CC BY
505
УДК 615.015:615.03
IN VIVO - IN VITRO КОРРЕЛЯЦИЯ (IVIVC): СОВРЕМЕННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОВЕДЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ В УСЛОВИЯХ IN VIVO
Г.В. Раменская13, И.Е. Шохин12, К.С. Давыдова3, А.Ю. Савченко2,
1ГОУ ВПО «Первый московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова»,
2ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения», г. Москва,
3Филиал «Клиническая фармакология» НЦ БМТ РАМН, г. Москва
Раменская Галина Владиславовна - e-mail: ramenskaia@maii.ru
Статья посвящена основным последним тенденциям применения in vivo-in vitro корреляции в регуляторной практике. Описаны уровни корреляции, методика ее разработки и валидации, применимость к лекарственным формам немедленного и замедленного высвобождения. Приведено понятие IVIVR - in vivo-in vitro взаимосвязи.
Ключевые слова: in vivo-in vitro корреляция (IVIVC), растворение, фармакокинетика, валидация, IVIVR.
Paper is devoted to actual tendencies of IVIVC application in regulatory practice and science. Correlation levels, IVIVC development and validation, its application to extended-release and immediate release solid oral dosage forms are described. IVIVR (in vivo-in vitro relationship) definition is also stated
Keywords: in vivo-in vitro correlation (IVIVC), dissolution, pharmacokinetics, validation, IVIVR.
Введение
В настоящее время установление in vivo-in vitro корреляции (IVIVC) для твердых дозированных лекарственных форм стало одним из ключевых моментов современной молекулярной фармации и биофармации и важным предметов рассмотрения производителями лекарственных средств и регуляторными органами. Выявление достоверной in vivo-in vitro корреляции может позволить проводить оценку поведения лекарственного средства in vivo путем изучения его кинетики растворения и, таким образом, оценивать его взаимозаменяемость с препаратом сравнения без проведения исследований биоэквивалентности [1-3].
Начиная с конца 70-х и начала 80-х годов ХХ века, в ряде исследований была установлена базовая концепция IVIVC. Впервые термин «корреляция in vitro-in vivo» появился в фармацевтической литературе как результат осознания идей биодоступности и определения скорости растворения in vitro [4]. Этот термин относится к установлению факта рационально обоснованной связи между биологическим свойством (качеством) лекарственного препарата или параметром, выведенным из биологического свойства и физико-химическим свойством или характеристикой того же лекарственного препарата.
Существуют различные определения IVIVC, установленные Международной фармацевтической федерацией (FIP),
Европейским медицинским агентством (ЕМА), Управлением по пищевым и лекарственным средствам США (FDA) [5-7]. В общей фармакопейной статье 1088 «Оценка лекарственных форм in vivo и in vitro» Фармакопеи США (USP 32-NF 27) приводится определение: «IVIVC - это установление количественной взаимосвязи между биологическим (Стах или AUC) и физико-химическим свойством (профиль растворения) лекарственной формы» [8]. В руководстве FDA дано сходное определение: «IVIVC - это математическая модель, описывающая взаимосвязь между каким-либо параметром in vitro твердой дозированной лекарственной формы для внутреннего применения (обычно скоростью или степенью высвобождения) и соответствующим параметром in vivo (обычно концентрацией вещества в плазме крови)» [7].
Уровни in vivo-in vitro корреляции
В руководстве FDA выделяют 3 основных уровня IVIVC - А, В и С [7]. Уровень корреляции А является самым высоким, поскольку устанавливает связь между всем профилем растворения и всей фармакокинетической кривой. Данная корреляция отражает взаимосвязь вида «точка-к-точке» между параметрами скорости высвобождения в условиях in vitro и скоростью всасывания действующего вещества из твердых дозированных лекарственных форм in vivo. IVIVC уровня А считается самой информативной, и рекомендуется для предоставления в регуляторные органы в первую очередь. Корреляция такого типа обычна линейная: профиль высвобождения может быть наложен на фармакокинетическую кривую, с учетом коэффициента пересчета или без него. Нелинейная IVIVC уровня А также существует, однако ее выявляют значительно более редко. Устанавливают такую корреляцию при помощи следующих математических моделей:
- модельно зависимые методы (метод Вагнера-Нельсона, метод Лу-Ригельмана),
- модельно независимые методы (метод деконволюции).
