HANALL BIOPHARMA

Rifaximin 전신 생체이용률에 결정 다형성이 미치는 영향

서론

Rifaximin은 리파마이신의 합성 유도체이며 위장관 흡수가 매우 낮으나 넓은 항균 활성 스펙트럼을 보인다. 위장관의 생체 이용률은 사실상 흡수되지 않아 병원성 장내 세균에 대한 최소 저해 농도를 크게 상회하며 대장 내 생체 이용률이 높으며 위장 내 외장 부위에 미치는 영향이 제한되어 항생제 내성과 전신 이상반응의 위험을 최소화한다. rifaximin의 사용은 위장관 감염, 간장 뇌증, 소장 세균성 과증식 (SIBO), 염증성 장 질환 및 결장 게실 질환으로 확대되었다.

다형성 (Polymorphism)은 여러 결정 구조로 모이는 분자의 능력입니다. 다른 다형체는 단위 세포 내에 원자 배열이 다르기 때문에 결정화 된 화합물의 물리 화학적 성질에 현저한 영향을 미칠 수 있습니다. 약물의 상이한 다형체는 안정성 및 반응성, 용해 속도 및 용해도를 비롯한 다양한 화학 물리적 특성을 나타내며 그것들은 약물 동력학 (PKs) 및 약력학 (PDs)에 영향을 줄 수 있다. 다형성이 전신 생물학적 이용 가능성에 미치는 영향의 관련 사례는 이전에 보고된 바 있다. 극단적인 경우, 어떠한 다형체는 심지어 ritonavir polymorph II와 같이 효과가 없을 수 있습니다.

본 연구는 무결정 rifaximin이 전신 흡수를 증가시킬 수 있다는 가설을 증명 (또는 반증)하기 위해 수행되었다. 이를 위해 Normix^® 제품을 제조 할 때와 동일한 조성 및 제조 방법을 사용하여 무결정 rifaximin 필름 코팅 정제를 준비하였다. 그리고 건강한 지원자에서 무결정 rifaximin과 다형체-α의 혈장 PKs 를 비교했다. 따라서, 본 연구를 통해, 사람에서 무결형 rifaximin 의 체내 생체 이용률에 관한 자료를 확인 할 수 있을 것이다.

방법

자원자들 및 연구 디자인

18 세에서 55 세 사이의 건강한 백인 성인 자원자 24 명이 본 연구에 참여했습니다. 등록 당시, 그들은 연구의 목적, 방법 및 잠재적인 위험성에 대해 통보 받았으며, 서면 동의서에 서명하였습니다. 또한, 그들은 언제든지 연구에서 철회 할 수 있음을 전달 받았습니다. 건강 자원자들의 건강을 평가하는 임상적인 평가는 과거력, 신체 검사, 체질량 지수, 생체 신호 (심장 박동수, 수축기 혈압, 이완기 혈압, 체온), 심전도, 실험실 조사를 포함하였습니다.

이 연구는 단일 맹검, 무작위, 2 번 투여, 단일 투여, 2 기간, 교차 임상시험으로 실시되었으며 휴약기는 7 일이었다. Canton Ticino와 Swissmedic (스위스) 윤리위원회의 승인을 받았고, Good Clinical Practice 국제 조화 회의 지침에 따라 실시되었습니다. 연구 절차는 지난 개정안인 헬싱키 선언(서울 2008)을 준수했다.

