Фармакокинетические аспекты клинического изучения циклоплатама на i фазе

© Коллектив авторов, 1995 УДК 615.277.3

А. С. Сингин, В. А. Горбунова, О. В. Калацкая,

Л. К. Молдованова, Н. Б. Смирнова, Н. Ф. Орел

ФАРМАКОКИНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КЛИНИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ ЦИКЛОПЛАТАМА НА I ФАЗЕ

НИИ клинической онкологии

Введение в клиническую практику цис-дихлородиам-минплатины (II) (цисплатин, ДДП) позволило значительно улучшить результаты лечения онкологических больных с солидными опухолями. Однако высокая неф-ротоксичность ДДП и ряд других побочных токсических проявлений стимулировали поиск новых противоопухолевых препаратов платиновой группы. В Институте общей неорганической химии им. Н. С. Курнакова П. А. Чельцовым был синтезирован новый препарат S (-)-малато-аммин-циклопентиламин-платина (II), названный циклоплатамом, который является смесью двух геометрических изомеров (см. формулы 1, 2).

Изучение противоопухолевой активности, проведенное в ОНЦ РАМН А. Л. Коноваловой и соавт. [1], показало, что циклоплатам обладает рядом новых свойств по сравнению с ДДП. Препарат более эффективен при лечении опухоли МОРС 406 и асцитной гепатомы 22а, не обладает перекрестной устойчивостью к ДДП и сарколизи-ну, превосходит карбоплатин при лечении лейкоза L 1210, карциномы молочной железы Са 775 и карциномы толстой кишки АКАТОЛ. Кроме того, при максимально переносимой дозе (МПД), равной 60 мг/кг массы у мышей, циклоплатам не вызывает нефротоксичности, свойственной ДДП.

Полученные результаты послужили основанием к рекомендации препарата для клинического изучения. Чтобы получить разрешение Фармакологического комитета РФ на проведение I фазы клинических исследований по современным требованиям необходимо изучение фармакокинетики новых противоопухолевых препаратов в эксперименте на животных. После проведения соответствующих исследований и получения разрешения Фармакологического комитета проведена I фаза клинического изучения циклоплатама в отделении химиотерапии ОНЦ РАМН. Параллельно с клиническим изучением препарата впервые осуществлено исследование его фармакокинетики с целью выяснения особенностей фармакокинетики у человека по сравнению с таковой у животных и определения МПД для человека.

В настоящей работе приведены результаты фармакокинетических исследований препарата циклоплатам в эксперименте на животных (мыши) и у 6 больных, а также оценена возможность определения МПД для человека на основании сопоставительного анализа результатов фармакокинетических исследований у животных и человека.

Материалы н методы. Фармакокинетику циклоплатама изучали на мышах линии BDF (самцы) массой 25 г с перевитой опухолью меланома В-16 Препарат вводили внутривенно в дозе 60 мг/кг (1,5 мг/мышь) в 5% растворе глюкозы. В определенные интервалы времени (0.25. 0,5, 0,75. I, 3, 6, 24, 48. 72 и 96 ч) животных декапитировали и кровь собирали в пробирки. Количественное содержание платины определяли в сыворотке и фильтруемой части сыворотки (ФЧС) по разработанной нами методике.

A.S.Singin, V.A.Gorbunova, O.V.Kalatskaya, L.K.Moldovanova, N.B.Smirnova, N.F.Orel

PHARMACOKINETIC ASPECTS OF PHASE I CLINICAL STUDY OF CYCLOPLATAM

Research Institute of Clinical Oncology

Clinical application of cis-dichlorodiamineplatinum (II) (cisplatin, DDP) improved considerably the results of treatment for solid malignant tumors. However, DDP had high nephrotoxicity and some other side effects which stimulated the search for new antitumor platinum derivatives. A new drug, S(-)-malato-amine-cyclopentylamine-platinum (II) called cycloplatam was synthesized by P.A.Cheltsov at the N.S.Kurnakov Institute of General Nonorganic Chemistry. The drug is a mixture of two geometrical isomers:

