의약품이 심실재분극과 부정맥 유발 위험에 미치는 영향의 평가는 활발히 연구되고 있는 주제이다. 향후 추가 데이터(비임상 및 임상)가 축적되면 이를 평가하고 이 가이드라인을 개정할 수 있다.

The assessment of the effects of pharmaceuticals on ventricular repolarization and proarrhythmic risk is the subject of active investigation. When additional data (non-clinical and clinical) are accumulated in the future, they will be evaluated and this guideline might be revised.

이 가이드라인은 시험물질이 심실재분극을 지연시킬 가능성을 평가하기 위한 비임상 시험 전략을 기술한다. 이 가이드라인에는 비임상 시험과 통합 위해성 평가에 관한 정보가 포함되어 있다.

This guideline describes a non-clinical testing strategy for assessing the potential of a test substance to delay ventricular repolarization. This guideline includes information concerning non-clinical assays and integrated risk assessments.

심전도(ECG)의 QT 간격(QRS 군의 시작부터 T파의 끝까지의 시간)은 심실 탈분극과 재분극의 지속시간을 나타내는 척도이다. QT 간격 연장은 선천적이거나 후천적(예: 의약품 유발)일 수 있다. 심실재분극이 지연되고 QT 간격이 연장되면, 특히 다른 위험인자(예: 저칼륨혈증, 구조적 심장질환, 서맥)와 겹칠 때 염전성 심실빈맥(torsade de pointes)을 포함한 심실성 빈부정맥의 위험이 증가한다. 따라서 QT 간격 연장과 관련된 의약품의 잠재적 부정맥 유발 효과에 많은 관심이 기울여져 왔다.

The QT interval (time from the beginning of the QRS complex to the end of the T wave) of the electrocardiogram (ECG) is a measure of the duration of ventricular depolarization and repolarization. QT interval prolongation can be congenital or acquired (e.g., pharmaceutical-induced). When ventricular repolarization is delayed and the QT interval is prolonged, there is an increased risk of ventricular tachyarrhythmia, including torsade de pointes, particularly when combined with other risk factors (e.g., hypokalemia, structural heart disease, bradycardia). Thus, much emphasis has been placed on the potential proarrhythmic effects of pharmaceuticals that are associated with QT interval prolongation.

심장 활동전위의 지속시간에 의해 결정되는 심실재분극은 복잡한 생리적 과정이다. 이는 여러 세포막 이온 채널과 수송체 활성의 최종 결과이다. 생리적 조건에서 이들 이온 채널과 수송체의 기능은 서로 매우 의존적이다. 각 이온 채널 또는 수송체의 활성은 세포 내외 이온 농도, 막전위, 세포 간 전기적 결합, 심박수 및 자율신경계 활성을 포함하되 이에 국한되지 않는 여러 요인의 영향을 받는다. 대사 상태(예: 산-염기 균형)와 심장 세포의 위치 및 유형도 중요하다. 사람 심실 활동전위는 다음과 같은 5개의 연속된 단계로 구성된다.

Ventricular repolarization, determined by the duration of the cardiac action potential, is a complex physiological process. It is the net result of the activities of many membrane ion channels and transporters. Under physiological conditions, the functions of these ion channels and transporters are highly interdependent. The activity of each ion channel or transporter is affected by multiple factors including, but not limited to, intracellular and extracellular ion concentrations, membrane potential, cell-to-cell electrical coupling, heart rate, and autonomic nervous system activity. The metabolic state (e.g., acid-base balance) and location and type of cardiac cell are also important. The human ventricular action potential consists of five sequential phases:

활동전위의 연장은 내향 Na⁺ 또는 Ca²⁺ 전류의 불활성화 감소, Ca²⁺ 전류의 활성화 증가, 또는 하나 이상의 외향 K⁺ 전류의 억제로 인해 일어날 수 있다. 지연 정류 칼륨 전류의 빠른 활성화 성분과 느린 활성화 성분인 I_Kr와 I_Ks가 활동전위의 지속시간, 나아가 QT 간격을 결정하는 데 가장 큰 영향을 미치는 것으로 보인다. human ether-a-go-go-related gene(hERG)과 KvLQT1 유전자는 각각 I_Kr와 I_Ks를 담당하는 사람 칼륨 채널의 α-소단위를 이루는 것으로 생각되는 구멍 형성 단백질 KCNH2와 KCNQ1을 암호화한다.

