析法（Accelerator

試験データを利用した開発展開を目指したもの

Mass Spectrometry, AMS）やポジトロン断層

ではなかった。この場合，Phase２a 以降でヒ撮影法（Positron Emission Tomography, PET）

ト特有の代謝物が判明し，この代謝物の毒性をによる超高感度分析を推奨している。ここでは，再検討しなければならない事態も発生した（図探索段階におけるスクリーニングを目的とした

１）。このような事情を反映して，Phase１試験

ヒト Hot 試験を検証し，開発初期におけるヒ後のできるだけ早い時点で Conventional Hot

ト動態試験の意義について考察する。

試験を実施し，薬物動態データを取得することが試みられてきている。

２． 従来型開発におけるヒト Hot 試験＊＊

Cold の Phase１試 験 か ら Pharmacokinetic

従来から実施されている医薬品開発のメニュ（以下 PK と略す）データ，安全性データ等をーは，International Conference on Harmoniza-入手し，Conventional Hot 試験からマスバラン

tion（ICH）にて定められた定型の非臨床試験

スデータや代謝物 Profile データを入手するこ（ICH Topic M３）に始まり，Cold 化合物（非とにより，動物で取得済の毒性データ，Toxi-RI 標識化合物）を用 い た Phase１試 験，そ のcokinetic･ADME データ，代謝物データと比較結果を踏まえた Phase２a 試験へと進める。

し，動物とヒトでの種差の検討や動物で予想さ一方，Conventional Hot 試験は，Phase２a 以れる薬物の作用機序のヒトへの外挿が可能となる。動物からヒトまでの一貫したデータに基づ＊＊

ヒト Hot 試験：臨床投与量に基づき Micro Dose（１００µ g 以 下）投 与 の Phase１試 験（１４C 投 与 量数十 nCi/Body）を Micro Dose Hot 試験及び Conventional Dose（臨床用量に近い用量）投与の Phase
１試 験（１４C 投 与 量 約５０µ Ci/Body）を Conventional Hot 試験と定義する。

き開発計画を検証することが実施されつつある。
３． 開発初期における Micro Dose Hot 試験
２００３年１月に提案されたEU, EMEAのCommittee for Proprietary Medicinal Products（ １８ ）

Feb．
２００５

宮岡：加速器質量分析（AMS）の医薬品開発への応用

43

な規定により，探索段階における医薬品開発の促進，あるいはより有効な開発提案を行っている（図２）。この政策は，
１９９６年に米国 FDA が提案したスクリーニング試験の結果を踏まえ，EU における臨床試験市場確保に向けた米国に対抗した戦略的な色合いを強く出している。
Micro Dose Hot 試験の Protocol は，対応化合物，委託者事情によるがおおよその Protocol案と Conventional Hot 試験とを比較すると表１のようになる。
図２ 探索段階における Micro Dose ヒト Hot 試験

４． Micro Dose Hot 試験の目的（CPMP）による Position Paper３）によると Micro Dose Hot試験は，以下のようにまとめられる。

候補化合物の選択では，薬物動態特性が悪いものを排除して，良いものを拾い上げ次の開発ステージへ進ませることを目的とする。したが・目的−探索段階にある候補化合物あるいって，薬物の未変化体血中濃度が上がらないとは剤型の選択か上がり方が遅いものを確認することが要求さ・被験物質数−１種又は複数れる。また，この血漿，尿，糞試料を用い AMS・投与量−予想薬効用量の１／１００以下で分析することによりマスバランスデータや代及び１００ µg 以下謝物情報を入手することも可能である。候補化・投与−単回投与合物（Cold Phase１試験以前）段階でこの取捨・被験物質−非標識及び標識化合物選択ができる。

・分析法−AMS，PET 又は LC/MS/MS

Micro Dose Hot 試験における問題点・疑問点は，投与量が１００ µg 以下の微量である事でこの臨床試験は，予備的な Phase１試験としある。このような低用量での PK データが臨床て位置づけられているため，最小限の非臨床試用量にまで外挿可能なのかという疑問がある。