O

II

H3NX / O — Cx

\p,/ \CH-0H

Vk/ Xo-c^08*

-----/ II

o

O

II

H3N v /O-Cv

\pt/ >H2

Vh2n/ \0-c^CH0H

-----/ II

o

The study of antitumor activity of cycloplatam performed by A.L.Konovalova et al.[I] at the CRC RAMS showed the drug to have some advantages over DDP. Cycloplatam was more active against MOPC 406 and ascitic hepatoma 22a, not cross resistant with DDP or sarcolysin, superior to carboplatin against leukemia L 1210, mammary carcinoma Ca 775 and colonic carcinoma AKA-TOL. Besides, unlike DDP cycloplatam at a maximally tolerated dose (MTD) 60 mg/kg body weight did not induce nephrotoxicity in mice.

These results provided a basis for clinical study of cycloplatam. According to current regulations phase I clinical study of cycloplatam was performed at the Chemotherapy Unit of CRC RAMS after an animal pharmacokinetic study and on receipt of sanction from the RF Pharmacological Committee. A pharmacokinetic study of cycloplatam was performed in parallel with the clinical trial to compare human and animal pharmacokinetics of the drug and to determine human MTD.

This paper analyzes results of animal (mice) and human (6 patients) pharmacokinetic studies and evaluates the possibility of establishing human MTD basing on the comparative pharmacokinetics in animals and humans.

Materials and Methods. Pharmacokinetics of cycloplatam was studied in BDF male mice, 25 g body

Таблица I Tablel

Эскалация дозы Dose escalation

Больные, № Доза, мг/м2 Число больных

всего фармакокинетически исследованных

1 20 4 1

2 27 2 1

3 36 3 1

4 48 2 1

5 55 1 —

6 64 6 1

7 73,4 6 —

8 80 4 —

9 90 6 1

10 100 2 —

Nos. of cases Dose, mg/m total evaluated for pharmacokinetics

No. of cases

Метод заключается в дериватизации препарата с применением ди-этилдитиокабамата (ОТ1С) до Р1 (О'ПСг) следующей структуры (см. формулу 3).

ОТ1С — производное платины имеет высокую абсорбцию на длине волны 347 нм (молярная экстинкция 22 ООО). В пробы сыворотки и ФЧС добавляли 100 мкл ОТ1С концентрацией 3,7 мг/мл, смесь инкубировали 2 ч при комнатной температуре. Количественное определение концентрации платины в пробе осуществляли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с предварительным концентрированием деривата на предколонке, заполненной сорбентом пермафаза СЮБ (размер предколонки 4,6 мм х 5 см), и промывкой ее водой для удаления белка и избытка ОТ1С. Хроматографический анализ проведен на колонке «гогЬах-СШБ» (4,6 мм х 25 см), подвижная фаза метанол : вода (80:20), скорость потока 1 мл/мин, УФ-детектор на длине волны 347 нм. Время удерживания пика, соответствующего Р1 (ЭПСг), 22,0—22,1 мин.

Расчет фармакокинетических параметров осуществляли с применением программы РОЮМиЫ.

1 фаза клиничеокого изучения циклоплатама проведена в отделении клинической химиотерапии ОНЦ РАМН с декабря 1990 г. по сентябрь 1992 г. Лечение препаратом проведено 36 больным. Диагноз у всех больных верифицирован морфологически. Большинство больных ранее получали курсы химиотерапии и (или) лучевую терапию. Фармакокинетические исследования проведены у 6 из 36 больных.

Режим введения. Циклоплатам вводили внутривенно капельно в 400 мл 5% раствора глюкозы без предварительной и последующей гидратации. В соответствии с данными экспериментального исследования для 1 фазы клинического изучения был рекомендован 5-дневный режим введения. В качестве первоначальной курсовой дозы выбрана доза 100 мг/м , что составляет 1/3 от низкой токсической дозы для собак при 15-кратном введении. Таким образом, первоначальная ежедневная доза, исходя из общепринятого представления о тактике переноса величины дозы из эксперимента в клинику, составила всего 20 мг/м2.

Эскалация дозы представлена в табл. 1.

Результаты и обсуждение. Результаты сопоставительного анализа фармакокинетики циклоплатама у мышей и человека представлены в табл. 2.

