［医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス，PMDRS，46（8），523 〜 527（2015）］

SERIES

核酸医薬の非臨床安全性を考える（3 ）核酸医薬品に由来する代謝物の評価
ICH S6 対応研究班＊1

Considerations on the Preclinical Safety Assessment of Metabolites of Chemical Moiety of
Oligonucleotide Therapeutics
Working Group for the ICH S6 & Related Issues＊1

コンジュゲート化など，血中動態や組織移行性の改善を目

1. はじめに1）

指した様々な化学修飾が試みられています ．このようにオリゴヌクレオチド製剤（核酸医薬品）は，標的分子の様々な化学修飾を受けた核酸医薬品は，未変化体のまま，転写や翻訳といった，遺伝子発現の制御を標的とすること又はより低分子の様々な代謝物となって生体内に分布したから極めて特異性の高い治療薬となりうる反面，生体内で後，排泄されるものと考えられます．

はヌクレアーゼによる分解を受けやすく，局所投与でない

生体内で核酸医薬品が代謝物に変化する過程としては，限り標的部位（細胞／組織／臓器）への送達性が低いこと

ヌクレアーゼによる分解と，それ以外の例えば肝酵素によが課題とされてきました．このため，現在開発中の多くのる代謝などが考えられます．核酸成分がヌクレアーゼで分

核酸医薬品では，ヌクレオシドやリン酸ジエステル結合部解されてより短い核酸配列や単一の核酸になることは，バ分への修飾，更に他分子（ペプチド，糖，PEG など）とのイオ医薬品がペプチダーゼでアミノ酸に分解されることと＊1

平成 27 年度日本医療研究開発機構研究費（医薬品等規制調和・評価研究事業）「医薬品の安全性および品質確保のための医薬品規制に係る国際調和の推進に関する研究」（研究代表者：西川秋佳）の分担研究「S6：バイオ／核酸医薬品の安全性に関する研究」＊2＊3
研究班（ICH S6 対応研究班），研究分担者：平林 容子（Yoko Hirabayashi） ，協力研究者：真木 一茂（Kazushige Maki） ，
＊3
＊3
＊4＊5
笛木 修（Osamu Fueki） ，松本 峰男（Mineo Matsumoto） ，渡部 一人（Kazuto Watanabe） ，木下 潔（Kiyoshi Kinoshita） ，＊6＊7＊8
中澤 隆弘（Takahiro Nakazawa） ，小比賀 聡（Satoshi Obika） ，荒戸 照世（Teruyo Arato） ，オブザーバー：小野寺 博志＊3＊3（Hiroshi Onodera） ，篠田 和俊（Kazutoshi Shinoda）＊2
国立医薬品食品衛生研究所 東京都世田谷区上用賀 1 18 1（〒 158 8501）
National Institute of Health Sciences，1 18 1 Kamiyohga，Setagayaku，Tokyo 158 8501，Japan＊3
独立行政法人医薬品医療機器総合機構 東京都千代田区霞が関 3 3 2 新霞ヶ関ビル（〒 100 0013）
Pharmaceuticals and Medical Devices Agency（PMDA），Shin Kasumigaseki Building，3 3 2 Kasumigaseki，Chiyodaku，Tokyo 100 0013，Japan＊4
中外製薬株式会社 静岡県御殿場市駒門 1 135（〒 412 8513）
Chugai Pharmaceutical Co.，Ltd.，1 135 Komakado，Gotenbashi，Shizuoka 412 8513，Japan＊5
MSD 株式会社 東京都千代田区九段北 1 13 12 北の丸スクエア（〒 102 8667）
MSD KK.，Kitanomaru Square，1 13 12，Kudan Kita，Chiyodaku，Tokyo 102 8667，Japan＊6
アンジェス MG 株式会社 大阪府茨木市彩都あさぎ 7 7 15 彩都バイオインキュベータ 4 階（〒 567 0085）
AnGes MG，Inc.，4F，Saito Bio Incubator，7 7 15，Saito‒asagi，Ibaraki，Osaka，567 0085，Japan＊7大阪大学大学院薬学研究科 大阪府吹田市山田丘 1 6（〒 565 0871）
Graduate School of Pharmaceutical Sciences，Osaka University，1 6 Yamadaoka，Suitashi，Osaka 565 0871，Japan＊8
北海道大学大学院医学研究科 札幌市北区北 15 条西 7 丁目（〒 060 8638）
Graduate School of Medicine，Hokkaido University，Kita 15，Nishi 7，Kita ku，Sapporo 060 8638，Japan

