전통적으로 화학물질의 발암성시험은 고용량 선정의 표준 방법으로 최대내성용량(maximally tolerated dose, MTD)에 의존해 왔다(주 1). MTD는 일반적으로 3개월간의 독성시험에서 얻은 자료를 근거로 정한다.

Traditionally, carcinogenicity studies for chemical agents have relied upon the maximally tolerated dose (MTD) as the standard method for high dose selection (Note 1). The MTD is generally chosen based on data derived from toxicity studies of 3 months' duration.

과거에는 사람용 의약품 발암성시험의 고용량 선정 기준이 국제 규제기관 간에 통일되어 있지 않았다. 유럽과 일본에서는 독성 평가변수에 근거한 용량 선정 또는 사람 최대 권장 1일 용량의 높은 배수(mg/kg 기준 >100배) 도달에 근거한 용량 선정이 인정되어 왔다. 그러나 미국에서는 전통적으로 MTD에 근거한 용량 선정만이 유일하게 적절한 관행으로 여겨져 왔다. 모든 지역에서 최대투여가능용량(maximum feasible dose)을 적절한 평가변수로 사용해 왔다.

In the past, the criteria for high dose selection for carcinogenicity studies of human pharmaceuticals have not been uniform among international regulatory agencies. In Europe and Japan, dose selection based on toxicity endpoints or attaining high multiples of the maximum recommended human daily dose (>100x on a mg/kg basis) has been accepted. However, in the United States, dose selection based on the MTD has traditionally been considered the only appropriate practice. All regions have used a maximum feasible dose as an appropriate endpoint.

설치류 독성이 낮은 의약품의 경우 MTD를 사용하면 발암성시험에서 매우 많은 용량을 투여하게 될 수 있으며, 이는 흔히 임상용량의 높은 배수에 해당한다. 이로 인해 사람에서 의도된 노출을 크게 초과하는 설치류의 노출은 사람의 위해성과 관련이 없을 수 있다는 우려가 제기되었다. 이러한 노출은 시험 동물종의 생리를 크게 변화시키므로, 그 결과가 사람이 노출된 후에 일어날 일을 반영하지 못할 수 있기 때문이다.

For pharmaceuticals with low rodent toxicity, use of the MTD can result in the administration of very large doses in carcinogenicity studies, often representing high multiples of the clinical dose. This has led to the concern that exposures in rodents greatly in excess of the intended human exposures might not be relevant to human risk; because they so greatly alter the physiology of the test species, the findings might not reflect what would occur following human exposure.

이상적으로는, 의약품의 설치류 생물검정을 위해 선정한 용량은 (1) 사람 치료 노출 대비 적절한 안전역을 확보하고, (2) 유의한 만성 생리 기능 장애 없이 내성을 보이며 양호한 생존과 양립하고, (3) 물질의 특성과 동물의 적합성에 폭넓게 초점을 맞춘 포괄적인 동물 및 사람 자료에 따라 정해지며, (4) 임상 사용의 맥락에서 자료를 해석할 수 있게 하는 물질 노출을 제공하여야 한다.

Ideally, the doses selected for rodent bioassays for pharmaceuticals should provide an exposure to the agent that (1) allows an adequate margin of safety over the human therapeutic exposure, (2) is tolerated without significant chronic physiological dysfunction and is compatible with good survival, (3) is guided by a comprehensive set of animal and human data that focus broadly on the properties of the agent and the suitability of the animal, and (4) permits data interpretation in the context of clinical use.

의약품 발암성시험의 고용량 선정 요건에 대한 국제적 조화를 이루고 고용량 선정의 합리적 근거를 마련하기 위하여, ICH 안전성 전문가 작업반은 고용량 선정을 위한 공통의 과학적 기준을 도출하는 절차에 착수하였다.

In order to achieve international harmonisation of requirements for high dose selection for carcinogenicity studies of pharmaceuticals, and to establish a rational basis for high dose selection, the ICH Expert Working Group on Safety initiated a process to arrive at common, scientifically based criteria for high dose selection.

의약품은 몇 가지 특징으로 다른 환경 화학물질과 구별되며, 이에 따라 다른 가이드라인과 일부 측면에서 다를 수 있는 가이드라인이 정당화될 수 있다. 이는 의약품 발암성시험의 관련성을 높일 것이다. 즉, 사람에서의 약리, 약동학 및 대사적 체내동태에 관하여 많은 지식이 확보되어 있을 수 있다. 또한 대개 환자군, 예상 사용 양상, 노출 범위, 그리고 사람에서 견딜 수 없는 독성 및/또는 부작용에 관한 정보가 있다.

Several features of pharmaceutical agents distinguish them from other environmental chemicals and can justify a guideline which might differ in some respects from other guidelines. This should enhance the relevance of the carcinogenicity study for pharmaceuticals. Thus much knowledge might be available on the pharmacology, pharmacokinetics, and metabolic disposition in humans. In addition, there will usually be information on the patient population, the expected use pattern, the range of exposure, and the toxicity and/or side effects that cannot be tolerated in humans.