Как видно из данных этой таблицы, фармакокинетика у человека отличается от таковой у мышей. При этом следует особо подчеркнуть, что фармакокинетические параметры у больных отличаются вариабельностью. Эти особенности фармакокинетики отмечаются очень четко у больных № 1 и 5, что, по-видимому, обусловлено физиологическими особенностями этих пациентов.

weight, with implanted melanoma B-16. The drug was administered intravenously at 60 mg/kg (1.5 mg per mouse) in 5% glucose solution. The animals were decapitated at certain intervals (0.25, 0.5, 0.75, 1, 3, 6, 24, 48, 72 and 96 h) and their blood was collected in test tubes. Platinum content in serum and serum filtration fraction (SFF) was quantified according to the method developed by the authors.

The method involves drug derivation with diethyldithio-cabamate (DTIC) resulting in Pt(DTIC2 )with the following structure:

C2H5. yS C2H5

)N-c

C2H5 4s/ \s^ \c2H5

Platinum DTIC-derivatives showed high absorption at 347 nm (molar extinction 22,000). DTIC, 100 mcl, at a concentration 3.7 mg/ml was added to serum and SFF samples, the mixture was incubated 2 h at room temperature. Platinum concentration was determined by high performance liquid chromatography (HPLC). The derivative was previously concentrated in the precolumn with ODS permaphase sorbent (precolumn size 4.6 mm x 5 cm) which was further washed with water to remove protein and excess of DTIC. Chromatography was performed in a Zor-bax-ODS column (4.6 mm x 25 cm), with methanol’.water (80:20) as mobile phase, flow rate 1 ml/min, UV detector at 347 nm. Retention time of the peak corresponding to Pt(DTIC2) was 22.0—22.1 min.

Pharmacokinetic parameters were calculated using a PONONLIN program.

Phase I clinical study of cycloplatam was carried out at the Clinical Chemotherapy Unit of CRC RAMS from December 1990 till September 1992. 36 patients were entered in this study. The diagnosis was verified morphologically in all the cases. Most patients had prior chemo- and/or radiotherapy. 6 of the 36 patients were evaluated for pharmacokinetic characteristics of cycloplatam.

Drug administration. Cycloplatam was administered by intravenous drip in 400 ml of 5% glucose solution without pre- or post-chemotherapy hydration. Based on results of the experimental study a 5-day regimen was recommended for phase I clinical trial. Initial course dose was 100 mg/m2 which was 1/3 of the low toxic dose for dogs in a course of 15 administrations. Thus, the initial daily dose was 20 mg/m2 as calculated by a common method of dosage conversion from experiments to clinical application.

The rate of dose escalation is shown in table 1.

Results and Discussion. Comparative pharmacokinetics of cycloplatam in mice and humans are presented in table 2.

As is seen human and murine pharmacokinetics of the drug are different. Besides, human pharmacokinetic parameters are variable. The variance is the most evident in cases No.l and 5 which seems to be due to difference in physiological patterns of these patients.

Drug distribution half-lives (alpha-HLs) increased from 0.10 h in mice to 0.74—1.18 h in cases No.2, 3, 4 and 6. This was evidence of the fact that human distribution of cycloplatam in organs and tissues was 7—10-fold as slow as in mice.

Соответствующие полупериоды распределения a-HL увеличиваются с 0,10 ч у мышей до 0,74—1,18ч у больных № 2, 3, 4 и 6. Это свидетельствует о том, что поступление циклоплатама в органы и ткани человека замедляется в 7—10 раз по сравнению с таковым у мышей.

Выведение циклоплатама из организма человека также более замедленное. Соответствующие полупериоды выведения P-HL равны 6,93 ч у мышей и варьируют в пределах 60,56—72,13 ч у людей.

Выведение циклоплатама из организма осуществляется преимущественно почками. Кумулятивная экскреция с мочой (CUE, в % от введенной дозы) составляет 85% у мышей и 82,5% у человека.

Вследствие замедленного выведения циклоплатама из организма человека, абсолютные величины AUC (агеа under curve — площадь под фармакокинетической кривой) у человека выше по сравнению с таковыми у мышей, хотя подбор дозы для человека осуществлялся в пределах 20—90 мг/м2, а доза у мышей составляла 60 мг/кг (180 мг/м2). Поэтому величины AUC/D (D — доза) у мышей превышают соответствующие показатели для человека.