Pharmaceutical and Medical Device Regulatory ScienceVol. 46 No. 8（2015）523

［ICH S6 対応研究班：核酸医薬品に由来する代謝物の評価］

類似しています．天然型の核酸成分からなる代謝物であれ（Fig. 1）
．また，標的と類似した配列に核酸医薬品がクロば，最終的には単一の核酸となって再取込・再利用される

スハイブリダイズして，標的以外の分子を介した意図しなものと考えられます．他方，化学修飾された核酸がヌクレい毒性が発現することも考えられます（狭義のオフター

アーゼで分解され，単一の非天然型核酸となった場合，ヒゲット毒性）．
核酸成分由来の代謝物における配列長は，親化合物の配トの DNA/RNA に取り込まれたり代謝拮抗作用を有する
2）可能性も否定できません ．また，化学修飾部分がヌクレ列より短いことから，理論的にはハイブリダイゼーションアーゼによるものとは異なる代謝を受けた場合，その代謝可能な配列数が親化合物より増えることになります．しか物が想定外の影響を引き起こす可能性も考えられます．

し，核酸医薬品における核酸配列の長さは，標的となる配このように，核酸医薬品の化学修飾部分を含む代謝物の列に対して適切な結合親和性と配列特異性を有し，薬効を毒性について，現時点では知識や経験の蓄積が十分ではあ発現できるように最適化されているため，多くの場合，単りません．しかし，このような毒性の多くは，従来の低分一のミスマッチでさえ薬理作用が減弱し，二つ以上のミス子化学合成医薬品の代謝物の毒性と同じように，通常のマッチではその作用がほとんど又は完全に欠損する程度に

in vitro /in vivo 毒性試験により検出が可能と考えられままで減弱するとされています ．したがって，親化合物のす．核酸医薬品の代謝物のヒトに対する配列特異的な毒性断片である核酸成分由来代謝物では，配列が短くなると相は試験動物で検出することはできませんが，その場合にも補鎖に対する結合親和性が低下することで，ハイブリダイ

核酸医薬品ならではの予測手法を活用することにより，毒ゼーションによるオンターゲット毒性（過剰な薬理作用）性を予測することが可能な場合があると考えられます．

やクロスハイブリダイゼーションによる狭義のオフター3）

本稿では，核酸医薬品及びその代謝物による毒性を，「ハゲット毒性の生じる可能性は，親化合物である核酸医薬品イブリダイゼーション」，「核酸の性質」などをキーワードのそれらと比較して，低いものと考えられます．

として便宜的に分類し，更に，核酸医薬品及びその代謝物

なお，これまでオリゴヌクレオチド製剤において，明確による毒性を予測するための種々の方法について，現時点なオンターゲット毒性に加えてクロスハイブリダイゼーで考えておくべきポイントを整理してみました．

ションに起因する狭義のオフターゲット毒性が臨床でみら4）れた報告がないことから ，これら薬剤の代謝物によるクロスハイブリダイゼーションに起因する毒性も検出されて2. ハイブリダイゼーションによる毒性いないものと考えられます．その理由として，親化合物に多くの核酸医薬品の薬効は，標的となる核酸配列にハイよる意図しないクロスハイブリダイゼーションは，in silicoブリダイズすることにより発現します（アプタマーを除解析（データベース検索による解析）及びヒト由来試料を用く）．しかし，標的となる核酸配列にハイブリダイズしていた in vitro 系でのマイクロアレイ解析などにより予測可生じる作用が想定以上に強いと，過剰な薬理作用となって能であることから，スクリーニングの段階で懸念のある配毒性が発現する可能性があります（オンターゲット毒性）列が除外されているためではないかと考察されています．