무결정 rifaximin이 처음으로 인간에서 투여되었기 때문에 시험대상자들은 현행 규제 권고 사항에 따라 안전 조치로 6 개 코호트에 할당되었습니다. 각 집단 내 시험대상자들은 예상치 못한 중대한 부작용이 없거나 앞선 집단의 연구 약물과 관련된 안전 문제가 없는 경우에만 임상시험용 약물을 투여 받았습니다. 총 12 명의 자원자가 처음 4 개의 코호트 (각각 3명의 시험대상자)에 할당되었고, 교차 임상시험 디자인에 따라 시험 약물 (무결정 rifaximin)과 기준 약물 (rifaximin polymorph-α; Normix^®) 200mg을 각각 단회 복용하였다. 나머지 12 명의 자원자는 마지막 두 코호트 (각각 6 명)에 할당되었고, 교차임상시험 디자인에 따라 시험 약물 시험 약물 (무결정 rifaximin)과 기준 약물 (rifaximin polymorph-α; Normix^®)의 단일 400mg을 각각 단회 복용하였다. 의약품들은 공복상태인 오전 8시에 250 mL의 물과 함께 투여되었다. 시험대상자들은 약물 섭취 후 약 4 시간, 8 시간, 12 시간 후에 점심 식사 (1,200 kcal), 간식 (150 kcal), 저녁 식사 (900 kcal)를 먹었다.

10ml 정맥혈 샘플을 나트륨 헤파린이 함유된 튜브에 0 시간 (사전 투여) 및 투여 후 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 16 및 24 시간 간격으로 수집 하였으며, 얼음에 보관했다. 혈장을 4 ℃에서 10 분간 2,000g에서 원심 분리하여 20 분 이내에 혈액으로부터 분리 하였다. 각 혈장 샘플을 두 개로 나누고 -80°C ± 10°C에서 보관했습니다. 소변을 계량 플라스크에 넣고 0-4, 4-8, 8-12, 12-24, 24-48 시간 간격으로 포집하고 4°C - 6°C에서 냉장 보관했다. 각 소변 분획물의 무게를 기록하였고, 100 mL의 시료를 2 개의 분주액으로 나누어 -20℃ ± 5℃에서 보관 하였다.

무결정 rifaximin 의 제조 및 특성 규명

무결정 rifaximin 은 1.8mm 분무 노즐이 장착된 GPCG 60 유동층 건조기 (Glatt, Ramsey, NJ, USA)에서 제조되었다. 40 kg의 rifaximin-α를 주입하고 96% 에탄올(v/v) 457.2 L을 첨가 하였다. 현탁액을 rifaximin 이 완전히 용해 될 때까지 연속적으로 교반 하였다.

에탄올 용액은 따뜻한 공기의 흐름 하에 노즐을 통해 1 또는 1.5 bar 압력으로 유동층 내로 분무 되었다. 분무 단계의 끝에서, 고체 rifaximin 분말을 추가로 건조시켜 과량의 용매를 제거한 다음에 X-선 power 회절로 특징을 확인 하였다.

무결정 rifaximin 정제의 제조 및 용출 시험

Normix^®를 생산하기 위해 사용된 동일한 조성 및 제조 절차에 따라, 무결정 rifaximin 200mg 필름 코팅 정제의 한 배치가 생산되었다. 용출 시험은 유럽 약전 (European Pharmacopoeia)에 따라 수행되었으며, 각 정제를 수용액 900 mL (pH 7.4의 인산 완충액)에 용해시켰다. 실험의 한 세트에서, 싱크 조건에 도달하기 위해 나트륨 라우릴 설페이트를 수용액 0.225% (v/v)가 될 때까지 첨가 하였다.

안전성 평가

시험대상자들은 입원 한 후, 연구 약물 투여 전과 연구 기간 내내 4 시간마다 임상시험용 약물에 대한 부작용 발생을 확인 받았으며, 퇴원 할 때까지 지속되었다. 맥박, 혈압, 호흡수 및 체온을 생체 신호로써 관찰되었습니다. 심전도, 혈액 검사 및 소변 분석을 포함하는 임상 평가는 임상시험 등록 전과 마지막 날에 수행되었습니다.

Rifaximin 분석법

혈장과 소변의 rifaximin 농도는 액체 크로마토그래피-이중질량분석기로 측정하였다. 최소정량한계는 두 체액 모두에서 0.5 ng/mL이다.