Клиренс плазмы (С1р) и ренальный клиренс (С1г) у человека выше. Следовательно, более замедленное выведение препарата из организма человека обусловлено большим удерживанием циклоплатама и его метаболитов внутриклеточными структурами.

Дальнейшим этапом клинических исследований являлось установление МПД циклоплатама для человека. Возможность переноса МПД из эксперимента в клинику была впервые сформулирована в работе М. Van Hennik и

Evacuation of cycloplatam from the human body was also slower. Elimination half-lives (beta-HLs) were 6.93 h in mice versus 60.56—72.13 h in humans.

Cycloplatam elimination was mainly renal. Cumulative urine excretion (CUE, as percentage of administered dose) was 85% in mice versus 82.5% in man.

Due to the decelerated excretion of cycloplatam in man, human values of AUC (area under curve) were higher than those in mice, though human dosage was 20 to 90 mg/m2 versus a 60 mg/kg (180 mg/m2) murine dose. Therefore, AUC/D (D represents dose) values in mice were greater than in man.

Plasma (Clp) and renal (Clr) clearance in man was higher than in mice. The slower elimination of the drug in humans was therefore due to retention of cycloplatam and its metabolites in intracellular structures.

Further we attempted to establish MTD for man. The idea of MTD conversion from mice to humans was first put forward in the paper by M.Van Henna et al. [2]. It was based on comparison of AUC values in murine and human SFF corresponding to the drug distribution phase (alpha-phase). MTD was calculated by formula:

murine AUC-alpha

MTD = -----------------  human D.

human AUC-alpha

Human MTD of cycloplatam as calculated for the first time basing on results of the drug pharmacokinetic study in 6 patients is presented in table 1.

Таблица 2 Table 2

Фармакокинетические параметры циклоплатама в ФЧС у больных и мышей

SFF pharmacokinetics of cycloplatam in humans and mice

Фармакокинетические параметры Мыши Больные, №

1 2 3 4 5 6

доза, мг/м2

180 20 27 36 48 64 90

A 13,16 3,11 0,54 0,59 1,09 1,05 3,07

В 0,20 0,96 0,06 0,05 0,09 0,03 0,19

a 7,15 3,40 0,77 0,77 0,57 1,34 0,93

P 0,10 0,027 0,009 0,0097 0,009 0,01 0,03

K10-HL 0,20 6,28 8,56 13,47 36,37 2,30 1,94

a-HL 0,10 0,20 0,90 0,90 1,18 0,51 0,74

P-HL 6,93 26,02 72,13 71,05 72,13 60,56 21,58

V, л 0,05 3,80 35,90 45,80 68,90 53,60 23,70

Стах 13,36 4,06 0,60 0,64 1,19 1,08 3,26

AUC 3,84 36,83 7,49 12,53 62,38 3,60 9,13

AUC-a 1,84 0,91 0,70 0,77 1,56 0,78 3,30

CUE, % 85,0 — — 82,2 — — —

МПД, мг/м2 / MTD, mg/m2 — 40,44 ,'0.9/ 86,03 56 6? 150,97 50,18

МПД + SD / MTD + SD — — 75,86 ±19,51 — —

Pharmacokinetic parameters 180 20 27 36 48 64 90

dose, mg/m2

Mice 1 2 3 4 5 6

Nos. of cases

соавт. [2] и основана на сравнении величины А11С в ФЧС мышей и человека, соответствующих фазе распределения препарата (а-фазе). Расчет МПД производился по следующей формуле:

AUC-a мыши _

МПД ----------------------D человека .

AUC-a человека

На основании изучения фармакокинетики циклопла-тама в клинике у 6 больных впервые получены результаты расчета МПД для человека, представленные в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1, величины МПД у 4 больных находятся в пределах ошибки измерений. Величина МПД у больного № 5 значительно отличается. Объяснение этому факту обнаруживается при анализе величины а, которая у больного № 5 равна 1,34 ч, в то время как аналогичные величины первых 4 больных находятся в пределах 0,57—0,77 ч. Это указывает на то, что вследствие физиологических особенностей больного № 5 поступление препарата в органы и ткани происходило примерно в 2 раза интенсивнее, чем и обусловлена выраженная токсичность на кроветворную систему, обнаруженная у этого больного. Поэтому расчетная величина МПД составляет 150 мг/м2 и отображает кажущуюся величину дозы препарата. Вследствие высказанных выше положений расчет МПД на основании изложенного принципа представляется весьма важным и необходимым методом в прогнозировании МПД на I фазе клинического изучения новых противоопухолевых препаратов.