験で，投与用量を１００ µg 以下に抑えることに経口剤において溶解速度が律速となることが明

より被験者の安全性を確保している。このよう

らかな場合や First-Pass の代謝が飽和を受ける

表１ Micro Dose 及び Conventional Dose Hot 試験−Outline Protocol（ １９ ）

44

RADIOISOTOPES

Vol．
５４，No．
２6M

図３ ヒト Hot 試験−薬物動態データの入手タイミング

ような場合は，本試験は適切ではないとの意見てラフな予想に基づくものであるが，Microもある。また，その薬物の動態にトランスポー

Dose と Conventional Dose の試験を比較する

ターや，Protein Binding が関わる場合の外挿も範囲では，十分なものと思われる。Micro Dose

注意を払うべきである。

Hot 試験は，非臨床試験（図３）３か月，臨床種々の論議が交わされている現状であるが，試験データ入手（AMS 分析を含む）６か月をヒトの薬物動態情報（PK データ，マスバラン要し，データ入手には全体でおおよそ９か月のスデータ）を探索段階において入手できること時間を必要とする（臨床試験データは，より早は，開発の最終目標であるヒトでの薬効や安全く入手可能）。一方，Conventional Hot 試験は性を裏付ける基礎データを確認できる点で大変非臨床試験（図３）８か月，Cold Phase１試験意義深い。Micro Dose Hot 試験と Conventional

１８か月を要した後 Conventional Hot 試験に１０

Hot 試験を実施した場合，開発上の時間にどのか月を必要とする。全体でおおよそ３６か月がような差が生まれるかを試算し，それらがその必要となる。必要時間の差は，４倍（約２．
３年）

後の開発にどのような影響を及ぼすかを予想しで歴然としており Coldてみた（図３）。各試験に要する時間は，極め的な動態試験データを入手できる意義は大きい。

表２ Micro Dose ヒト Hot 試験−要求される非臨床試験データ（ ２０ ）

Phase１試験前に基本Feb．
２００５

宮岡：加速器質量分析（AMS）の医薬品開発への応用

45

・Data review and risk assessment

５． Micro Dose Hot 試験の実施に要求されQuality-Chemistry, Manufacture andる非臨床試験データ

Control

Micro Dose 及び Conventional Dose Hot 試験

Safety-Pharmacotoxicologyの実施のために必要な非臨床試験データの概要

Efficacy-Clinical experience

を表２にまとめた。Micro Dose Hot 試験のた・Clinical Trial Application（CTA）admini-

めの非臨床試験は，以下のようにまとめられる。

stration・Investigational Medicinal Product Dos-

拡張型単回投与毒性試験：（GLP 試験）

sier（IMPD）

・動物種−哺乳類１種

・Ethics Committee Application

・群数−対照群 １群及び最小毒性発現用・Post-submission support

量を含む十分な用量群

・Investigator s Brochure００・用量−予想薬効量の１／１００以下及び１µg 以下
・動物数−雌雄これらの書面のうち委託者側で作成する必要がある書面は，Investigator s Brochure のみであ信頼性が確保できる十分な数る。その他は，委託者より情報提供さえすれば，
原則 Inveresk 社がその書面作成をする。

・投与経路−静脈内投与と臨床予定経路

また，この新規のレギュレーションは，試験・試験期間−１４日。２日目に中間屠殺に使用される化合物の規格について次のように・剖検−切迫屠殺動物，死亡動物，２及び記載している。IMP（Investigational Medicinal

１４日の期間終了動物。全動物Product）の製造時は，GMP（Good Manufactur-・血液，血液生化学的検査，病理組織学的検査−２及び１４日の最小２回ing Practice）規格が要求されると記している。
この IMP の定義は，以下となっている。

・その他−入手可能な背景情報

Definition of IMP : a pharmaceutical form ofan active substance being tested or used as a

