［医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス，PMDRS，47（2），101 〜 104（2016）］

核酸医薬の非臨床安全性を考えるSERIES（6）

核酸医薬の非臨床安全性試験における動物種選択
ICH S6 対応研究班＊1

Considerations on the Species Selection for the Preclinical Safety
Assessment of Oligonucleotide Therapeutics
Working Group for the ICH S6 & Related Issues＊1に立ちますが，そのまま適用できるかあるいは特別な留意1. はじめにが必要かを本稿において考察します．狭義のオフターゲッ

このシリーズでこれまで紹介してきましたように，核酸

ト毒性とは，核酸医薬品が目的とする遺伝子配列とは別の医薬品の毒性変化には，オンターゲット作用による毒性，遺伝子配列に，たまたまハイブリダイゼーションすること狭義のオフターゲット作用による毒性，狭義のオフターで起こる毒性です．ヒトと動物とのゲノム中の遺伝子配列ゲット作用による毒性変化を除くオフターゲット作用によが異なっていることから，ヒトで発生する可能性のある狭る毒性が想定されます．

義のオフターゲット毒性を動物の毒性試験で調べることは2）

オンターゲット作用による毒性を調べる毒性試験には，できません ．それゆえ，今回の論点からは外れますので，その核酸医薬品の薬理作用を発現する動物種を用いる必要

狭義のオフターゲット作用は本稿では取り扱わないことと1）があり，バイオ医薬品のガイドライン ICH S6（R1）が役します．したがって本稿で「オフターゲット作用」といっ＊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＊2研究」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
＊3
＊3
＊3＊4
Maki） ，笛木 修（Osamu Fueki） ，松本 峰男（Mineo Matsumoto） ，渡部 一人（Kazuto Watanabe） ，木下 潔（Kiyoshi＊5＊6＊7＊8Kinoshita） ，中澤 隆弘（Takahiro Nakazawa） ，小比賀 聡（Satoshi Obika） ，荒戸 照世（Teruyo Arato） ，藤坂 朱紀（Aki＊3，7＊3＊3Fujisaka） ，オブザーバー：小野寺 博志（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. 47 No. 2（2016）101

［ICH S6 対応研究班：核酸医薬の非臨床安全性試験における動物種選択］

た場合，狭義のオフターゲット作用による毒性変化を除く

ICH S6（R1）を適用できるかどうかを考察してみましょオフターゲット作用を指すとご理解ください．また，核酸う．例としては，miRNA 補充 などとして使われる核酸医薬品のクラスエフェクト や薬物動態 には種差がある

3）

医薬品が考えられます．これらの核酸医薬品の代謝物（分ことが想定されますが，こうした情報を安全性評価時の動解物）は天然型核酸であり，分解後は内在性核酸と同じよ4）

注）

物種選択の際にどのように利用できるかについても考察しうに通常の DNA/RNA 合成に使用され，あるいは体外にます．

排泄されます．したがって非天然の代謝物が産生される可

なお，適応疾患の特性に応じた有効性や安全性の改善を能性はなく，当然，代謝過程における種差を気にする必要目的として，多種多様な drug delivery system（DDS）がはありません．一方，これらの天然型核酸で構成される核考案され適用されていますが，各 DDS に関して網羅的に酸医薬品は速やかに代謝（分解）されると考えられますが，考察を加えることは非常に困難です．本稿では核酸医薬品

どのような毒性プロファイルを示すか，ほとんど報告があの一般的な特徴を基に原則的な考えを示します．

りません．今後事例が蓄積し，天然型核酸で構成される核酸医薬品ではオンターゲット毒性（及び狭義のオフターゲット毒性）しか発現し得ないということが示されれば，2. 動物種数

理論的には，バイオ医薬品と同じアプローチが取れるかも

核酸医薬品の毒性試験に用いる動物種は，原則，二種用しれません．

いるべきです．これは，核酸医薬品では低分子化学合成医薬品と同様にオフターゲット作用による毒性がしばしば発現し，動物種によりその感受性に差があること，多くの核

3.