각각의 샘플을 2 회 분석 하였다. 품질 관리 샘플의 검사내 정밀도 (변동 계수, CV%)는 7.2보다 작거나 같았으며 평균 정확도는 공칭 농도의 -5.3 ~ -0.3% 범위였습니다. 분석간 정밀도 (CV%)는 5.1보다 작거나 같았으며 평균 정확도는 공칭 농도의 -1.1 ~ +2.3 범위였다. 보유 시간에서 rifaximin 및 내부 표준 간에 유의한 간섭 피크는 발견되지 않았다.

약물 동태학 평가

Noncompartmental 분석은 약동학 변수를 계산하는 데 사용되었으며 WinNonLin™ 소프트웨어 (Pharsight, Mountain View, CA, USA)를 사용하여 수행되었습니다. 개인별 농도-시간 곡선으로부터 C_max, C_max를 달성하는 데 필요한 시간, 시간 0에서 무한대까지의 약물 혈장 농도-시간 곡선 아래의 면적(AUC_0-∞), 시간 0에서 최종 정량 가능한 약물 농도까지의 (AUC_0-t), 혈장 약물 제거 반감기 (t_1/2) 및 누적 요 중 배설량 (Ae_0-48h)을 추정 하였다.

AUC_0-t는 선형 사다리꼴 규칙에 의해 계산되었다. 마지막으로 정량 할 수 있는 약물 농도를 제거율 상수로 나눈 값과 AUC_0-t 값을 더하여 AUC_0-∞을 외삽했다.

통계 분석

결과는 평균±평균의 표준 오차로 나타내었다. 통계 분석을 위한 일반 선형 모델에는 기간, 시퀀스 및 rifaximin 제형이 설명 요인으로 포함되었습니다. 시험 약물 대 대조 약물의 전신 생체 이용률에 대한 비교는 European Medicines Agency의 권고에 따라 수행되었으며 C_max, AUC_0-∞ (또는 AUC_0-t) 및 Ae_0-48h의 90 % 신뢰 구간이 0.80-1.25의 범위에 속하는지 여부가 평가 됐다. 이 목적을 위해, C_max, AUC_0-∞, AUC_0-t 및 Ae_0-48h 값을 자연 로그로 변환하여 각각의 대조 약물에 대한 각 시험 약물의 비율을 계산하는데 사용하였다.

결과

rifaximin-α와 달리, 무결형 rifaximin 제제의 X- 선 회절도는 7.75°±0.2°, 14.54°±0.2°에서 최대 값을 가진 halo-peak와 18.33° ± 0.2° 2θ를 보였으며, 결정성 신호는 보이지 않았다 (그림 1).

그림 1. 무결정 riaximin(A)와 rifaximin-α(B)의 X-ray power 격자 패턴

무결정 rifaximin의 용출 시험

Rifaximin 정제 (sodium lauryl sulfate가 있거나 없는)의 용해 프로필을 그림 2에 나타내었다. 두 프로파일을 적절하게 비교하기 위해, f1 (difference) and f2 (similarity) 인자를 계산 하였다. 일반적으로 50에서 100 사이의 f2 값은 유사성을 나타냅니다. sodium lauryl sulfate이 없는 경우, f1과 f2 값은 각각 40.1과 36.6이었고, 0.225 %의 sodium lauryl sulfate이 있는 경우 f1과 f2 값은 각각 387.4와 44.5였다.

그림 2. sodium lauryl sulfate 없을 때(A) 및 있을 때(B) 무결정 riaximin와 rifaximin-α의 용출 패턴

건강한 지원자의 인구학적 특성

본 연구에 참여한 건강한 시험대상자의 특성은 표 1에 나와있다.