遺伝毒性試験：（GLP 試験）

reference in a clinical trial

・In vitro 突然変異試験（Ames 試験）

この Pharmaceutical Form とは，最終市販品

・In vitro 培養細胞を用いた染色体異常試験の形態と理解される。したがって，Micro Dose

代謝試験：In vitro 代謝試験

Hot 試験に使用する Hot 及び Cold 化合物は，Hot 化合物に関わる試験：

Non―GMP レベルの化合物で良いと理解される。

・アルビノラットを用いた分布・排泄試験

これらの Hot 及び Cold 化合物の分析証明書及（本試験を要求する Contract Research Or-びその分析方法に関わる書面は要求される。

ganization（CRO）もある）

また，GMP レギュレーションが要求されている項目として，いわゆる Formulation があ２００４年５月より EU Directive７）が発効しこのる。Micro Dose Hot 試験の場合，Hot と Cold

新 レ ギ ュ レ ー シ ョ ン に 基 づ い た Documenta-化合物を製剤化（カプセル化，静脈内投与剤型tion が要求されることとなった。例えば，英国

調整，経口投与液調整等）するプロセスは，GMPの CRO の Inveresk 社が Micro Dose Hot 試験のレギュレーション下で実施することが義務づを実施する際作成する資料は以下のとおりであけられ，その為のライセンスが必要である。こる。の Formulation プロセスは，臨床試験実施側・Regulatory Management（例えば，Inveresk 社）の責任で行うため，試（ ２１ ）

46

RADIOISOTOPES

Vol．
５４，No．
２

図 ４ ５，５０，５００µg 経口投与におけるヒト血漿中薬物濃度の Semi-log Plot
各投与量は、一定量の標識化合物５０nCi を添加した。各プロットは、直線的な用量相関を示している（文献８より引用。但し各用量の記号及びラインのみ変更した）

たフラクションも AMS で測定した。
５００ µg 投験委託者はそれを確認するのみでよい。

与群 は，LC/MS/MS にて Cold 分 析 も 実 施 し

６． 極微量の RI を用いたヒト Hot 試験のた。

実施例

３用量の log-linear plot（図４）は，用量相関Cラベルした α１A-adrenoreceptor antagonist

１４１４を示した。AMS と LC/MS/MS により算出し（ C―ARA）を６名の男性ボランティアにクロスた PK パ ラ メ ー タ ー の 比 較 で は，Cmax 及 び

オーバーで経口投与した８），９）。１４C―ARA（５０nCi０％ 高 く な っ た が，平 均
AUC０−inf が AMS で３あ る い は１．
８５kBq/body/dose）を 含 む ARAの半減期は良く一致した。AMS による Cmax 及を そ れ ぞ れ５，５０，５００ µg/body（５００ µg は，び AUC０−inf 値は用量に比例していた。血漿中薬効用量）投与した。血漿及び尿を投与後１６８の代謝プロファイルを AMS により求めた（図時間まで採取した。血漿中 １４C は除蛋白後 AMS５）。