Кроме того, как видно из представленных результатов расчета МПД на основании изложенного принципа, эскалация дозы совершенно оправдано могла быть начата с дозы 70 мг/м2, что позволило бы значительно ускорить проведение I фазы. Только необходимость подтверждения адекватности изложенного принципа для расчета МПД к препаратам платиновой группы обусловила проведение эскалации дозы препарата по стандартной методике.

Выводы. 1. Впервые изучена фармакокинетика нового противоопухолевого препарата из группы комплексных соединений платины — циклоплатама как в эксперименте на животных (мыши), так и в клинике при проведении I фазы его клинического изучения.

2. Фармакокинетика у человека значительно отличается от таковой у мышей. Поступление препарата в органы и ткани человека замедляется примерно в 7—10 раз. При этом отмечена значительная вариабельность величины а-НЬ у 2 больных (соответствующие значения равны 0,2 и 0,5 ч, у остальных больных этот показатель находится в пределах 0,9—1,0 ч), что обусловлено физиологическими особенностями этих больных.

3. Выведение циклоплатама из организма человека также более замедленное и осуществляется преимущественно почками. Кумулятивная экскреция с мочой составляет 85% у мышей и 82% у человека.

4. Расчет МПД на основании определения площадей под фармакокинетическими кривыми в ФЧС у мышей и человека может помочь в установлении оптимальной разовой и курсовой дозы при проведении I фазы клинического изучения новых противоопухолевых препаратов из группы комплексных соединений платины.

As seen in table 1 MTD in 4 patients were within error of measurement. MTD in patient No.5 showed a considerable difference because the alpha value in this patient was 1.34 h versus 0.54—0.77 h in the first four patients. This observation suggested that distribution of the drug in organs and tissues of patient No.5 was about twice as intense as in the other cases due to physiological peculiarities of this patient. The accelerated distribution of the drug accounted for the marked hemopoietic toxicity demonstrated by patient No.5. Thus, the calculated MTD was 150 mg/m2 and reflected the drug apparent dose. So, the calculation of MTD according to the above-mentioned principle seems to be a very important and appropriate methodology for estimating MTD at phase I clinical study of new drugs.

Besides, the MTD calculations suggested that the dose escalation might be started from 70 mg/m2 which would have allowed performance of phase I clinical study at a shorter time. The dose escalation was carried out by the standard mode by the only reason of confirming the applicability of the proposed technique for calculation of MTD of platinum derivatives.

Conclusions. 1. Pharmacokinetics of a new antitumor platinum complex cycloplatam was studied for the first time both in animal (mice) experiments and in phase I clinical trial.

2. Cycloplatam had different pharmacokinetics in animals and humans. Drug distribution in human organs and tissues was 7 to 10 times as slow as in mice. Two patients had a considerably different alpha-HLs (0.2 h and 0.5 h versus 0.9—1.0 h) than the others due to difference in their physiological patterns.

3. Cycloplatam elimination was also slower in humans than in mice. The drug was primarily eliminated through kidneys. Cumulative urine excretion was 85% in mice and 82% in man.

4. MTD calculation basing on AUC values for human and animal SFF may be a useful method for establishing single and course doses during phase I clinical study of antitumor platinum complexes.

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES

1. Коновалова А. П., Чельцов П. А., Кравченко A. H., Щелоков P. Н.

II Докл. АН СССР. — 1987. — Т. 294, № 3. — С. 726—730.

2. Van Hennik М., van der Vijgh W., Klein I. et al. // Cancer Res.

— 1987. — Vol. 47. — P. 6297—6301.

Поступила 23.03.94 / Submitted 23.03.94

SPONSORED BY

л "N

Pharmacia

Kabi-Farmitalia Carlo Erba

I -J