의약품으로 개발되는 물질의 화학적·약리학적 특성의 다양성과 발암 기전의 다양성 때문에 용량 선정에는 유연한 접근방법이 요구된다. 이 문서는 여러 접근방법 중 어느 하나라도 용량 선정에 유용할 수 있다고 제안하며, 의약품 발암성시험의 용량 선정에 보다 합리적인 접근방법을 제공할 것이다. 이러한 접근방법에는 1) 독성 기반 평가변수, 2) 약동학적 평가변수, 3) 흡수 포화, 4) 약력학적 평가변수, 5) 최대투여가능용량, 6) 한계용량(limit dose), 7) 추가 평가변수가 포함된다.

Diversity of the chemical and pharmacological nature of the substances developed as pharmaceuticals, and the diversity of mechanisms of carcinogenesis, call for a flexible approach to dose selection. This document proposes that any one of several approaches could be useful for dose selection, and should provide for a more rational approach to dose selection for carcinogenicity studies for pharmaceuticals. These include: 1) toxicity-based endpoints; 2) pharmacokinetic endpoints; 3) saturation of absorption; 4) pharmacodynamic endpoints; 5) maximum feasible dose; 6) limit dose; and 7) additional endpoints.

발암성시험의 고용량 선정에 가장 적절한 평가변수를 정할 때에는 관련된 모든 동물 자료를 고려하고 이를 이용 가능한 사람 자료와 통합하는 것이 가장 중요하다. 고용량 선정에 사용한 주 평가변수와 관계없이, 발암성시험의 용량 선정 시 관련 약동학, 약력학 및 독성 자료를 고려하여야 한다.

Consideration of all relevant animal data and integration with available human data is paramount in determining the most appropriate endpoint for selecting the high dose for the carcinogenicity study. Relevant pharmacokinetic, pharmacodynamic, and toxicity data should be considered in the selection of doses for the carcinogenicity study, regardless of the primary endpoint used for high dose selection.

이러한 유연한 접근방법을 정하는 과정에서, 현재로서는 발암의 근본 기전이 충분히 이해되지 못하고 있음을 인정한다. 또한 설치류를 이용하여 사람의 발암 위해성을 예측하는 것은 현재로서는 이용 가능한 최선의 방법이지만 본질적인 한계가 있음을 인정한다. 따라서 약물 유래 물질의 혈장 농도를 사용하는 것은 설치류 생물검정의 설계를 개선하려는 중요한 시도이지만, 이 분야의 발전을 위해서는 사람의 위해성을 검출하는 최선의 방법을 계속 검토할 필요가 있다. 그러므로 이 가이드라인은 이 어렵고 복잡한 분야의 지침으로 활용하기 위한 것이며, 새로운 자료가 확보되는 대로 아래에 기술한 구체적 규정을 갱신하는 것이 중요함을 인정한다.

In the process of defining such a flexible approach, it is recognised that the fundamental mechanisms of carcinogenesis are only poorly understood at the present time. Further, it is also recognised that the use of the rodent to predict human carcinogenic risk has inherent limitations, although this approach is the best available option at this time. Thus, while the use of plasma levels of drug-derived substances represents an important attempt at improving the design of the rodent bioassay, progress in this field calls for continuing examination of the best method to detect human risk. This guideline is therefore intended to serve as guidance in this difficult and complex area, recognising the importance of updating the specific provisions outlined below as new data become available.

발암성시험의 고용량을 선정하기 위해 용량범위설정시험을 수행할 때의 고려사항은 최종적으로 사용하는 평가변수와 관계없이 동일하다.

The considerations involved when undertaking dose-ranging studies to select the high dose for carcinogenicity studies are the same regardless of the final endpoint utilised.

ICH 1에서는 발암성시험의 고용량 선정을 위하여 MTD 이외의 평가변수를 평가하기로 합의하였다. 이러한 평가변수는 시험물질의 약리학적 특성과 독성 프로파일에 근거하기로 하였다. MTD 이외의 독성 평가변수 사용에 관해서는 과학적 합의가 없다. 따라서 ICH 안전성 전문가 작업반은 발암성시험의 고용량 선정을 위한 유용한 독성 기반 평가변수로서 MTD를 계속 사용하기로 합의하였다.

ICH 1 agreed to evaluate endpoints other than the MTD for the selection of the high dose in carcinogenicity studies. These were to be based on the pharmacological properties and toxicological profile of the test compound. There is no scientific consensus on the use of toxicity endpoints other than the MTD. Therefore, the ICH Expert Working Group on Safety has agreed to continue use of the MTD as a useful toxicity-based endpoint for high dose selection for carcinogenicity studies.

다음의 MTD 정의는 국제 규제당국이 이전에 공표한 정의와 일치하는 것으로 본다(주 1). 최고용량 또는 최대내성용량은 발암성시험 기간 동안 최소한의 독성 영향을 나타낼 것으로 예측되는 용량이다. 이러한 영향은 최소한의 독성이 관찰되는 90일 용량범위설정시험으로부터 예측할 수 있다. 고려할 요인은 동물의 정상 수명을 변화시키거나 시험 해석을 방해할 것으로 예측되는 생리 기능의 변화이다. 이러한 요인에는 대조군 대비 10% 이하의 체중 증가 감소, 표적장기 독성, 임상병리 지표의 유의한 변화가 포함된다.