オンターゲット毒性の検出のための動物種選択酸医薬品に用いられている化学修飾を施した人工核酸の薬

オンターゲット毒性とは，核酸医薬品の過剰な薬理作用

物動態は動物種により異なる可能性があることから，二種（いい換えると，薬効の延長線上の作用）による毒性変化の動物種で毒性試験を行った方が毒性を検出する可能性がのことです．このような毒性を評価するためには，バイオ高くなるためです．それゆえ，低分子化学合成医薬品のた医薬品の場合と同様に，核酸医薬品の薬理作用が発現する

5）めのガイドライン ICH M3（R2）に準拠し，げっ歯類と非動物種を用いる必要があります．薬理作用を示す動物種がげっ歯類の二種の動物種を用いることが適切と考えられま二種以上いる場合はその中からげっ歯類と非げっ歯類の二す．

種を選びます．

次に ICH S6（R1）における動物種選択に関する記載と比もし薬理作用を示す動物種が一種しかいない場合，オン較し考察します．バイオ医薬品でも適切な動物種が二種以ターゲット毒性を調べるためには，バイオ医薬品と同様上存在する場合は，げっ歯類と非げっ歯類の二種で毒性試に ，その動物種，一種のみを用いた毒性試験で評価する

験を行うことが原則です．ただし，短期の毒性試験で二種ことになります．なお，二種目の動物種として，サロゲー間に毒性の質や強度に差がない場合は，長期の毒性試験でトを用いた検討も考慮の対象と考えられます．ただし，こはいずれか一種で試験することで評価が可能とされていまのような毒性試験には，得られた結果の解釈に影響する

1）

1）

す ．バイオ医薬品では，ほとんどの毒性変化は既知の作用機序による過剰な薬理作用，いわゆる「オンターゲット作用」によるものであることが示されており，また，多くのバイオ医薬品の代謝物（分解物）は天然型アミノ酸であることが知られています．そのため，ICH S6（R1）では毒性プロファイルが類似していることが短期毒性試験で示されれば長期毒性試験には一種の動物種でよいとされました．核酸医薬品ではオンターゲット毒性だけでなくオフターゲット毒性も発現し，分解物として人工核酸が生成される可能性がありますので，たとえ短期の毒性試験において二種間で同じような毒性プロファイルを示したとしても，長期の毒性試験でも二種の動物種を用いるべきでしょう．
現在の核酸医薬品の主流は人工核酸を用いたものですが，天然型核酸のみで構成される核酸医薬品のケースでは
102

医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス

注：miRNA は比較的新しいカテゴリーの核酸医薬品で，現時点6）では以下のことが知られています ．miRNA は多数の遺伝子を制御して多様な生理作用を発現します．miRNA 自体は種を超えて比較的良く保存されていますが，ターゲットとなる遺伝子の種類，量，分布はヒト及び動物種間で同一とはいえないため，オンターゲット作用や狭義のオフターゲット作用が動物種間で異なった生体変化をもたらす可能性があります．
また miRNA を制御する核酸医薬品としては，病態で減少する miRNA を補充する miRNA ミミックと過剰な miRNAの作用に拮抗する miRNA アンタゴニストがあります．miRNA ミミックは内在性 miRNA と同じ作用を発揮するようにデザインした核酸医薬品であり，天然型核酸だけで構成されることもありますが，標的細胞への取り込みを向上させるためにコレステロールとの結合による修飾や AAV ベクターを用いることもあります．miRNA アンタゴニストは人工核酸を用いたアンチセンス構造をとることが一般的です．

Vol. 47 No. 2（2016）

［ICH S6 対応研究班：核酸医薬の非臨床安全性試験における動物種選択］

様々な問題が付随する危険性があることから，サロゲート基づき発現しますので，臨床候補品で毒性試験をしなけれを用いた毒性試験を追加しても，有用な情報が得られる可ば意味がありません．また，オフターゲット作用による毒7）性の検出の可能性を高めるためには二種の動物種での試験能性はあまり高いとはいえないと考えられます ．
もし薬理作用を示す動物種が一般的な毒性試験に用いが必要ですので，臨床候補品の毒性試験がげっ歯類と非る動物種の中に存在しない場合は，サロゲートを用いて動げっ歯類の動物種で行われるように計画します．なお，薬7）

