in vivoとin vitroによる統合的な医薬品評価と今後の展望
国立医薬品食品衛生研究所

1．はじめに最近、医薬品や化学物質の評価において代替法の動きが国際的に加速しており、New Approach
Methodologies（NAM）やFDA近代化法2.0などが非常に話題であ

薬理部

A）

諫田
動物試験
ヒト細胞試験

基礎研究
２～３年

非臨床試験
３～５年

ヒト試験
第1相, 第2相, 第3相
臨床試験
３～７年

泰成

新薬
申請承認
１～２年

市販後調査
４～１０年

確率： 1/30,000
B）る。筆者は日本、海外の薬理学会と代替法学会の理事をそれぞれ務めて深く関わっていることから、心臓安全性を具体的な事例に挙げながらレギュラトリーの考え方や今後の展望を述べたい。なお、組織としての考え方ではない

新しい科学技術（NAM)

橋渡し

図１ NAMによる医薬品プロセスの改革(A) 医薬品の開発プロセス(B) 新しい科学技術（NAM) とレギュラトリーサイエンスの橋渡しことを申し添える。

イエンスは「科学技術の成果を人

2．レギュラトリーサイエンス

根拠に基づく的確な予測、評価、医薬品の開発プロセスは、図1Aに示すように、候補化合物を探索したあと、動物や細胞で化合物の薬理作用や毒性、臨床試験でヒトにおける有効性や安全性などを調べて承認され、市販後調査によるフォローアップという流れである。
「リスク」と「ベネフィット」のバランスのもと、医薬品の品質、有効性、安全性を評価する必要がある。このような考え方はレギュラトリーサイエンス（規制科学）と呼ばれ、1987年に国立衛生試験所（現 国立衛研）の副所長でおられた内山充博士によって初めて提唱された。その後、第4期科学技術基本計画（2011年）において、レギュラトリーサ

品質、安全性、有効性要がある。と社会に役立てることを目的に、
3．New Approach

判断を行い、科学技術の成果を人Methodologiesの国際動向と社会との調和の上で最も望までは、新たな医薬品を患者さんしい姿に調整するための科学」でに一刻も早く届けるためには、一あると定義され、内閣府の健康・体何が必要だろうか？医薬品の医療戦略にも国の責務であるこ

成功確率が下がり、研究開発のコとが明記された。

ストが高騰していることが報告

また、ここ数年、新型コロナウされている中で、創薬プロセスのイルス感染症のパンデミックが変革が必要である。また、現在の発生し、革新的なmRNAワクチ試験法は国際的に運用されて大ンの有効性や安全性に関して広きな問題がおきていないと考えく議論され、ますますレギュラトられるが、臨床試験や市販後に予リーサイエンスの重要性が増し測できない有害事象が懸念されていると考えられる。米国食品

ることなどから、さらにヒトにお医薬品局（FDA）や欧州医薬品庁

ける予測性を向上する余地があ（EMA）など海外の規制当局でもる。

レギュラトリーサイエンスの推これらの問題解決のため、最進が記載されており、まさにグ近、新しいアプローチや方法論ローバルに連携して取り組む必（New Approach Methodologies ;LABIO 21 JAN. 20245NAM）を活用してヒトにおけるて い る 。 図 2 に 示 す よ う に 、こンが相次ぎ、筆者も日本における医薬品の作用をより正確に予測れまで以上に動物実験の3Rs

代替法の現状と今後の方向性をできるようなモデルの開発や議原則（Reduction、Refinement、講演する機会をいただいた。

論が世界的に盛んである（図1B）。

Replacement）を推進して、細胞このようにNAMのスローガン

NAMとして、in vitro、in silico、人を用いるアッセイ、ヒト細胞をのもと国際的な代替法の議論が工知能（AI）など様々なアプローチップ上で培養しヒト生体機能進められているが、すべての動物チが検討されており、最先端のイを模倣する臓器チップ、AIなどの実験をin vitroやin silicoに置き換