Prolongation of the action potential can result from decreased inactivation of the inward Na⁺ or Ca²⁺ currents, increased activation of the Ca²⁺ current, or inhibition of one or more of the outward K⁺ currents. The rapidly and slowly activating components of the delayed rectifier potassium current, I_Kr and I_Ks, seem to have the most influential role in determining the duration of the action potential and thus the QT interval. The human ether-a-go-go-related gene (hERG) and KvLQT1 gene encode pore-forming proteins KCNH2 and KCNQ1 that are thought to represent the α-subunits of the human potassium channels responsible for I_Kr and I_Ks, respectively.

이들 α-소단위 단백질은 보조 β-소단위(즉, MiRP 및 MinK 유전자 산물)와 이종 올리고머 복합체를 형성할 수 있으며, 이 β-소단위는 채널 단백질의 개폐 특성을 조절하는 것으로 추정되어 왔다. 의약품에 의한 QT 간격 연장의 가장 흔한 기전은 I_Kr를 담당하는 지연 정류 칼륨 채널의 억제이다.

These α-subunit proteins can form hetero-oligomeric complexes with auxiliary β-subunits (i.e. MiRP and MinK gene products), which have been speculated to modulate the gating properties of the channel proteins. The most common mechanism of QT interval prolongation by pharmaceuticals is inhibition of the delayed rectifier potassium channel that is responsible for I_Kr.

이 가이드라인은 「사람용 의약품의 안전성약리시험에 관한 ICH 가이드라인」(ICH S7A)을 확장하고 보완한다. 이 가이드라인은 사람용 신규 화학물질과, 적절한 경우(예: 임상 이상사례, 새로운 환자군 또는 새로운 투여경로로 인해 이전에 다루어지지 않은 우려가 제기된 경우) 시판 중인 의약품에 적용한다. 시험이 요구되지 않는 조건은 ICH S7A에 기술되어 있다.

This guideline extends and complements the “ICH Guideline on Safety Pharmacology Studies for Human Pharmaceuticals” (ICH S7A). This guideline applies to new chemical entities for human use and marketed pharmaceuticals when appropriate (e.g., when adverse clinical events, a new patient population, or a new route of administration raises concerns not previously addressed). Conditions under which studies are not called for are described in ICH S7A.

ICH S7A에 기술된 원칙과 권고사항은 이 가이드라인에 따라 수행하는 시험에도 적용된다. 2.3.1항과 2.3.2항에 기술된 시험관내 I_Kr 시험과 생체내 QT 시험을 규제 제출 목적으로 수행하는 경우에는 비임상시험관리기준(GLP)을 준수하여 수행하여야 한다. 2.3.5항에 기술된 후속 시험은 가능한 최대한 GLP를 준수하여 수행하여야 한다.

Principles and recommendations described in ICH S7A also apply to the studies conducted in accordance with the present guideline. In vitro I_Kr and in vivo QT assays described in Sections 2.3.1 and 2.3.2 when performed for regulatory submission should be conducted in compliance with good laboratory practice (GLP). Follow-up studies described in Section 2.3.5 should be conducted in compliance with GLP to the greatest extent feasible.

시험관내 시험과 생체내 시험은 상호 보완적인 접근방식이므로, 현재의 이해에 따르면 두 유형의 시험을 모두 수행하여야 한다.

In vitro and in vivo assays are complementary approaches; therefore, according to current understanding, both assay types should be conducted.

시험 접근방식과 위험의 근거는 시험물질의 약력학적, 약동학적 및 안전성 프로파일에 따라 시험물질별로 개별화하여야 한다.

The investigational approach and evidence of risk should be individualized for the test substance, depending on its pharmacodynamic, pharmacokinetic and safety profiles.

시험의 목적은 1) 시험물질과 그 대사체가 심실재분극을 지연시킬 가능성을 확인하고, 2) 심실재분극 지연의 정도를 시험물질과 그 대사체의 농도와 연관 짓는 것이다. 시험 결과는 작용기전을 규명하는 데 사용할 수 있으며, 다른 정보와 함께 고려할 때 사람에서의 심실재분극 지연 및 QT 간격 연장 위험을 추정하는 데 사용할 수 있다.