표 1 시험대상자 인구학적 특성

혈장 및 뇨 PK 프로파일

대부분의 시험대상자에서 rifaximin 의 첫 번째 혈장 농도는 모든 rifaximin 제형 및 용량에 대해서 첫 번째 혈액 샘플링 (투여 후 30 분)에 검출되었다. 농도는 최고치까지 증가하였으며, 무결정 rifaximin 을 투여 받은 시험대상자에서 200mg과 400mg을 투여 한 후 1.96 (범위 0.50-12.0) hr 및 1.71 (범위 0.50-4.0) hr에 달성되었다. rifaximin-α를 투여 받은 시험대상자에서 200mg과 400mg을 투여 한 후 각각 1.04 (범위 0.50-2.0) 시간 및 1.21 (0.50-4.0) 시간에 도달했습니다 (그림 3, 4 및 표 2).

Rifaximin-α 200 mg을 투여 받은 시험대상자에서 rifaximin 혈장 농도는 무결정 rifaximin을 투여 받았을 때 보다 낮았다. 마찬가지로, Rifaximin-α 400mg을 투여 받은 시험대상자에서, rifaximin 혈장 농도는 무결정 rifaximin을 투여 받았을 때 보다 낮았다. 400mg의 rifaximin-α를 투여 한 지 12 시간 후 및 24 시간 후 각각 2/12 및 0/12 시험대상자에서 rifaximin 혈장 농도가 검출되었지만, 반면에 400mg의 무결정 rifaximin 를 투여 한 지 12 시간 후 및 24 시간 후 각각 10/12 및 4/12시험대상자에서 농도가 검출 되었다.

Rifaximin의 모든 형태와 모든 용량에서 4-8 시간에 가장 높은 농도를 나타내는 세 명의 지원자를 제외하고는 가장 높은 소변 농도는 첫 번째 간격 (0-4 시간)에서 측정되었습니다(그림 3, 4).

Rifaximin 혈장과 소변의 농도 - 시간 프로파일과 PK 파라미터는 무결정 rifaximin과 rifaximin-α를 비교할 때 적절한 차이를 보였다. 표 2에서 볼 수 있듯이 대부분의 PK 매개 변수는 rifaximin-α보다 무결정 rifaximin 에서 유의하게 높았다. 특히 무결정와 다형체-α 사이의 Cmax, AUC0-∞, AUC0-∞ 및 Ae0-48h의 차이는 200 mg 에서는 128 %에서 394 %까지, 그리고 400 mg 에서는 324 %에서 510 %까지 차이를 보였다.

그림 3 200mg 용량 복용 후 평균 rifaximin 농도-시간 그래프(A) 및 rifaximin의 누적 요중 배설량

그림 4 400mg 용량 복용 후 평균 rifaximin 농도-시간 그래프(A) 및 rifaximin의 누적 요중 배설량

표 2. 약동학 변수들

안전성

연구 중에 심각한 부작용이 발생하지 않았습니다. 6 명의 피험자는 총 8 건의 부작용을 보였으며 (경증 6 명, 중등도 2 명) 두통은 6 명의 피험자에서 발생했다 (무결정 rifaximin 200mg 후 1 명, 무결정 rifaximin 400mg 후 2 명, rifaximin-α 400mg 이후 3 명). 구토는 위 6 명 중 2 명에서 발생했다 (무결정 rifaximin 200mg 후 1 명, rifaximin-α 400mg 이후 1 명).

결론

현재의 PK 연구의 결과는 rifaximin의 다형체에 따라 상이한 전신 생체 이용률을확인하였습니다. 이와 관련하여, 약물에 소량의 무결정 rifaximin이 함유되지 않는 제형을 사용하도록 주의해야 하며, 혹시 함유되면 거의 흡수되지 않는 항생제의 고유한 약리적 특성을 변화 시킬 수 있습니다.

[참고문헌]

Blandizzi, Corrado, Giuseppe Claudio Viscomi, and Carmelo Scarpignato. "Impact of crystal polymorphism on the systemic bioavailability of rifaximin, an antibiotic acting locally in the gastrointestinal tract, in healthy volunteers." Drug design, development and therapy 9 (2015): 1.