ノベーションを医薬品審査の出代替法を推奨している2, 3）。またえるのは現実的であろうか？そ口に反映させることが期待され

EMAはInnovation Task ForceなもそもNAMを使用する際、ヒトる1）。

どを通じて、3Rs原則に基づいたにおける医薬品の投与量やヒト国際的な動向として、FDAはNAMの開発や実施を促進しておの予測性などどこまで担保でき

2017年にPredictive Toxicology

り、欧米を中心に動物実験代替法るのか懸念されており、さらに議Roadmapを公表し、2019年に代の流れが加速している。さらに、論を行う必要がある。

替法ワーキンググループを発足

2023年6月に米国NPO法人である

して情報取集を行い、2021年に環境保健科学研究所（HESI）とイ

米国における動物実験代替法

ギリス代替法センタ―（NC3Rs）

筆者らは、NAMとしてヒトiPSに関する文書を公開した。2022

によりジョイント会議が開催さ細胞を用いて新たな安全性薬理

年末には、医薬品開発に動物実れ、NAMの定義や今後の方向性試験法を開発してICHガイドライ

験 が 必 須 で は な い と す る F DAなどが議論され、筆者もパネリスンまで到達したので、NAMの事

Modernization Act2.0（FDA近トとして参加した。2023年8月に例としてご紹介したい。

代化法2.0）にバイデン大統領がカナダで開催された国際代替法

医薬品に関する試験は、医薬品サインして、非常に話題となっ学会WC12でもNAMのセッショ規制調和国際会議（以下、ICH）の4．医薬品の安全性薬理試験ガイドラインとして記載されている。その中で、安全性薬理試験
は、被験物質の潜在的な望ましく動物実験ない薬力学的作用を検討する試

ヒト細胞オルガノイド

臓器チップ

AI/インシリコ

図2 FDA近代化法2.0の考え方
医薬品開発に必ずしも動物実験が必須でないとされ、NAM（ヒト細胞、臓器チップ、AIインシリコなど）の利用が推奨されている（文献3より改変）。

呼吸器系）に対して重篤な急性作用を引き起こさないのかを判断する試験である（ICH S7A安全年6月21日）。
特に、心室再分極遅延（QT間研究

毒性作用機構、バイオマーカーの同定など

開発

標 準 化 試 験 法 の バ イ オマ ー カ ー と し て 組 み 入 れ

ク評価は重要な課題であり、コ小グループによるプロトコールの検証

アバッテリー試験として動物をバリデーション

再現性および信頼性の確認、技術移転性

用 い て 血 圧 、心 拍 数 、心 電 図 に

第三者評価

バリデーション結果の第三者評価

in vivo試験法、心筋細胞の再分

行政的な受入行政上の承認

極遅延に対する影響を評価する

プレバリデーション

履行

6な臓器（心血管系、中枢神経系、性薬理試験ガイドライン、平成13

図２ FDA近代化法2.0の考え方
新規試験法の必要性
新規試験法
医薬品開発に必ずしも動物実験が必須でないとされ、NAM（ヒト細胞、臓器チップ、AI・インシリコなど）の利用が推奨されている（文献3より改変）。

図3

験として定義され、医薬品が主要行政官や利用者による新規試験法の利用新たな試験法ができるまでのプロセス

図3 新たな試験法ができるまでのプロセス
LABIO 21 JAN. 2024

隔延長）および不整脈の発生リス対する医薬品の影響を評価するin vitro試験法を組み合わせることにより、統合的に心臓安全性リin vivoとin vitroによる統合的な医薬品評価と今後の展望スクを判断する内容である。1990

製したヒトiPS細胞由来心筋細胞

ドラインのQ&Aに収載された年代から2000年初めにかけて致（以下、ヒトiPS心筋）が利用でき（「QT/QTc間隔の延長と催不整死的な薬物誘発性多形成心室性るのではないか、と期待された。