で測定した。また，血漿を HPLC にて分画し抗がん活性を有する１４C ラベルした farnesyl

図５ 血漿中代謝物プロファイルの AMS 分析例（文献９より引用）
０．
０２dpm をカラムにインジェクションし分離後、AMS 分析を実施（ ２２ ）

Feb．
２００５

宮岡：加速器質量分析（AMS）の医薬品開発への応用47は，主に尿，糞中に排泄されそれぞれの平均回収率は，糞が７９．
８±１２．
９％，尿が１３．
７±６．
２％であった。AMS と LC/MS/MS 測定で得られた血漿，尿，糞の代謝プロファイルの比較は，良い相関が得られた（図６）。
喘息，鼻炎治療薬として使用されている Fluticasone propionate（GI１８１７７７１）を１４C ラベル（１２１Bq（３．
３nCi）/body/dose）
した １４C―GI１８１７７７１を 含 む GI１
８１７７７１２．
７mg/body を６名 の 男 性
ボランティアに経口投与し，マスバランスを調べた１１）。糞中に９９％ 以上が回収された。HPLCで分画後，代謝物プロファイルも検索した。
１４CラベルしたNew Molecular Entity（５０nCi/body）を４名の男性ボランティアに経口投与し，そのマスバランス及び代謝物プロファイル５％ 以下であった。血を調べた１２）。尿中排泄は，
漿及び糞中の代謝物 Profile を HPLC 分離後，液体シンチレーションカウンタ及び AMS で調２dpm/mL で１２０時べた。Cmax の平均濃度は，間後に Cmax の１/１０の濃度となった。
７． お わ り に
従来 RI 標識化合物を用いたヒト動態試験は，Phase１あるいは２a の臨床試験以降に実施し
図６ AMS 分析による HPLC 代謝物プロファイル（文献１０より引用）
A：尿 β -glucuronidase 処理分析
B：糞 MeOH 抽出液分析
C：血漿 β -glucuronidase 処理分析ていたが，AMS や PET などの RI の超高感度分析機器の発達により医薬品開発の探索段階においてヒト動態情報を入手できるようになった。
Micro Dose Hot 試験が EU 当局により提案されている。EU 当局は，探索段階での候補化合物の選択の為，PK データを入手し化合物の選択に役立てることを主目的としているが，極微

１４transferase阻害薬 C-labeled（B）
６- ［amino（４-chlo-量の RI 化合物（約５０nCi/Body レベル）を用rophenyl）（１-methyl-１H -imidazol-５-yl）methyl］-

いたとしてもマスバランスや代謝物のプロファ

４（- ３-chlorophenyl）-１-methyl-２（１H ）-quinolinone

イルを検討することは可能である。極めて小規

１４―R１１５７７７）を４名の男性ボランティアに（［ C］

模の非臨床試験により探索段階でのヒトの PK経口投与し，そのマスバランス及び代謝プロファデータやマスバランスあるいは代謝プロファイ

イ ル を 調 べ た１０）。１４C―R１１５７７７（５０nCi/body/ルデータが入手できることが Micro Dose Hotdose，２５．
４Bq/mg あるいは６８７pCi/mg）を含試験の最大の魅力である。
Micro Dose による微量の投与量（１００ µg 以む R１
１５７７７５０mg/body を投与した。血漿，尿，１４糞を定められた時間に採取した。 C―R１１５７７７下）でのヒト動態の評価に疑問を抱く場合，そ（ ２３ ）

48

RADIOISOTOPES

Vol．
５４，No．
２の投与量を臨床用量近くまで上げ極微量の RIーマ 薬物動態研究所 主任研究員 山田一磨呂を投与する試験も可能である。いわば Micro氏に深謝します。

Dose と Cold Phase１試 験 の 中 間 的 な 試 験 で

文Cold Phase１試験前に実施し，開発の是非をよ献り正確に判断するような考え方もある。探索段

１）Single dose acute toxicity testing for pharmaceu-

階でのヒト動態データを開発ステージにどのよticals. Revised guidance, Availability, Notice,Federal Register, Aug.26, 43933-43935（1996）

うに活用するかは，各社の開発ポリシーによるところが大きいが，少なくともヒト動態データをどの開発段階で取り，どのように開発に活か

２）馬屋原宏，
Screening Phase 1 試験と FDA 型単回投与試験，薬物動態，
14, 243-259（1999）
３）Position paper on the non-clinical safety studies

すかの選択肢は広がり，時間と費用を睨んだよto support clinical trials with a single microdose.