The following definition of the MTD is considered consistent with those published previously by international regulatory authorities (Note 1): The top dose or maximum tolerated dose is that which is predicted to produce a minimum toxic effect over the course of the carcinogenicity study. Such an effect can be predicted from a 90-day dose range-finding study in which minimal toxicity is observed. Factors to consider are alterations in physiological function which would be predicted to alter the animal's normal life span or interfere with interpretation of the study. Such factors include: no more than 10% decrease in body weight gain relative to controls; target organ toxicity; significant alterations in clinical pathological parameters.

사람과 설치류에서 대사 프로파일이 유사하고 설치류에서 장기 독성이 낮은(즉, 설치류에서 고용량에 내성이 좋은) 의약품의 경우, (최대 권장 1일 용량에서의) 사람 노출 곡선하면적(area under the exposure curve, AUC)의 큰 배수에 해당하는 전신 노출은 발암성시험의 용량 선정에 적절한 평가변수가 될 수 있다. 동물의 전신 노출 수준은 발암성을 적절히 시험하였다는 확신을 줄 수 있을 만큼 노출에 비해 충분히 커야 한다.

A systemic exposure representing a large multiple of the human area under the exposure curve (AUC) (at the maximum recommended daily dose) can be an appropriate endpoint for dose selection for carcinogenicity studies for pharmaceuticals which have similar metabolic profiles in humans and rodents and low organ toxicity in rodents (i.e., high doses are well tolerated in rodents). The level of animal systemic exposure should be sufficiently great compared to exposure to provide reassurance of an adequate test of carcinogenicity.

대사 및 배설 양상이 다르기 때문에 동물종별로 투여한 용량이 조직 농도와 일치하지 않을 수 있음을 인정한다. 전신 노출의 비교 가능성은 투여 용량보다 모약물과 대사체의 혈중 농도로 더 잘 평가된다. 혈장 중 비결합 약물은 비결합 약물의 조직 농도를 가장 잘 반영하는 간접 측정치로 여겨진다. AUC는 화합물의 혈장 농도와 생체내 체류시간을 모두 반영하므로 가장 포괄적인 약동학적 평가변수로 여겨진다.

It is recognised that the doses administered to different species might not correspond to tissue concentrations because of different metabolic and excretory patterns. Comparability of systemic exposure is better assessed by blood concentrations of parent drug and metabolites than by administered dose. The unbound drug in plasma is thought to be the most relevant indirect measure of tissue concentrations of unbound drug. The AUC is considered the most comprehensive pharmacokinetic endpoint since it takes into account the plasma concentration of the compound and residence time in vivo.

사람에 대한 발암 위해성 평가에 동물과 사람의 약물 혈장 농도 비교를 사용하는 데에는 아직 밸리데이션된 과학적 근거가 없다. 그러나 현재로서는, MTD에서 수행한 발암성시험 데이터베이스의 분석에 근거하여, 모화합물 및/또는 대사체의 설치류 대 사람 혈장 AUC 노출비가 25 대 1에 해당하는 고용량을 발암성시험에 선정하는 것이 실용적인 것으로 여겨진다(주 3).

There is, as yet, no validated scientific basis for use of comparative drug plasma concentrations in animals and humans for the assessment of carcinogenic risk to humans. However, for the present, and based on an analysis of a database of carcinogenicity studies performed at the MTD, the selection of a high dose for carcinogenicity studies which represents a 25-to-1 exposure ratio of rodent to human plasma AUC of parent compound and/or metabolites is considered pragmatic (Note 3).

다음 기준은 고용량 선정을 위해 약동학적으로 정의된 노출을 결정하는 데 특히 적용할 수 있다.

The following criteria are especially applicable for use in determining a pharmacokinetically-defined exposure for high dose selection.

약물 관련 물질의 전신 이용률로 측정한 흡수 포화에 근거한 고용량 선정을 고려할 수 있다. 발암성시험에 선정하는 중용량과 저용량은 대사 및 소실 경로의 포화를 고려하여야 한다.

High dose selection based on saturation of absorption measured by systemic availability of drug-related substances can be considered. The mid and low doses selected for the carcinogenicity study should take into account saturation of metabolic and elimination pathways.

많은 의약품의 유용성과 안전성은 약력학적 수용체 선택성에 좌우된다. 고용량 선정을 위한 약력학적 평가변수는 화합물 특이성이 매우 높으며, 과학적 타당성에 근거하여 개별 시험 설계에서 고려할 수 있다. 선정한 고용량은 투여 동물에서 더 이상의 용량 증량이 불가능할 정도의 약력학적 반응을 나타내야 한다. 그러나 그 용량은 시험의 타당성을 손상시킬 정도의 생리 또는 항상성 교란을 일으켜서는 안 된다. 예로는 저혈압과 혈액응고 억제(자연 출혈 위험 때문)가 있다.