脈作用の潜在的可能性に関する頻脈（Torsade de Pointes; TdP）

筆者らは、新たな試験法を作るプ臨床的及び非臨床的評価」に関すが多数報告され、テルフェナジロセスに従って（図3）、医薬品のるQ&A、令和4年7月22日発出）。

ン、アステミゾール、シサプリド

不整脈発生リスクを予測する評

さらに最近、FDAの審査においなどの医薬品が市場から撤退し価法の開発と標準化に取り組んて、実際にヒトiPS心筋が不整脈た。その後、医薬品の心室再分極だ。

発生リスクに利用されているこおよび不整脈発生リスクに及ぼ

国立衛研が中心となりオールとが報告された9）。今後、ヒトiPSす影響が活発に研究され、TdPはジャパンのコンソーシアムJapan心筋の試験法を運用しながら、さ心筋細胞に発現するヒト遅延整iPS Cardiac Safety Assessment

らに予測性や有用性の理解を深流性カリウムイオンチャネル遺（JiCSA）を組織化して、ヒトiPSめ、必要に応じて見直すことに伝子hERG（human ether-a-go-go

心筋の電気活動を多点電極アなると考えられる。しかし、ヒト

related gene）を阻害することがレイ（Multi Electrode Array ;iPS心筋は心臓に対する直接作用主な原因であること、また、QT間MEA）システムにより測定し、を調べるため、間接的な心毒性作隔延長がTdPのサロゲートマー

QT間隔延長とそれに伴う不用や薬物代謝の影響などは評価カーになることが明らかになり、整脈リスクの新たな評価法をできないので、適用限界に注意す「ヒト用医薬品の心室再分極遅延開発した 4, 5）。また、 FDAらにる必要がある。また、抗体医薬や（QT間隔延長）の潜在的可能性によるComprehensive in vitro

核酸医薬など新たなモダリティ関する非臨床的評価」（ ICH S7B

Proarrhythmia Assay（CiPA）の（カテゴリー）の医薬品に対するガイドライン、平成21年10月23

国際検証試験に参加して、ヒト利用可能性についても議論が進日）および「非抗不整脈薬におけiPS心筋を用いた催不整脈リスクめられている。

るQT/QTc間隔の延長と催不整評価法の再現性や予測性を明ら脈作用の潜在的可能性に関するかにすることに成功した6）。さら臨床的評価」（ICH E14ガイドライに、国際検証試験のメンバーによラクティスン、平成21年10月23日）が厚生労

り、ヒトiPS心筋を用いた催不整質の高い安全性薬理試験法を働省より通知された。

脈リスク評価法のベストプラク

実 施 する た め ヒ トi PS心 筋のベティスを作製した7）。

ストプラクティスと並行して、in現在のICH S7ガイドラインは6．in vivo QT試験のベストプ一定の成功を収めて、致死的不整以 上 の 成 果 に よ り 、図 4 に 示

vivo QT試験のベストプラクティ

脈TdPの発生リスクを回避できすような心臓安全性リスクの考スも議論された。ヒトにおける化ている。しかし、
hERG試験法の感え方が整理され 8）、ICH合物の安全性予測のために十分

S7Bガイ

度が高すぎて、有用な医薬品候補化合物が脱落していることなどの問題点が指摘されてきた。
5．ヒトiPS細胞由来心筋細胞にE-4031（陽性対照）

よる催不整脈リスク評価の開発と標準化
ヒトと動物で心筋に発現するイオンチャネルが異なるため、臨床における心毒性の予測性向上

ヒトiPS心筋の観点から、NAMとして「ヒト細胞」すなわちヒトiPS細胞から作図4 QT間隔延長の統合的リスク評価
図４ QT間隔延長の統合的リスク評価
各イオンチャネル、ヒトiPS心筋等の利用による統合的なリスク評価（文献7より改変）