Основными валидационными характеристиками корреляции уровня А являются достоверность (validity) и устойчивость (robustness) [2]. Критерии достоверности IVIVC приведены в разделе 1.4.3. Устойчивость корреляции уровня А должна позволять предсказывать весь фармакокинетический профиль на основании кривой растворения.
Главная цель разработки корреляции уровня А - определить непосредственную взаимосвязь с данными in vivo таким образом, чтобы для определения биофармацевтических параметров высвобождения ЛВ из ЛФ было достаточно только определения кинетики растворения in vitro. В случае уровня корреляции А кривая растворения in vitro может служить достоверной заменой испытаний in vivo. Поэтому биоэквивалентность лекарственных средств при изменении места производства, метода производства, источника сырья, модификациях состава вспомогательных веществ и других изменениях может быть доказана без исследований на здоровых добровольцах. Таким образом, IVIVC уровня А - это превосходная процедура контроля качества ЛС для прогнозирования его поведения in vivo [3].
При установлении корреляции уровня В выявляется взаимосвязь между интегральными параметрами in vitro и in vivo - средним временем высвобождения in vitro (MDTin vitro) и средним временем удерживания (MRT), (реже) средним временем высвобождения in vivo (MDTin vivo), средним временем всасывания in vivo (МАТт vivo). Данный инструмент
также достаточно эффективно отражает связь между абсорбцией лекарственного вещества в ЖКТ и высвобождением из лекарственной формы в условиях in vitro. Для выявления IVIVC уровня В используются принципы моментного статистического анализа. Корреляция уровня В отражает взаимосвязь между всем профилем растворения и всей фармакокинетической кривой, однако она не является корреляцией типа «точка-к-точке». Данные по IVIVC уровня В согласно рекомендациям FDA также могут быть предоставлены в регуляторные органы для замены исследований биоэквивалентности на изучение кинетики растворения in vitro, однако они будут являться менее значимыми, чем результаты установления корреляции уровня А [2, 7].
Параметр MDTin vitro получают путем линеаризации профиля растворения (при этом принимается допущение, что кинетика высвобождения ЛВ описывается уравнением 1-го порядка), далее из данного уравнения рассчитывается константа высвобождения k. Среднее время высвобождения представляет собой величину, обратную данной константе [2].
IVIVC уровня С - это взаимосвязь между одной точкой профиля растворения (T50%, T90%) и одним фармакокинетическим параметром (Стах, T max, AUC). Такая корреляция является слабой, поэтому ее возможность ее применения для отказа от фармакокинетических исследований и заменой их на испытания in vitro ограничена. Документ FDA регламентирует, что корреляции уровнем ниже уровня В предназначены только для качественной оценки взаимосвязи между фармакокинетическими параметрами и данными теста «Растворение» и, таким образом, не могут быть предоставлены в регуляторные органы. Выделяют также множественную С-корреляцию (иногда - как отдельный уровень), которая представляет собою корреляцию уровня С, установленную по нескольким временным точкам профиля высвобождения и фармакокинетической кривой. Однако в случае ее выявления существует высокая вероятность IVIVC уровня А, максимально точно отражающей поведение ЛС в условиях in vivo. Некоторые авторы выделяют корреляцию уровня D (которая не описана в ряде нормативных документов), которая также служит для качественной оценки и может применяться производителями ЛС на стадии разработки состава вспомогательных веществ [2, 7].
Параметры, применяемые для установления корреляции различных уровней, приведены в таблице 1 [1].
ТАБЛИЦА 1.
Параметры, применяемые для установления in vivo-in vitro корреляции различных уровней
Уровень Параметр in vivo Параметр in vitro
А Профиль растворения Фармакокинетическая кривая
В MDTin vitro MRT, MDTin vivo, MATin vivo
С Время распадаемости, T10%, T50%, T90%, скорость растворения, эффективность растворения ^ax, Tmax, AUC, kel, T10%, T50%, T90%.
Порядок установления in vivo-in vitro корреляции
Порядок получения приведенных выше параметров in vivo и in vitro должен соответствовать ряду ниже указанных требований [2, 7].
Требования к исследованиям in vivo:
1. Фармакокинетические данные должны быть получены в
исследованиях на людях.