The utility and safety of many pharmaceuticals depend on their pharmacodynamic receptor selectivity. Pharmacodynamic endpoints for high dose selection will be highly compound-specific and can be considered for individual study designs based on scientific merits. The high dose selected should produce a pharmacodynamic response in dosed animals of such magnitude as would preclude further dose escalation. However, the dose should not produce disturbances of physiology or homeostasis which would compromise the validity of the study. Examples include hypotension and inhibition of blood clotting (because of the risk of spontaneous bleeding).

현재 사료 혼합 투여 시 최대투여가능용량은 사료의 5%로 본다. 국제 규제당국은 이 기준을 재평가하고 있다. 이 가이드라인에서 논의한, 저독성 의약품의 용량 선정을 위한 약동학적 평가변수(AUC 비)의 사용은 투여 가능성 기준에 근거하여 고용량을 선정하는 경우를 크게 줄일 것으로 생각된다. 사료 혼합 투여 이외의 경로가 적절한 경우에는 실용성 및 국소 내성 등의 고려사항에 근거하여 고용량을 제한할 수 있다.

Currently, the maximum feasible dose by dietary administration is considered to be 5% of diet. International regulatory authorities are re-evaluating this standard. It is believed that the use of pharmacokinetic endpoints (AUC ratio) for dose selection of low toxicity pharmaceuticals, discussed in this guideline, should significantly reduce the number of instances where high doses are selected based on feasibility criteria. When routes other than dietary administration are appropriate, the high dose can be limited based on considerations including practicality and local tolerance.

이 가이드라인에 기술한 접근방법을 사용하여 발암성시험의 고용량을 정할 때에는 이 용량을 1500 mg/kg/day로 제한하는 것이 적절하다(주 10). 이 한계용량은 사람 최대 권장 용량이 500 mg/day를 초과하지 않는 경우에 적용한다(주 11).

In determining the high dose for carcinogenicity studies using the approaches outlined in this guideline it is appropriate to limit this dose to 1500 mg/kg/day (Note 10). This limit dose applies where the maximum recommended human dose does not exceed 500 mg/day (Note 11).

주로 발암성시험의 용량 선정과 해석을 뒷받침하기 위하여, 약물과 대사체에 대한 설치류와 사람의 노출을 비교한 자료를 제공하여야 한다. 이러한 정보에 근거할 때, 1500 mg/kg/day 투여 후 동물의 노출이 사람에서 도달한 노출에 비해 충분히 높다고 보장할 수 없어 1500 mg/kg/day 한계를 적용할 수 없는 경우가 있을 수 있다. 1500 mg/kg/day에서 설치류의 전신 노출은 의도된 사람 치료용량에서 측정한 사람 노출보다 적어도 10배 이상 커야 한다. (그렇지 않은 경우에는 사례별로 설치류 노출을 높이거나 동물 모델을 재검토하도록 노력하여야 한다.) 사람 용량이 500 mg/day를 초과하면 고용량을 최대투여가능용량까지 높일 수 있다.

Data should be provided comparing exposure of rodents and humans to drug and metabolites primarily to support dose selection for and interpretation of the carcinogenicity study. Based on such information, there might be cases where the limit of 1500 mg/kg/day is not applicable because it cannot be assured that animal exposure after 1500 mg/kg/day is sufficiently high compared to the exposure achieved in humans. The rodent systemic exposure at 1500 mg/kg/day should be greater by at least an order of magnitude than human exposure measured at the intended human therapeutic dose. (If this is not the case, efforts should be made to increase the rodent exposure or to reconsider the animal model in a case-by-case approach.) If the human dose exceeds 500 mg/day the high dose can be increased up to the maximum feasible dose.

설치류 발암성시험의 고용량 선정에 관하여 이 지침에서 구체적으로 정의하지 않은 대체 평가변수를 사용하는 것에도 이점이 있을 수 있음을 인정한다. 개별 시험 설계에서 이러한 추가 평가변수를 사용할 때에는 과학적 근거에 기반하여야 한다. 이러한 설계는 각각의 타당성에 근거하여 평가하여야 한다(주 12).

It is recognised that there might be merit in the use of alternative endpoints not specifically defined in this guidance on high dose selection for rodent carcinogenicity studies. Use of these additional endpoints in individual study designs should be based on scientific rationale. Such designs should be evaluated based on their individual merits (Note 12).

고용량 선정에 사용한 방법과 관계없이, 발암성시험의 중용량 및 저용량 선정은 시험 결과의 사람에 대한 관련성을 평가하는 데 도움이 되는 정보를 제공하여야 한다. 용량은 설치류와 사람의 약동학, 약력학 및 독성 자료를 통합한 후 선정하여야 한다. 이들 용량을 선정한 근거를 제시하여야 한다. 모든 것을 망라하지는 않지만, 설치류 발암성시험의 중용량 및 저용량 선정 시 다음 사항을 고려하여야 한다.