物試験を実施するか慎重に検討する必要があります ．オ

理作用を示す動物種の毒性試験では併せてオフターゲット

ンターゲット作用による過剰な薬理作用が生体機能に重大毒性も評価できますので，それを考慮して毒性試験全体をな影響を及ぼす懸念があり，類薬の情報もない場合，かつ計画することになります．すなわち，薬理作用を示す動物特性が十分に判明している利用可能なサロゲートが存在す

種がげっ歯類と非げっ歯類にそれぞれある場合は，それらる場合など，いくつかの条件が整っていれば，サロゲートを用いた毒性試験でオンターゲット毒性もオフターゲット一用量だけのサテライト群を加えることにより，臨床で用毒性も評価できます．一方，薬理作用を示す動物種が一種いられる予定の化合物（臨床候補品）の過剰な薬理作用にのみの場合，オフターゲット毒性評価のためには二種の動よる毒性について役に立つ情報が得られる可能性がありま物種での試験が必要ですので，薬理作用を示さない（したす．ただし，サロゲートと臨床候補品とでは異なる毒性変がってオンターゲット作用の評価はできない）二種目の動化が現れる可能性に留意して，得られた試験結果の解釈に物種を選択することになります．

おいては，サロゲートで認められた（過剰な薬理作用によ開発しようとする核酸医薬品と構造的に類似の先行品ると考えられる）毒性変化がターゲットの生理作用から考がある場合，動物種選択の際に，そのカテゴリーの核酸医えて妥当かどうか十分に考察することをお勧めします．な

薬品に共通して発現するクラスエフェクトについての情

お，この場合でも，オフターゲット毒性を評価するために，報 を考慮することは有用かもしれません．例えば，phos-別途，臨床候補品によるげっ歯類と非げっ歯類の毒性試験

phorothioate 修飾人工核酸を含む初期のアンチセンスでを計画する必要があります．

補体の活性化が認められ，この毒性はげっ歯類よりも3）

上記の保守的なアプローチとは対照的に，オンターゲッ

NHP（non‑human primate，ヒト以外の霊長類）で強く発ト毒性により生体への重大な影響が想定される場合であれ現することがわかりました．その後の検討で，NHP で認ば，むしろ，サロゲートの毒性試験は行わずに臨床に進むめられた補体活性化はヒトではそれほど強くないこと ，べきだという意見もあります．企業は，開発しようとする

NHP の補体活性化はヒトやげっ歯類や異なった機序で発核酸医薬品の臨床における適用疾患，患者群，予想される生する可能性があること ，が判明しました．極めて限ら生体への影響が既知であるか未知であるか，及びその生体れた構造上の類似性（例えば，作用メカニズム，バックボーへの影響のレベルなどを考慮して，サロゲートを用いた毒ン，鎖長，人工核酸，電荷などが同一）が認められる核酸性試験を行わずに開発を進められるという論拠を構築し，医薬品カテゴリーであれば，このようなクラスエフェクト当局と相談しながら，ケースバイケースの原則に基づき判

毒性に関する情報が動物種選択の際に役に立ちます．また，断することになります．

クラスエフェクトの情報は，得られた所見の解釈の際にもなお，オンターゲット作用による過剰な薬理作用が発現

8）9）有用でしょう．

しても生体機能に重大な影響を及ぼすことが懸念されない

人工核酸を含むフラグメント部分の代謝物プロファイ

場合，サロゲートでの毒性試験は実施せずに，臨床候補品ルが動物種間で異なる可能性についても考慮する必要があのげっ歯類と非げっ歯類の毒性試験だけを実施するというります．核酸医薬品のヌクレアーゼ耐性や代謝物の類似性選択肢もあると思われます．その場合，非臨床毒性試験ではin vitro あるいはin vivo 試験により確認できますので ，はオンターゲット毒性が評価されていないこと，ただしオもし代謝物に種差が認められた場合は，ヒトと類似の代謝ンターゲット作用による過剰な薬理作用が発現しても生体プロファイルを示す動物種を選択することが適切です．