2. В фармакокинетические исследования ЛС должно быть включено достаточное количество здоровых добровольцев (от 6 (12) до 36). Данное испытание также может быть частью исследований биоэквивалентности. В то же время, желательно, чтобы фармакокинетические параметры изучались в отдельном исследовании с перекрестным дизайном.
3. В испытание может быть включен референтный препарат, содержащий то же ЛВ. В качестве референтного препарата следует использовать раствор для внутривенного применения, раствор для внутреннего применения, или лекарственную форму немедленного высвобождения.
4. Исследуемые препараты необходимо принимать до еды (fasted state). После еды (fed state) препараты следует принимать только в том случае, если их прием до еды противопоказан.
Требования к исследованиям in vitro:
1. При разработке IVIVC следует изучить поведение ЛС в нескольких средах растворения для выявления наиболее дискриминирующей среды.
2. Для всех исследуемых лекарственных форм при разработке IVIVC должна применяться одна и та же методика теста «Растворение».
3. Испытание «Растворение» следует проводить на аппарате «Вращающаяся корзина» при 100 об/мин или «Лопастная мешалка» при 50-75 об./мин. Допустимо использование аппарата «Проточная ячейка» или «Качающийся цилиндр».
4. рН среды растворения не должен превышать 6.8, если иное не обосновано и разрешено. При проведении теста «Растворение» для ЛС, содержащих ЛВ с низкой растворимостью, допустимо прибавление в среду растворения поверхностно-активных веществ (например, 1% натрия лау-рилсульфата). Использование неводных или водноспиртовых сред растворения недопустимо, за исключением случаев, когда ни одна из изученных водных сред не обеспечивает достаточного высвобождения ЛВ.
5. Испытание «Растворение» должно проводиться не менее чем на 12 единицах ЛФ для получения статистически достоверных результатов. Желательно, чтобы на ранних стадиях временные точки отбора проб совпадали с временными точками отбора плазмы у здоровых добровольцев. Временные точки отбора проб должны равномерно отражать профиль растворения. Коэффициенты вариации (CV, %) не должны превышать 10% для каждой временной точки.
Методология разработки корреляции уровня А включает в себя следующие стадии:
1. В испытание желательно включают 3 или более лекарственных форм ЛС, скорость высвобождения ЛВ из которых будет различаться. Испытание на 1 ЛФ допустимо проводить только в том случае, если скорость высвобождения ЛВ не будет зависеть от условий растворения (среды, скорости вращения мешалки). В том случае, если корреляции для 1 или 2 ЛФ не наблюдается, допустимо установить IVIVC для оставшегося препарата, однако в этом случае корреляция будет распространяться только на ЛФ, имеющие такую же скорость высвобождения.
2. Изучают фармакокинетические свойства и профили растворения исследуемых(ого) ЛС.
3. Профили растворения in vitro в координатах - концентрация (% растворившегося ЛВ) / время (час) непосредственно накладывают на кривые in vivo в координатах - концентрация (нг/мл) / время (час). Строят график корреляционной зависимости уровня А в координатах - всасывание in vivo (%) / in vitro (%), используя математические модели. Допустимо масштабирование одной из осей (использование коэффициента пересчета), однако такой коэффициент должен быть одинаковым для всех изучаемых ЛС. Необходимость применять различный коэффициент для изучаемых ЛС пересчета свидетельствует об отсутствии IVIVC.
Чтобы продемонстрировать, что предсказуемость поведения ЛС в условиях in vivo в зависимости от его характеристик растворения in vitro, сохраняется вне диапазона скорости растворения in vitro и производственных изменений, необходимо провести оценку прогнозирования IVIVC. Достоверность прогнозирования корреляционной зависимости оценивается при помощи средней абсолютной ошибки прогнозирования (PE), измеряемой в процентах, следующим образом:
(PE %) - наблюдаемое значение - прогнозируемое значение ,юо[6]
' наблюдаемое значение
Если для разработки IVIVC испытание проводится на 3 и более ЛФ с разными скоростями высвобождения, средняя абсолютная внутренняя ошибка прогнозирования должна быть менее 10% для Стш и AUCinf и % РЕ для индивидуальных скоростей растворения не должна превышать 15%. При этом можно говорить о высокой оценке прогнозирования IVIVC, при этом дальнейшая валидация не требуется. При этом может сохраняться необходимость оценить внешнюю прогнозируемость.