Regardless of the method used for the selection of the high dose, the selection of the mid and low doses for the carcinogenicity study should provide information to aid in assessing the relevance of study findings to humans. The doses should be selected following integration of rodent and human pharmacokinetic, pharmacodynamic, and toxicity data. The rationale for the selection of these doses should be provided. While not all-encompassing, the following points should be considered in selection of the middle and low doses for rodent carcinogenicity studies:

이 지침은 치료제 발암성시험의 고용량 선정을 위한 여섯 가지 기준, 즉 최대내성용량, 25배 AUC 비(설치류:사람), 용량제한 약력학적 영향, 흡수 포화, 최대투여가능용량 및 한계용량을 제시한다. 시험 설계에서 그 밖의 약력학, 약동학 또는 독성 기반 평가변수의 사용은 과학적 근거와 개별 타당성에 근거하여 고려하여야 한다. 모든 경우에 적절한 용량범위설정시험을 수행하여야 한다. 발암성시험의 용량 및 종/계통 선정 시 모든 관련 정보를 고려하여야 한다. 이 정보에는 사람에서의 사용, 노출 양상 및 대사에 관한 지식이 포함되어야 한다. 용량 선정에 여러 기준을 이용할 수 있게 됨으로써 치료제 발암성시험의 설계를 최적화하는 데 더 큰 유연성이 제공될 것이다.

This guidance outlines six criteria for selection of the high dose for carcinogenicity studies of therapeutics: the maximum tolerated dose, 25-fold AUC ratio (rodent:human), dose-limiting pharmacodynamic effects, saturation of absorption, maximum feasible dose, and limit dose. The use of other pharmacodynamic-, pharmacokinetic-, or toxicity-based endpoints in study design should be considered based on scientific rationale and individual merits. In all cases, appropriate dose ranging studies should be conducted. All relevant information should be considered for dose and species/strain selection for the carcinogenicity study. This information should include knowledge of human use, exposure patterns, and metabolism. The availability of multiple criteria for dose selection will provide greater flexibility in optimising the design of carcinogenicity studies for therapeutic agents.

다음은 최대내성용량을 기술하는 독성 기반 평가변수의 동등한 정의로 간주된다.

The following are considered equivalent definitions of the toxicity-based endpoint describing the maximum tolerated dose:

미국 발암물질 부처간 실무그룹(US Interagency Staff Group on Carcinogens)은 MTD를 다음과 같이 정의하였다. "현재 권장되는 최고용량은 만성 시험 기간 동안 투여하였을 때 발암성 이외의 영향으로 동물의 정상 수명을 유의하게 변화시키지 않으면서 최소한의 독성 징후를 유발하기에 딱 충분한 높은 용량이다. 때로 최대내성용량(MTD)이라고 부르는 이 용량은 아만성 시험(보통 90일)에서 주로 사망률, 독성 및 병리 기준에 근거하여 정한다. MTD는 시험 해석을 방해할 정도의 중증도를 지닌 독성의 형태학적 증거를 유발해서는 안 된다. 또한 동물 사료에서 차지하는 비율이 너무 커서 사료의 영양 조성이 바뀌어 영양 불균형을 초래해서도 안 된다.”

The US Interagency Staff Group on Carcinogens has defined the MTD as follows: "The highest dose currently recommended is that which, when given for the duration of the chronic study, is just high enough to elicit signs of minimal toxicity without significantly altering the animal's normal lifespan due to effects other than carcinogenicity. This dose, sometimes called the maximum tolerated dose (MTD), is determined in a subchronic study (usually 90 days duration) primarily on the basis of mortality, toxicity and pathology criteria. The MTD should not produce morphologic evidence of toxicity of a severity that would interfere with the interpretation of the study. Nor should it comprise so large a fraction of the animal's diet that the nutritional composition of the diet is altered, leading to nutritional imbalance.”

"MTD는 처음에는 아만성 시험에서 관찰된 체중 증가 감소, 즉 체중 증가 감소가 10%를 넘지 않는 최고용량에 근거하였다. 보다 최근의 연구와 훨씬 더 많은 생물검정에 대한 평가는 보다 광범위한 생물학적 정보에 근거하여 MTD 선정을 정교화하여야 함을 보여 준다. 체중 및 장기 무게의 변화와 혈액학, 요검사 및 임상화학 측정치의 임상적으로 유의한 변화는 보통 더 확정적인 독성, 병리 또는 조직병리 평가변수와 함께 사용할 때 유용할 수 있다." (Environmental Health Perspectives, Vol. 67, pp. 201-281, 1986)

"The MTD was initially based on a weight gain decrement observed in the subchronic study; i.e., the highest dose that caused no more than a 10% weight gain decrement. More recent studies and the evaluation of many more bioassays indicate refinement of MTD selection on the basis of a broader range of biological information. Alterations in body and organ weight and clinically significant changes in haematologic, urinary, and clinical chemistry measurements can be useful in conjunction with the usually more definitive toxic, pathologic or histopathologic endpoints." (Environmental Health Perspectives, Vol. 67, pp. 201-281, 1986)