4）

機能に重大な影響を及ぼす可能性は低いと理論的に考えらPK プロファイルがヒトと類似しているかどうかも，構れることを，正しく臨床計画に反映させることが大切です．

造上の類似性がある先行品の情報があれば役立ちます．例

その上で慎重な臨床試験によりヒトでの安全性を評価する

えば，phosophorotioate 修飾人工核酸を含むあるカテゴのが，現実的に適切なアプローチだと思います．

リーのアンチセンスでは，マウスを除く実験動物の PK プ
ロファイルはヒトの PK プロファイルとよく相関し，動物

4.

オフターゲット毒性の検出のための動物種選択
オフターゲット毒性は核酸医薬品の物理化学的性質に試験の毒性所見からヒトでの副作用発現を外挿する際に役10）立ったと報告されています ．条件が当てはまる場合は，このような PK プロファイル情報も動物種選択の際に参考

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［ICH S6 対応研究班：核酸医薬の非臨床安全性試験における動物種選択］

Table 1 ᰾㓟་⸆ရ࡜᪤Ꮡࡢ་⸆ရ࡜ࡢ㢮ఝⅬ࡜┦㐪Ⅼ⏕⏘᪉ἲ✀≉␗ᛶ௦ㅰ㸭ศゎẘᛶண໬Ꮫྜᡂ་⸆ရ໬Ꮫྜᡂ㠀≉␗ⓗ௦ㅰ࡟ࡼࡿάᛶ໬㸪࠶ࡿ࠸ࡣ୙ά໬ண ୙⬟ẘᛶᶵᗎ᰾㓟་⸆ရ໬Ꮫྜᡂ᫬࡟✀≉␗ⓗ᰾㓟࡬ࡢศゎཬࡧ௦ㅰࣂ࢖࢜་⸆ရࣂ࢖࢜ࢸࢡࣀࣟࢪ࣮ᢏ⾡✀≉␗ⓗ(⏕యෆ)࢔࣑ࣀ㓟࡬ࡢศゎ࢜ࣥࢱ࣮ࢤࢵࢺస⏝࡟ࡘ࠸࡚ࡣண ྍ⬟ ண ྍ⬟࢜ࣇࢱ࣮ࢤࢵࢺస⏝࡟ࡘ࠸࡚ࡣண ୙⬟㐣๫࡞⸆⌮స⏝ཬࡧ࢜ࣇࢱ࣮ࢤࢵࢺస⏝ 㐣๫࡞⸆⌮స⏝(ᶆⓗ౫Ꮡⓗ㸭㠀౫Ꮡⓗ)(᪤▱ࡢస⏝ᶵᗎ)࢜ࣇࢱ࣮ࢤࢵࢺస⏝(௦ㅰ≀࡟㛵㐃ࡋࡓẘᛶཬࡧ స⏝ᶵᗎ࡟↓㛵ಀ࡞㠀≉␗ⓗ࡞ẘᛶ)ẘᛶヨ㦂ࡢື≀✀ᩘ ࡆࡗṑ㢮࡜㠀ࡆࡗṑ㢮 ࡆࡗṑ㢮࡜㠀ࡆࡗṑ㢮ࡢ஧✀ (㛗ᮇẘᛶࡢ஧✀ (㛗ᮇẘᛶヨ㦂 ヨ㦂࡟ࡶ஧✀ᚲせ)࡟ࡶ஧✀ᚲせ)ẘᛶヨ㦂ࡢື≀✀ࡢ ≉࡟つᐃ࡞ࡋ㑅ᢥᇶ‽ཎ๎㸪ࡆࡗṑ㢮࡜㠀ࡆࡗṑ㢮ࡢ஧✀(▷ᮇẘᛶヨ㦂࡛஧✀㛫ࡢẘᛶࣉࣟࣇ࢓࢖ࣝࡀྠ➼ࡢሙྜ㸪㛗ᮇẘᛶヨ㦂ࡣ୍✀)᰾㓟་⸆ရࡢ⸆⌮స⏝ࢆ♧ࡍື≀✀ࡀ୍ ࣂ࢖࢜་⸆ရࡢ⸆⌮స⏝ࢆ♧ࡍື≀✀ࡋ࠿࠸࡞࠸ሙྜ࡛ࡶ㸪࢜ࣇࢱ࣮ࢤࢵࢺ ✀ࡀ୍✀ࡋ࠿࠸࡞࠸ሙྜࡣ㸪୍✀ࡔࡅ࡛ࡼ࠸
ẘᛶࢆㄪ࡭ࡿࡓࡵ࡟஧✀ᚲせ་⸆ရ་⒪ᶵჾࣞࢠࣗࣛࢺ࣮ࣜࢧ࢖࢚ࣥࢫ Vol.46 (5) p.287 ࡢ Table 1 ࢆᣑ඘にするのが良いでしょう．