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医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス•••••ঽேඊႵ௺峘ඵౕଓ৬峘ણਙ৲ഷ৵ഝ੖૘ຩ嵣Ⴒ峑峘෼ਙಉ఺峝崺崰崚崶嵈峢峘ੌ峩੢峩 峔峓崒崽崧嵤崚崫崰෼ਙ

核酸医薬品による毒性の分類

Vol. 46 No. 8（2015）৲৾੟ସ峕କ౤ 峔峓［ICH S6 対応研究班：核酸医薬品に由来する代謝物の評価］

3.

核酸医薬品ではヌクレアーゼに対する抵抗性を考慮し核酸の性質に由来する毒性た化学修飾が行われていますが，単一又はごく短いヌクレ核酸の性質すなわち核酸分子特有の構造や物理化学的オシドに分解されることで生成する修飾ヌクレオシドによ特性により惹起される毒性として，Toll 様受容体（Tollる毒性は考慮する必要があります．更にこれらの修飾ヌク

5）like receptor：TLR）を介した自然免疫系の活性化 ，血レオシドがヒト DNA/RNA に非特異的に取り込まれ，何漿蛋白の結合に起因する急性・一過性変化（活性化部分トらかの影響を及ぼす可能性についても否定できません．こ6）

ロンボプラスチン時間（aPTT）延長など），補体活性化，れらの懸念については，5 章で述べるように，in vitro や血小板数減少，高濃度分布臓器（肝臓，腎臓など）での影

ex vivo の試験系でその影響を予測することができると考7）．核酸成分に由来する響などが知られています （Fig. 1）

えられます．

代謝物によってもこれらの毒性が生じる可能性があります
が，核酸医薬品の代謝物による毒性は，親化合物の毒性評価時に併せて検討することが可能と考えます．なお，免疫4.

核酸の性質に由来しない毒性系の活性化や肝毒性並びに血小板減少などはヒト以外の霊

化学修飾を受けた核酸医薬品においても，ヌクレアーゼ長類（non human primate，以下 NHP）よりげっ歯類で強以外の代謝（例えば肝代謝）により代謝物が生じることも8）®

くみられるとされており ，また，Kynamro（Mipomersen考えられます．ヒト及び動物の in vitro 肝臓試料と共に核sodium）ではマウスのほうがカニクイザルより腎毒性が弱酸医薬品をインキュベーションし，代謝物プロファイルの9）いなど ，核酸医薬品による毒性プロファイルには種差が類似が認められれば，低分子化合物と同様，その動物を用認められており，これらの副作用のヒトへの外挿には注意いた親化合物の毒性試験と併せて代謝物の安全性も評価でが必要です．

きると考えます（Fig. 2）．

核酸成分に由来する毒性変化は，従来の一般毒性試験な体内での安定性や標的への送達性を高めるため他分子どで捕捉することが可能です．その変化が親化合物に起因（ペプチド，糖，PEG など）とのコンジュゲート構造を有するものか，それとも代謝物に起因するものかの判別は困する核酸医薬品については，付加分子及びその代謝物の安難ですが，重篤な毒性を認めた際には種差に注意しながら全性を考察する必要があると考えます．入手可能な情報がその発現メカニズムを追究することにより，ヒトでの安全あればそれを有効活用すべきですが，付加分子が新規物質性確保に向けたリスクコミュニケーションに重要な情報がであるなどの理由から背景情報がない又は極めて乏しい場得られることもあると考えられます．