일본 후생성은 다음과 같이 규정한다. "예비 발암성시험에서 대조군에 비해 체중 증가를 10% 미만으로 억제하고 독성 영향으로 인한 사망이나 동물의 일반 증상 및 검사 소견에 현저한 변화를 일으키지 않는 용량을 본 발암성시험에 사용할 최고용량으로 한다." (Toxicity test guideline for pharmaceuticals, Chapter 5, pg. 127, 1985)

The Ministry of Health and Welfare in Japan prescribes the following: "The dose in the preliminary carcinogenicity study that inhibits body weight gain by less than 10% in comparison with the control and causes neither death due to toxic effects nor remarkable changes in the general signs and laboratory examination findings of the animals is the highest dose to be used in the full-scale carcinogenicity study." (Toxicity test guideline for pharmaceuticals, Chapter 5, pg. 127, 1985)

유럽공동체 의약품위원회(Committee on Proprietary Medicinal Products)는 다음과 같이 규정한다. "최고용량은 최소한의 독성 영향, 예를 들어 10%의 체중 감소나 성장 부전, 또는 최소한의 표적장기 독성을 나타내야 한다. 표적장기 독성은 생리 기능의 부전과 궁극적으로는 병리학적 변화로 입증될 것이다." (Rules Governing Medicinal Products in the European Community, Vol. III, 1987)

The Committee on Proprietary Medicinal Products of the European Community prescribes the following: "The top dose should produce a minimum toxic effect, for example a 10% weight loss or failure of growth, or minimal target organ toxicity. Target organ toxicity will be demonstrated by failure of physiological functions and ultimately by pathological changes." (Rules Governing Medicinal Products in the European Community, Vol. III, 1987)

이는 가능한 모든 설치류 계통의 대사 프로파일을 조사하여야 한다는 뜻이 아니라, 발암성시험에 사용하는 표준 계통을 검토하여야 한다는 뜻이다.

This does not imply that all possible rodent strains should be surveyed for metabolic profile, but rather that standard strains used in carcinogenicity studies should be examined.

발암성시험의 용량 선정에 유용한 평가변수가 될 사람 AUC의 배수를 선정하기 위하여, MTD에서 수행한 치료제 발암성시험 가운데 AUC 값을 비교할 수 있을 만큼 사람과 설치류의 약동학 자료가 충분한 시험의 자료를 대상으로 후향적 분석을 수행하였다.

In order to select a multiple of the human AUC that would serve as an useful endpoint for dose selection for carcinogenicity studies, a retrospective analysis was performed on data from carcinogenicity studies of therapeutics conducted at the MTD for which there was sufficient human and rodent pharmacokinetic data for comparison of AUC values.

랫드와 사람의 약동학 자료가 적절한, MTD에서 수행한 35건의 약물 발암성시험 중 약 1/3은 상대 전신 노출비가 1 이하였고, 또 다른 1/3은 1에서 10 사이였다.

In 35 drug carcinogenicity studies carried out at the MTD for which there were adequate pharmacokinetic data in rats and humans, approximately 1/3 had a relative systemic exposure ratio less than or equal to 1, and another 1/3 had ratios between 1 and 10.

위에 기술한 데이터베이스 분석과 함께 수행한, 상대 전신 노출비, 상대 용량비(랫드 mg/kg:사람 mg/kg MRD) 및 체표면적으로 보정한 용량비(랫드 mg/M2 MTD:사람 mg/M2 MRD) 간 상관관계 분석 결과, 상대 전신 노출은 체중보다 체표면적으로 표현한 용량비와 더 잘 일치하였다. 확장된 FDA 데이터베이스의 123개 화합물을 이 방법으로 분석하였을 때에도 상대 전신 노출의 분포가 유사하게 관찰되었다. 고용량 선정에 적용할 상대 전신 노출비(AUC 비)를 선정할 때에는 적절한 안전역을 나타내고, 알려진 또는 추정되는 사람 발암물질을 검출할 수 있으며, 상당한 비율의 화합물에서 도달할 수 있는 비율 값을 고려하였다.

An analysis of the correlation between the relative systemic exposure ratio, the relative dose ratio (rat mg/kg:human mg/kg MRD), and the dose ratio adjusted for body surface area (rat mg/M2 MTD:human mg/M2 MRD), performed in conjunction with the above-described database analysis, indicates that the relative systemic exposure corresponds better with dose ratios expressed in terms of body surface area rather than body weight. When 123 compounds in the expanded FDA database were analysed by this approach, a similar distribution of relative systemic exposures was observed. In the selection of a relative systemic exposure ratio (AUC ratio) to apply in high dose selection, consideration was given to a ratio value that would represent an adequate margin of safety, would detect known or probable human carcinogens, and could be attained by a reasonable proportion of compounds.