Если внутренняя ошибка прогнозирования превышает 10% и/или % РЕ для индивидуальных скоростей растворения превышает 15%, необходимо провести внешнюю валидацию. Для оценки внешней РЕ используют данные, которые не применяли для разработки IVIVC. Если средняя абсолютная внешняя ошибка прогнозирования не превышает 10% для Стш и AUCinf, это свидетельствует о достоверной внешней оценке прогнозирования. Результаты валидацион-ных испытаний считаются неубедительными, если % РЕ принадлежит интервалу от 10 до 20%, и недостоверными, если % РЕ превышает 20%.
In vivo-in vitro корреляция для лекарственных форм с замедленным высвобождением
Исследования IVIVC преимущественно применяются для лекарственных форм с замедленным высвобождением, поскольку при этом обеспечивается точность исследований и получение более предсказуемых и достоверных результатов. Это связано с тем, что высокая вероятность установления IVIVC существует в том случае, если процессы высвобождения лекарственного вещества из лекарственной формы и его растворения определяют скорость его всасывания в ЖКТ. Достоверные валидированные корреляции in vivo-in vitro различных уровней были разработаны и опубликованы для значительного числа лекарственных форм с замедленным высвобождением [2]. При этом корреляцию уровня А возможно выявить только для таких лекарственных форм [9]. Руководство FDA по корреляции in vivo-in vitro распространяется только на лекарственные формы с замедленным
высвобождением [7]. В то же время, именно данный документ послужил основой для возможности выявления IVIVC для других лекарственных форм и, особенно, для лекарственных форм с немедленным высвобождением.
In vivo-in vitro корреляция для лекарственных форм с немедленным высвобождением
IVIVC является весьма точным инструментом для оценки поведения in vivo пролонгированных лекарственных форм, в то время как для лекарственных форм немедленного высвобождения установление такой корреляции, особенно уровня А, является маловероятным. Это связано с несколькими факторами: описание профиля растворения ЛС проводят по небольшому количеству временных точек, отсутствие зависимости абсорбции ЛВ от стадии его высвобождения их лекарственной формы. Однако предсказание IVIVC для таких ЛС стало возможным после появления биофармацев-тической классификационной системы (БКС). БКС - это научная система классификация действующих веществ на основании их растворимости в водных растворах с различными значениями рН и кишечной проницаемости [10]. БКС подразделяет ЛВ на 4 класса - 1 (высокая растворимость, высокая проницаемость), 2 (низкая растворимость, высокая проницаемость), 3 (высокая растворимость, низкая проницаемость), 4 - (низкая растворимость, низкая проницаемость). Возможность установления IVIVC для каждого из классов БКС приведена в таблице 2.
ТАБЛИЦА 2.
Возможность установления IVIVC для лекарственных форм немедленного высвобождения, содержащих ЛВ из различных классов БКС
IVIVC возможна в том случае, если лимитирующей стадией попадания действующего вещества в системный кровоток является стадия его высвобождения из лекарственной формы и растворения, что является характерным именно для ЛС, содержащих ЛВ 2-го класса БКС. IVIVC для препаратов, содержащих ЛВ из 1-го класса БКС, характерна в том случае, если скорость опорожнения желудка превышает скорость растворения в испытаниях in vitro. Вероятность выявления IVIVC, содержащих ЛВ из 3-го класса БКС, существует в том случае, если процесс растворения для них имеет меньшую скорость, чем процесс абсорбции в ЖКТ. Таким образом, ключевую роль в вероятности разработки достоверной in vivo-in vitro корреляции для лекарственных форм немедленного высвобождения играют биофармацевтические свойства действующего вещества.
In vivo-in vitro взаимосвязь (IVIVR) - альтернатива in vivo-in vitro корреляции
Как было указано выше, установление достоверной, вали-дированной и устойчивой in vivo-in vitro корреляции уровня А для лекарственных средств немедленного высвобождения практически является невозможностью, что в первую очередь связано с тем, что скорость высвобождения ЛВ из ЛВ превышает (иногда значительно) скорость всасывания.