各イオンチャネル、ヒトiPS心筋等の利用による統合的なリスク評価（文献7より改変）
LABIO 21 JAN. 20247な動物を実験に供しなければな延長の評価が可能であることがで有効な医薬品の開発促進に貢らないが、その一方で使用する動示唆された11）。

献し、患者さんに還元できるよう物数を必要最小限に抑える必要

一方、性差や個人差などは現在があるため、綿密な試験デザインの非臨床試験ではカバーされてが求められる。

いない。これまでone-size-fits-all

引用文献

具体的には、安全性薬理試験おの考え方であったが、すべての患よび非げっ歯類の毒性試験は同者に副作用が認められるわけで一の動物種を使用して心血管系はないので、今後は患者の層別化の薬力学的作用と心臓に対するなどが求められる2）。またAIや機器質的作用を理解すること、血中械学習などを利用して、さらに精濃度を測定して臨床試験におけ度を高めることも期待される

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る最大血中濃度（Cmax）をカバーする十分な濃度で実施すること、

8．今後の展望

覚醒自由行動下のテレメトリー

本原稿では、ヒトiPS細胞を活機器を装着した動物を使用する用した薬理評価法の事例を紹介

が心拍数の変化・バイオアベイしながら、医薬品開発における動ラビリティの限界などに対応す物実験代替法の動向と展望を概るために麻酔下等も利用可能で説した。

あることなどがあげられる。

創薬において国際的にin vitro、また、不整脈発生リスク評価とin silicoなど先進的な代替法試験は異なるが、最近、FDAから血圧の流れが加速しており、心臓安のガイダンス案が示された10）。医

全性以外にも、神経毒性、肝障害

薬品による血圧の上昇が臨床でなどを含めて全身的な毒性を理は死亡率につながる懸念がある解する必要がある。そのためヒため、非臨床試験で血圧を十分にト細胞などNAMの活用により医考慮する必要があるとの内容で

薬品効率の向上や被験者の有効あり、in vitroでは対応が難しいと性・安全性の確保、審査の迅速化考えられる。などが促進できることが期待さ以上のように、統合的な心毒れる。しかしながら、NAMと出口性評価に向けて、in vitro試験とinとなる医薬品審査の間にはまだvivo試験を適切に実施し、統合的大きなギャップがある。現時点でなリスク判断を行う必要があるは、すべての動物実験を置き替えと考えられる。

るわけではなく、特定の使用目的（Context of Use）に対してNAM7．臨床の心電図を利用すると考えられ、産官学で医 薬 品 に よ る QT 間 隔 延 長 の連携しながら、具体的な活用方法評価に関する臨床研究として、5を考える必要がある。また、海外

種 類 の QT 延 長 の 陽 性 対 照 化 合の規制当局とのハーモナイゼー物と1種類の陰性対照化合物を用ションも大事な視点であり、日本

いたIQ-CSRC prospective earlyからも積極的に考え方を発信しphase 1 studyが実施され、小規て国際調和を図る必要がある。

模な試験でも入念な心電図の解今後も、国内外で密に連携しな析を実施することによりQT間隔がら新たな評価法を構築し、安全8LABIO 21 JAN. 2024

取り組んでいきたい。

謝辞
本稿の執筆の機会を与えていただき、関係者の皆様に深く御礼申し上げます。本研究は, AMED
医薬品等規制調和・評価研究事業「ヒトiPS細胞由来心筋細胞を用いた抗がん剤の心毒性評価法の開発と国際標準化」（JP21mk0101189）、文部科学省科学研究費補助金・基盤研究（B）「成熟したヒトiPS細胞由来心筋細胞の開発と創薬への展開」（21H02634）などのサポートにより実施され、多くの方々との共同研究の成果によるものです。この場を借りて厚く御礼申し上げます。
利益相反
開示すべき利益相反はない。
（日動協ホームページ、LABIO21
カラーの資料の欄を参照）