り効率的な開発計画が可能となりつつある。

The European Agency for Evaluation for Medical Products Evaluation of Medicines for Human

一方，国内におけるヒト動態試験の実施に関Use, CPMP/SWP/2599/02, London, 23, January

する論議は，薬物動態学会を中心としてかなり（2003）深まりつつあるが，その進捗は期待を満足させるレベルではない１３）。現状国内でのヒト Hot 試４）Bolton, B. M. and DeGergorio, T., Trends in development cycles, Nature Rev. Drug Disc., 1, 335-

験の実施が不可能な状況であるため，その実施には海外 CRO を利用せざるを得ない。

336（2002）
５）「開発段階別化合物数と承認取得数（日本）」及び弊社は，これまで英国の CRO である Inverek「ス テ ー ジ 別 新 薬 開 発 成 功 率（米 国）」，
DATA

Research との業務提携によりヒト Hot 試験をBOOK 2000 日本製薬工業協会編集, 1-42, 及び 2-実施してきた経験を活かし Micro Dose Hot 試22（2000）

験においても同様に実施できる。また，AMS６）Monro, A. and Mehta, D., Are single-dose toxicology studies in animals adequate to support sin-測定においては，加速器分析研究所（福島県白gle doses of a new drug in humans?, Clin. Phar-河市）と提携し AMS 測定をする体制を確立し

macol. Ter., 59, 258-264（1996）ている。これらにより Micro Dose Hot 試験を

７）Directive 2001/20/EC of the European Parlia-

含むヒト Hot 試験及びその代謝物分析試験やment and of the Council of 4 April 2001, Official

RI 化合物合成等についてより良いサービスを

Journal of European Communities, 121/34-44, 1.5.
2001（2001）提供することが可能となっている。
EU，米国を中心とした大手製薬企業は，Mi-８）Williams, P., Zannikos, P., Weaner, I., Stubbs, R. J.,
Van Marle, S. P., Garner, R. C. and Hutchison, J.,

cro Dose Hot 試験を実施しつつあるが昨年位かAccelerator mass spectrometry（AMS）
and mi-

らその実施スピードが相当上がっているとの情

crodosing to evaluate the clinical pharmacoki-

報も入って来ている。本試験の本格的な有用性

netics（PK）of a new agent, Clin. Pharmacol. Ther.,71, 75（2002）

あるいは問題点の検証は，これからの実施例を待つ必要があるが，ヒトデータをより早くより

９）Lappin, G. and Garner, R. C., Big physics, small
doses : the use of AMS and PET in human mi-

効率的に入手するニーズは強くなるばかりであcrodosing of development drugs, Nature Rev.

る。

Drug Disc., 2, 233-240（2003）

謝１０）Garner, R. C., Goris, I., Laenen, A. A. E., Van-辞houtte, E., Meuldermans, W., Gregory, S., Garner,

本稿を作成するにあたりご助言とご指導を頂いたオフィス野口 NGCA 代表

野口英世氏（加速器分析研究所 最高顧問）及び三菱ウェルファ（ ２４ ）J. V., Leong, D., Whattam, M., Calam, A. and Snel,
C. A. W., Evaluation of accelerator mass spectrometry in a human mass balance and pharma-

Feb．
２００５

宮岡：加速器質量分析（AMS）の医薬品開発への応用

49

cokinetics study-experience with 14C-labeled（B）-technique, Xenobiotica, 31, 619-632（2001）

6-[amino（4-chlorophenyl）（1-methyl-1-H -imidazol

１２）Dain, J., Warsheski, J., Garner, R. C. and Fisher,-5-yl）methyl]-4-（3-chlorophenyl）-1-methyl-2（ 1V., Low dose ADME studies using 14C-isotopes :H）-quinolinone（R115777）, a farnesyl transferase

application to early drug development, Drug Me-inhibitor, Drug Metab. Disps., 30, 823-829（2002）

tab. Rev., 32（sup 2）, 148（2000）

１１）Young, G., Ellis, W., Ayrton, J., Hussey, E. and１３）馬 屋 原宏,「単 回 microdosing 臨 床 試 験」
（EUAdamkiewicz, B., Accelerator mass spectrome-型スクリーニング Phase 1 試験）とその実施のたtry（AMS）: recent experience of its use in a

めの非臨床安全性試験, 臨床評価 別刷, 31, 331-

clinical study and the potential future of the350（2004）（ ２５ ）