合には，適切な方法で付加分子単体での安全性を確認して໭ଝ峘崒崽崧嵤崚崫崰෼ਙ崒嵛崧嵤崚崫崰෼ਙ•崷崌崾嵒崨崌崤嵤崟嵏嵛峕କ౤崒崽崧嵤崚崫崰෼ਙ••ர‫ྼق‬峙ଦഔ‫્ك‬౮ਙ岬峴崷崌崾嵒崨崌崤嵤崟嵏嵛峕କ౤峁峔岮৲৾ఊ෪峔峓ற෷ਛীਰਗ峕କ౤ர‫ྼق‬峙ଦഔ‫્ك‬౮ਙ峔峁৿੟峑峘ਫ਼ল峘૭౯峼ਖ਼૵¾ ਫ਼ল岶૭ચజਟ஑峘ƌƑŃƙƌƗƕƒŒƌƑŃƙƌƙƒ෼ਙ૥ୡ¾ ਫ਼ল岶൑୔৫৅崡崮嵤崠峕ૢ峂峐ిજ峔෼ਙ૥ୡ峼ৰ઱
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Fig. 2

核酸医薬品及びその代謝物によるヒト副作用発現の予測

Pharmaceutical and Medical Device Regulatory ScienceVol. 46 No. 8（2015）525

［ICH S6 対応研究班：核酸医薬品に由来する代謝物の評価］おく必要があると考えます．

腎臓が主要な標的臓器ですが，ヌクレアーゼ以外による代謝はみられないと推測されました．このような試験結果は，臨床試験実施時のモニタリングや副作用の軽減策などのリ

5. 代謝物の安全性評価

スクコミュニケーションに有用な情報を提供できるものと

通常，核酸医薬品の標的はヒトの塩基配列であるため，考えられます．なお，第一世代のオリゴヌクレオチド塩基配列とその配列に結合することで誘導される機能と（phosphorothioate oligodexynucleotide）と第二世代のオが，ヒトと実験動物で完全又はほぼ完全に一致する場合にリゴヌクレオチド（2ʼ MOE 修飾）では，共に，マウス及は，当該動物においてハイブリダイゼーションに起因するび NHP で共通にみられる毒性所見（アンチセンスの class毒性の検出が可能と考えられます．しかし，現実的には塩eﬀect）として，aPTT 延長，炎症誘発作用，補体活性化，基配列やその機能が，毒性試験に汎用される動物種（げっ尿細管の変化（顆粒，空胞，変性／再生像）及び血小板減歯類など）とヒトで一致しない場合がほとんどです．した少症が知られています

がって，このような場合にはヒトで発現する可能性のあるれの発現機序は，第 X 因子活性化複合体阻害，単球／樹毒性を，動物試験の成績から正しく検出することはできま状細胞の活性化を介したサイトカイン放出，補体制御因子

せん（Fig. 2）．しかし，核酸医薬品（親化合物）の設計時にfactor H 阻害及び腎臓中オリゴヌクレオシド濃度によるとは，in silico 解析や in vitro 系でのマイクロアレイ解析な考えられており，ヒトでは関連する変化として，aPTT 延

ど，核酸医薬品ならではの予測手法を駆使して，より特異長，炎症誘発作用（発熱，投与部位発赤）及び血小板減少性の高いターゲット配列の選択が行われており，ターゲッ症が観察されています ．

7，11）．血小板減少症を除き，それぞ11）

ト配列以外とハイブリダイズする危険性を低減していま

修飾ヌクレオシドについては，これまでの核酸医薬品です．また，2 章で述べたとおり，核酸医薬品の配列長は最問題となった事例はありませんが，過去に核酸アナログの適化されており，それより短い配列では作用が減弱します．