5. おわりに核酸医薬品の毒性試験を計画する際は，オンターゲット作用による毒性と，オフターゲットによる毒性の双方を評価する必要があります．オンターゲット作用による毒性を1）評価するという点では ICH S6（R1）の動物種選択の項 が参考になりますが，オフターゲットの毒性評価のためには
5）

低分子化学合成医薬品の従来の毒性ガイドライン を参考にすべきです（Table 1）．
ヒト特異的な配列を標的にする場合には，オンターゲッ
トの毒性評価のための動物種選択が困難となる場合がありますので，あらかじめヒトと動物に共通する遺伝子配列をターゲットとして核酸医薬品を設計しておき，通常の毒性試験に用いられる動物種でオンターゲット作用も調べられるようにしておくというアプローチがあります．これは核酸医薬品が理論的に分子設計できるという特長を利用したものです．今後，このような新規なアイデアにより核酸医薬品の毒性が更に確実に評価できるようになることを期待しています．
文献1） 厚生労働省医薬食品局審査管理課長 .「バイオテクノロ
ジー応用医薬品の非臨床における安全性評価」について．
薬食審査発 0323 第 1 号，平成 24 年 3 月 23 日 .
2）ICH S6 対応研究班 . 核酸医薬品のオフターゲット作用の104

医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス

評価 . 医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス . 2015, 46（10）, p.681‑686.
3）ICH S6 対応研究班 . 核酸医薬品のクラスエフェクトの評
価 . 医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス . 2015, 46（12）, p.846‑851.
4）ICH S6 対応研究班 . 核酸医薬品に由来する代謝物の評価 .
医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス , 2015, 46（8）,p.523‑527.
5）厚生労働省医薬食品局審査管理課長 .「医薬品の臨床試験及び製造販売承認申請のための非臨床安全性試験の実施についてのガイダンス」について．薬食審査発 0219 第 4 号，
平成 22 年 2 月 19 日 .
6）van Rooij, E.; Purcell, AL.; Levin, AA. Developing microRNA therapeutics. Circ Res. 2012, 110（3）, p.496‑507
7）ICH S6 対応研究班 . サロゲートを用いた毒性試験 . 医薬品 医 療 機 器 レ ギ ュラトリー サ イエ ン ス . 2015, 46（6）,p.374‑379.
8）Henry, SP.; Beattie, G.; Yeh, G.; Chappel, A.; Giclas, P.;
Mortari, A.; Jagels, MA.; Kornbrust, DJ.; Levin, AA. Complement activation is responsible for acute toxicities inrhesus monkeys treated with a phosphorothioate oligodeoxynucleotide. Int Immunopharmacol. 2002, 2（12）,p.1657‑1666.
9）Henry, SP.; Jagels, MA.; Hugli, TE.; Manalili, S.; Geary,RS.; Giclas, PC.; Levin, AA. Mechanism of alternativecomplement pathway dysregulation by a phosphorothioate oligonucleotide in monkey and human serum. Nucleic
Acid Ther. 2014, 24（5）, p.326‑335.
10）Levin, AA.; Henry, SP. “Toxicology of oligonucleotide
therapeutics and understanding the relevance of the toxicities.” Preclinical Safety Evaluation of Biopharmaceuticals. JA Cavagnaro ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2008, p.537‑574.

Vol. 47 No. 2（2016）