Одним из ряда способов решения данной проблемы является введение другой математической модели. Примером такой модели может быть in vivo-in vitro взаимосвязь (in vivo-in vitro relationship, IVIVR) [9]. Основным отличием IVIVR от IVIVC является отсутствие требования линейной зависимости между фармакокинетической кривой и профилем высвобождения (что практически невозможно для лекарственных средств немедленного высвобождения). Ниже приведено уравнение для одной из моделей in vivo-in vitro взаимосвязи:
Fa - фракция общего количества ЛВ, абсорбировавшая в момент времени t,
fa - фракция дозы ЛВ, абсорбировавшая в момент времени t,
a - отношение между кажущейся константой абсорбции первого порядка (kpaap) к кажущейся константе высвобождения первого порядка (kd), и
Fd - фракция дозы ЛВ, высвободившаяся в момент времени t.
Данная методология IVIVR была применена к некоторым лекарственным формам немедленного высвобождения метопролола, пироксикама и ранитидина [9]. Таким образом, такой метод установления взаимосвязи между фармакокинетическими свойствами ЛС и его характеристиками растворения может применяться наряду с IVIVC для некоторых лекарственных форм при трудностях разработки корреляции уровня А.
Выводы
Таким образом, in vivo-in vitro корреляция является эффективным прогностическим инструментом для оценки поведения лекарственных форм в условиях in vivo на основании профилей растворения препарата. Среди всех уровней корреляции наиболее достоверной для регуляторных целей является корреляция уровня А. Разработка такой корреляции тщательно нормируется и должна быть валидирована. Несмотря на то, что IVIVC в первую очередь применима к пролонгированным лекарственным средствам, ее также можно выявить и для лекарственных форм с немедленным высвобождением с учетом их положения в биофармацевти-ческой классификационной системе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Cardot J.M., Beyssac E., Alric M. In Vitro-In Vivo Correlation: Importance of Dissolution in IVIVC. Dissolution Technologies. Hockessin D.E. USA. 2007. Vol. 14. № 1. Р. 15-19.
2.Chilukuri D.M., Sunkara M., Young D. Pharmaceutical product development. In vitro-in vivo correlation. Informa Healthcare. USA. N.-Y. 2007. 205 P.
3.Emami J. IVIVC - from theory to applications. J Pharm Pharmaceut Sci. Edmonton. Canada. 2006. Vol. 9. № 2. Р. 31-51.
4. Skelly J., Amidon G.L., Barr W., Benet L., Carter F., Robinson J., Shah V., Yacobi A.Testing and Correlation for Oral Controlled/Modified-Release Dosage Forms. Pharm. Res. 1990. Vol. 7. Р. 975-982.
5.Note for Guidance on Development Pharmaceutics; European Agency for the Evaluation of Medicinal Products, Human Medicines Evaluation Unit, Committee for Proprietary Medicinal Products. CPMP/QWP/155/96. London. U.K. January 1998.
6. Note for Guidance on Modified Release Oral and Transdermal Dosage Forms:Section II (Pharmacokinetic and Clinical Evaluation);European Agency for the Evaluation of Medicinal Products,Human Medicines Evaluation Unit, Committee for Proprietary Medicinal Products. CPMP/EWP/280/96. London. U.K. July. 1999.
Класс БКС Лимитирующая стадия асборбции Вероятность IVIVC
1 Опорожнение желудка IVIVC нехарактерна
2 Высвобождение и растворение IVIVC возможна
3 Проницаемость через мембраны ЖКТ IVIVC нехарактерна
4 Различная Небольшая вероятность IVIVC
7.Extended Release Oral Dosage Forms: Development, Evaluation, and Application of In Vitro/In Vivo Correlations; Guidance for Industry; U.S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration, Center for Drug Evaluation and Research (CDER), U.S. Government Printing office: Washington. DC. September. 1997.
8. In Vitro and In Vivo Evaluation of Dosage Forms <1088>. United States Pharmacopeia and National Formulary USP 32-NF 27; United States Pharmacopeia! Convention. Inc.: Rockville MD. 2008.
9. Polli E. IVIVR versus IVIVC. Dissolution Technologies. Hockessin DE. USA. 2000. Vol. 14. № 1. P. 15-19.
10. Lindenberg M., Kopp S., Dressman J.B. Classification of orally administered drugs on the World Health Organization Model list of Essential Medicines according to the biopharmaceutics classification system. Eur J Pharm Biopharm. 2004. № 58. P. 265-278.