抗がん剤において問題となったような，細胞毒性やヒトしたがって，親化合物と比較して配列がより短くなった代

DNA/RNA への取り込みについても考えておく必要があ

謝物により，ハイブリダイゼーションに起因する毒性が生ります．ヌクレオシドは一般的には代謝活性化（リン酸化じる可能性は，極めて低いと推測されます．

によるヌクレオチドへの代謝）されるので，その際にはハイブリダイゼーションに起因しない毒性については，種々の核酸代謝酵素の阻害に繋がり，結果として細胞毒性

適切な動物種を用いた一連の毒性試験により検出できるとを示す可能性があります ．これを確認するためには，ヌ考えられます（Fig. 2）．現実的には親化合物である核酸医

クレオシド系代謝拮抗剤に対して感受性の高い細胞（例え薬品の安全性評価時に併せて代謝物の評価を行うことにな

ば CCRF CEM 細胞株）などを用いて，修飾ヌクレオシドりますが，ヌクレアーゼ溶液とのインキュベーション試験の in vitro 試験を実施することで，細胞毒性の有無を確認により抗ヌクレアーゼ耐性を確認しておくこと，更に，ヒすることができます．ただし，その際の試験条件，特に薬ト及び動物の in vitro マイクロソーム／肝細胞系試験で代液濃度や細胞内への送達の程度については考慮が必要で12）

謝物の類似性を確認することで，毒性試験や組織分布試験

す．また，修飾ヌクレオシドが宿主の DNA に取り込まれを実施する適切な動物種を選択することができます（Fig.

る可能性については，in vivo で核酸医薬品を一定期間反2）．適切な動物でのラベル体を用いた分布・排泄試験で未復投与した後の高蓄積器官・組織由来の DNA を直接調べ変化体及び代謝物の集積する臓器・組織の特定や排泄経路ることや，これらの器官・組織における遺伝毒性を調べるを推定することにより，一般毒性試験の成績と併せてヒトこと，あるいは修飾ヌクレオシドを用いた in vitro 形質転での毒性標的器官を予測することができると考えられま

換試験により，何らかの示唆が得られるものと考えられます．例えば，全身投与を前提とした初の核酸医薬品である

す．核酸医薬品で生成しうる代謝物により細胞毒性やヒト®

Kynamro は，ホスホ チオエート骨格と糖の 2ʼ O meth

DNA/RNA への取り込みが起こるかどうか検討するためoxyethyl（2ʼ MOE）修飾を付加することにより，血中半減に，既知の修飾ヌクレオシドの構造毒性相関データベース

期が約 20 50 日に延長しましたが，in vitro 試験においても有効活用できるかもしれません．

ヒト肝ミクロソームや培養肝細胞では代謝されませんでし
9，10）

た

．動物の in vivo 試験においても組織中から検出された大部分が未変化体であり，本薬は一定期間体内に留まっ

6. 終わりにた後，未変化体もしくはより短いオリゴヌクレオチドと核酸医薬品の代謝物の安全性評価において，特に懸念がなって尿中に排泄されることが判明しました．これらの検なければ代謝物を単離精製して独立した試験で安全性を検®

討より，Kynamro の場合については，高濃度に集積する526

医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス討する必要はなく，適切な動物種を用いた in vivo 試験でVol. 46 No. 8（2015）

［ICH S6 対応研究班：核酸医薬品に由来する代謝物の評価］

親化合物（未変化体）の影響と併せて包括的に評価することができると考えます．しかし，長期にわたり生体内で安定して存在する代謝物や，いわゆるプロドラッグ的な設計により代謝物が薬効成分となるなど特段の懸念がある場合は，これら代謝物の安全性を個別に検討した方が良い場合もあると考えられます．
これからも新しいタイプの核酸医薬品が登場することが予想されており，親和性や送達効率の著しく高い修飾構造を保持した代謝物が生じる可能性もあります．このような性質を有する新規核酸医薬品の安全性を評価する際には，その薬剤の特徴を考慮して適切な方法を探るとともに，臨床試験実施時には適切なリスク軽減の方策を講じておくことが重要であると考えます．
文献1） 平成 25 年度 規制動向調査報告書：核酸医薬品の開発と規制の動向．2013，HS レポート No.82．
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