알려진 또는 추정되는 사람 발암성 의약품의 검출 문제를 다루기 위하여, 랫드에서 양성 결과를 보인 IARC 1군 및 2A군 의약품을 대상으로 노출비 및/또는 용량비 분석을 수행하였다. 페나세틴(phenacetin)의 경우, 랫드와 사람의 약동학 자료가 충분하여 상대 전신 노출비가 적어도 15일 때 랫드 발암성시험에서 양성 결과가 나타난 것으로 추정할 수 있다. 랫드에서 발암성 양성 결과를 보인 것으로 평가된 IARC 1군 및 2A군 약물 14종의 대부분은 분석에 필요한 적절한 약동학 자료가 부족하다. 이들 화합물에 대해서는 상대 전신 노출비 대신 체표면적 보정 용량비를 대리 지표로 사용하였다. 이 분석 결과, 체표면적 비 10 이상에 해당하는 용량을 설치류에 사용하면 이들 의약품의 발암 가능성을 확인할 수 있는 것으로 나타났다.

To address the issue of detection of known or probable human carcinogenic pharmaceuticals, an analysis of exposure and/or dose ratios was performed on IARC class 1 and 2A pharmaceuticals with positive rat findings. For phenacetin, sufficient rat and human pharmacokinetic data are available to estimate that a relative systemic exposure ratio of at least 15 was found to produce positive findings in a rat carcinogenicity study. For most of 14 IARC 1 and 2A drugs evaluated with positive carcinogenicity findings in rats, there is a lack of adequate pharmacokinetic data for analysis. For these compounds, the body surface area adjusted dose ratio was employed as a surrogate for the relative systemic exposure ratio. The results of this analysis indicated that using doses in the rodent corresponding to body surface area ratios of 10 or more would identify the carcinogenic potential of these pharmaceuticals.

위에 기술한 평가 결과, 최소 전신 노출비 25를 고용량 선정을 위한 유용한 약동학적 평가변수로 볼 수 있다. 이 값은 FDA 데이터베이스에서 시험된 화합물의 약 25%가 도달하였고(주 10 참조), 알려진 또는 추정되는(IARC 1, 2A) 사람 발암성 약물을 검출하기에 충분히 높으며, 적절한 안전역을 나타낸다. 고용량에 25배 이상의 AUC 비를 사용하여 시험한 의약품은 이전에 MTD에서 수행한 발암성시험에서 시험된 의약품의 75%보다 더 큰 노출비를 갖게 될 것이다.

As a result of the evaluations described above, a minimum systemic exposure ratio of 25 can be considered as a useful pharmacokinetic endpoint for high dose selection. This value was attained by approximately 25% of compounds tested in the FDA database (see Note 10), is high enough to detect known or probable (IARC 1, 2A) human carcinogenic drugs, and represents an adequate margin of safety. Those pharmaceuticals tested using a 25 fold or greater AUC ratio for the high dose will have exposure ratios greater than do 75% of pharmaceuticals tested previously in carcinogenicity studies performed at the MTD.

설치류의 AUC와 대사체 프로파일은 별도의 항정상태 동태 시험에서, 또는 아만성 독성시험이나 용량범위설정시험의 일부로서 확인할 수 있다.

The rodent AUCs and metabolite profiles can be determined from separate steady-state kinetic studies, as part of the subchronic toxicity studies, or dose-ranging studies.

설치류의 AUC 값은 투여 경로와 시험물질의 약동학적 특성에 관한 자료의 확보 여부에 따라 대개 적은 수의 동물로 얻을 수 있다.

AUC values in rodents are usually obtainable using a small number of animals, depending on the route of administration and the availability of data on the pharmacokinetic characteristics of the test compound.

설치류와 사람에서 의약품의 혈장 농도를 측정할 때에는 감도와 정밀성이 적절한 동등한 분석방법을 사용하여야 한다.

Equivalent analytical methods of adequate sensitivity and precision should be used to determine plasma concentrations of pharmaceuticals in rodents and humans.

가능하면 사람과 설치류에서 생체내 대사를 특성분석할 것을 권장한다. 그러나 적절한 생체내 대사 자료가 없는 경우에는 시험관내 대사 자료(예: 간 절편, 비유도 마이크로솜 표본)로 종간 대사 유사성을 적절히 뒷받침할 수 있다.

It is recommended that in vivo metabolism be characterised in humans and rodents, if possible. However, in the absence of appropriate in vivo metabolism data, in vitro metabolism data (e.g., from liver slices, uninduced microsomal preparations) can provide appropriate support for the similarity of metabolism across species.

비결합 약물을 생체내에서 측정하는 것이 최선의 방법일 수 있으나, 비결합 AUC를 추정할 때에는 모화합물 및/또는 대사체를 적절히 사용한 시험관내 단백질 결합 측정치(설치류와 사람에서 생체내 도달하는 농도 범위에 걸친 것)를 사용할 수 있다. 사람과 설치류 모두에서 단백질 결합이 낮은 경우, 또는 단백질 결합이 높고 약물의 비결합 분율이 사람보다 설치류에서 더 큰 경우에는 약물의 총 혈장 농도를 비교하는 것이 적절하다. 단백질 결합이 높고 비결합 분율이 설치류보다 사람에서 더 큰 경우에는 비결합 농도의 비를 사용하여야 한다.