The objectives of studies are to: 1) identify the potential of a test substance and its metabolites to delay ventricular repolarization, and 2) relate the extent of delayed ventricular repolarization to the concentrations of a test substance and its metabolites. The study results can be used to elucidate the mechanism of action and, when considered with other information, estimate risk for delayed ventricular repolarization and QT interval prolongation in humans.

비임상 방법론으로 다음을 다룰 수 있다.

Non-clinical methodologies can address the following:

위에 제시한 바와 같이, 이 네 가지 기능 수준은 시험관내 방법 및/또는 생체내 방법으로 조사할 수 있다. 위에 열거한 기능 수준에서 얻은 결과는 유용하고 상호 보완적인 것으로 간주된다.

As indicated above, these four functional levels can be investigated by in vitro and/or in vivo methods. Findings from the functional levels listed above are considered useful and complementary.

시험관내 전기생리학 시험은 생체내 데이터로는 드러나지 않을 수 있는 잠재적 세포 기전을 탐색할 수 있다. 다른 심혈관계 변수의 변화나 여러 이온 채널에 대한 영향은 데이터 해석을 복잡하게 할 수 있다. 다른 시험계에서 수행하는 보완적 평가로 이 문제를 다룰 수 있다. 재분극 지연은 여러 유형의 이온 채널의 조절을 통해 일어날 수 있지만, I_Kr 억제는 사람에서 의약품에 의한 QT 간격 연장을 일으키는 가장 흔한 기전이다.

In vitro electrophysiology studies can explore potential cellular mechanisms that might not be evident from in vivo data. Changes in other cardiovascular parameters or effects on multiple ion channels can complicate interpretation of data. Complementary assessments in other systems can address this issue. Although delay of repolarization can occur through modulation of several types of ion channels, inhibition of I_Kr is the most common mechanism responsible for pharmaceutical-induced prolongation of QT interval in humans.

분자적·생화학적·생리적 체계를 모두 갖춘 생체내 모델도 시험물질에 대한 사람의 반응에 관하여 유익한 정보를 제공할 수 있다. 신중하게 설계하고 수행한 생체내 시험은 모물질과 대사체의 평가를 가능하게 하며, 안전역의 추정을 가능하게 할 수 있다. 생체내 ECG 평가는 전도 특성과 심장 외 영향(예: 자율신경계 긴장도)에 관한 정보를 제공한다. 활동전위 변수에 관한 시험은 심장 내 여러 이온 채널의 통합된 활성에 관한 정보를 제공한다.

In vivo models that possess the full complement of molecular, biochemical, and physiological systems can also be informative with regard to the response in humans to the test substance. Carefully designed and conducted in vivo studies allow evaluation of parent substance and metabolites, and can enable estimation of safety margins. In vivo ECG evaluations provide information on conduction properties and non-cardiac influences (e.g., autonomic nervous system tone). Studies of action potential parameters provide information on the integrated activity of multiple ion channels in the heart.

다음 항에서는 현재 이용 가능한 정보에 근거한 실용적인 것으로서, 심실재분극 지연 및 QT 간격 연장 위험을 평가하기 위한 일반적인 비임상 시험 전략을 기술한다. 그림은 시험 전략의 구성 요소를 나타낸 것이며, 특정 시험계나 그 설계를 나타낸 것은 아니다.

The following sections describe a general non-clinical testing strategy for assessing risk for delayed ventricular repolarization and QT interval prolongation that is pragmatic and based on currently available information. The figure illustrates the component elements of the testing strategy, but not specific test systems or their designs.

시험관내 I_Kr 시험은 hERG가 암호화하는 것과 같은 천연 또는 발현된 I_Kr 채널 단백질을 통한 이온 전류에 미치는 영향을 평가한다(3.1.2항 참조).

An in vitro I_Kr assay evaluates the effects on the ionic current through a native or expressed I_Kr channel protein, such as that encoded by hERG (see section 3.1.2).

생체내 QT 시험은 QT 간격과 같은 심실재분극 지표를 측정한다(3.1.3항 참조). 이 시험은 ICH S7A(심혈관계 핵심 시험군)와 S7B의 목적을 모두 충족하도록 설계할 수 있다. 이렇게 하면 동물과 그 밖의 자원 사용을 줄일 수 있다.

An in vivo QT assay measures indices of ventricular repolarization such as QT interval (see section 3.1.3). This assay can be designed to meet the objective of both ICH S7A (cardiovascular core battery study) and S7B. This will reduce the use of animals and other resources.