While in vivo determinations of unbound drug might be the best approach, in vitro determinations of protein binding using parent and/or metabolites as appropriate (over the range of concentrations achieved in vivo in rodents and humans) might be used in the estimation of AUC unbound. When protein binding is low in both humans and rodents, or when protein binding is high and the unbound fraction of drug is greater in rodents than in humans, the comparison of total plasma concentration of drug is appropriate. When protein binding is high and the unbound fraction is greater in humans than in rodents, the ratio of the unbound concentrations should be used.

사람 전신 노출 자료는 정상 자원자 및/또는 환자에서의 약동학 모니터링으로부터 얻을 수 있다. 노출에 개인 간 변동이 클 가능성을 고려하여야 한다. 사람 최대 권장 1일 용량을 알지 못하는 경우에는 최소한 사람에서 원하는 약력학적 효과를 나타내는 용량을 사용하여 약동학 자료를 얻어야 한다.

Human systemic exposure data can be derived from pharmacokinetic monitoring in normal volunteers and/or patients. The possibility of extensive inter-individual variation in exposure should be taken into consideration. In the absence of knowledge of the maximum recommended human daily dose, at a minimum, doses producing the desired pharmacodynamic effect in humans should be used to derive the pharmacokinetic data.

약 900건의 발암성시험으로 구성된 FDA 발암성 데이터베이스를 검토한 결과, 시험한 최고용량으로 1000 mg/kg 이상의 용량을 사용한 시험이 약 20건 수행된 것으로 나타났다. 이 중 약 10건은 발암 반응을 입증한 것으로 간주되었다. 이 중 7건은 1000 mg/kg 이상에서만 양성이었다. 이들 사례 중 일부에서는 규제 조치가 이루어졌다. 이러한 결과에 근거하여, 1000 mg/kg의 한계용량을 채택함으로써 발암물질을 확인하지 못할 위험을 없애기 위해 발암성시험의 한계용량은 1000 mg/kg이 아닌 1500 mg/kg으로 하여야 한다.

Review of the FDA carcinogenicity database of nearly 900 carcinogenicity tests indicated that about 20 tests had been conducted that used doses of 1000 mg/kg or greater as the highest dose tested. About 10 of these tests were considered as having demonstrated a carcinogenic response. Seven of these were positive only at or above 1000 mg/kg. Regulatory action has resulted from some of these cases. Based on these results, the limit dose for carcinogenicity testing should be 1500 mg/kg rather than 1000 mg/kg to eliminate the risk that a carcinogen will not be able to be identified as a result of adoption of a limit dose of 1000 mg/kg.

약물이 사람 노출 대비 25배의 노출을 나타내는 용량을 초과하는 용량에서만 설치류에서 양성을 보인다면, 그러한 결과는 사람에 대한 관련 위해성을 반영할 가능성이 낮은 것으로 보기로 합의하였다.

It has been agreed that if a drug is only positive in rodents at doses above those producing a 25-fold exposure over exposure in humans, such a finding would not be considered likely to reflect a relevant risk to humans.

설치류와 사람 간 전신 노출 비교는 mg/kg보다 mg/m²를 사용한 용량으로 더 잘 추정되는 것으로 나타났다(위의 주 3 참조). 따라서 사람 용량은 mg/m² 기준으로 발암성시험의 고용량보다 적어도 25배 낮아야 한다. 랫드 용량을 mg/kg에서 mg/m²로 환산할 때에는 계수 6-7(6.5)을, 사람 용량을 mg/kg에서 mg/m²로 환산할 때에는 계수 40을 사용한다. 따라서 설치류/사람 25배라는 추정 전신 노출비는 약 25배의 mg/m² 비 또는 150배의 mg/kg 비(150 ≈ 25 x 40/6.5)와 같다.

It has been shown that systemic exposure comparisons between rodents and humans are better estimated by a dose using mg/m² than using mg/kg (see Note 3 above). Therefore, the human dose should be at least 25-fold lower on a mg/m² basis than the high dose in the carcinogenicity study. The factor 6-7 (6.5) is used to convert rat doses from mg/kg to mg/m² and the factor 40 is used to convert human doses from mg/kg to mg/m². Thus, the estimated systemic exposure ratio of 25-fold rodent/human is equal to about a 25-fold mg/m² ratio or a 150-fold mg/kg ratio (150 ≈ 25 x 40/6.5).

그러므로 10 mg/kg/day 미만(약 500 mg/day 이하)의 사람 용량은 랫드에서 1500 mg/kg을 고용량으로 하여 시험할 수 있다.

Therefore a human dose below 10 mg/kg/day (about 500 mg/day or less) could be tested in rats at 1500 mg/kg as the high dose.

적절한 고용량을 선정하기 위한 추가적인 의약품 특이적 평가변수(예: 추가 약력학, 약동학 및 독성 평가변수와 최대투여가능용량의 대안)는 현재 논의 중이다.

Additional pharmaceutical-specific endpoints to select an appropriate high dose are currently under discussion (e.g., additional pharmacodynamic, pharmacokinetic and toxicity endpoints as well as alternatives to a maximum feasible dose).