시험물질이 사람에서 QT 간격 연장을 유발하는 것으로 밝혀진 물질이 일부 포함된 화학적/약리학적 계열(예: 항정신병약, 히스타민 H-1 수용체 길항제, 플루오로퀴놀론계)에 속하는지 고려하여야 한다. 이 요인은 적절한 경우 참조물질의 선택에 반영하고 통합 위해성 평가에 포함하여야 한다.

Consideration should be given to whether the test substance belongs to a chemical/pharmacological class in which some members have been shown to induce QT interval prolongation in humans (e.g., antipsychotics, histamine H-1 receptor antagonists, fluoroquinolones). This factor should, where appropriate, influence the choice of reference compound(s) and be included in the integrated risk assessment.

통합 위해성 평가를 위한 추가 정보에는 다음의 결과가 포함될 수 있다.

Additional information for the integrated risk assessment can include results from:

후속 시험은 사람에서 시험물질이 심실재분극 지연 및 QT 간격 연장을 일으킬 가능성에 관하여 더 깊은 이해나 추가 지식을 제공하기 위한 것이다. 이러한 시험은 효력, 작용기전, 용량-반응 곡선의 기울기 또는 반응의 크기에 관한 추가 정보를 제공할 수 있다. 후속 시험은 특정 문제를 다루도록 설계되며, 그 결과 다양한 생체내 또는 시험관내 시험 설계가 적용될 수 있다.

Follow-up studies are intended to provide greater depth of understanding or additional knowledge regarding the potential of test substance for delayed ventricular repolarization and QT interval prolongation in humans. Such studies can provide additional information concerning potency, mechanism of action, slope of the dose-response curve, or magnitude of the response. Follow-up studies are designed to address specific issues, and, as a result, various in vivo or in vitro study designs can be applicable.

비임상 시험 간 결과가 일치하지 않거나 임상시험 결과가 비임상 시험 결과와 다른 경우, 그 불일치의 원인을 이해하기 위하여 후향적 평가와 후속 비임상 시험을 활용할 수 있다. 후속 시험 결과는 통합 위해성 평가의 중요한 구성 요소가 될 수 있다.

In circumstances where results among non-clinical studies are inconsistent and/or results of clinical studies differ from those for non-clinical studies, retrospective evaluation and follow-up non-clinical studies can be used to understand the basis for the discrepancies. Results from follow-up studies can be a significant component of an integrated risk assessment.

후속 시험의 선정과 설계 시에는 관련 비임상 및 임상 정보와 함께 다음을 고려하여야 한다.

Relevant non-clinical and clinical information along with the following should be considered in the selection and design of follow-up studies:

통합 위해성 평가는 후속 시험 결과를 포함한 비임상 시험 결과와 그 밖의 관련 정보에 대한 평가이다. 통합 위해성 평가는 과학에 근거하여야 하며 시험물질별로 개별화하여야 한다. 이러한 평가는 임상시험의 설계와 그 결과의 해석에 기여할 수 있다. 통합 위해성 평가가 있는 경우, 이를 임상시험자 자료집과 비임상 개요(ICH M4)에 포함하여야 한다. 의약품 개발 단계에 따라 통합 위해성 평가에서는 다음도 고려하여야 한다.

The integrated risk assessment is the evaluation of non-clinical study results including the results from follow-up studies and other relevant information. The integrated risk assessment should be scientifically based and individualized for the test substance. Such an assessment can contribute to the design of clinical investigations and interpretation of their results. When available, the integrated risk assessment should be included in the Investigator’s Brochure and the Non-clinical Overview (ICH M4). Depending on the stage of drug development, the integrated risk assessment should also consider:

위험의 근거는 시험물질이 사람에서 심실재분극을 지연시키고 QT 간격을 연장할 가능성에 대한 통합 위해성 평가의 종합적 결론이다.

Evidence of risk is the overall conclusion from the integrated risk assessment for a test substance to delay ventricular repolarization and prolong QT interval in humans.

사람에게 최초로 투여하기 전에 심실재분극 지연 및 QT 간격 연장 위험을 평가하는 S7B 비임상 시험의 수행을 고려하여야 한다. 이 결과는 통합 위해성 평가의 일부로서 후속 임상시험의 계획과 해석을 뒷받침할 수 있다.

Conduct of S7B non-clinical studies assessing the risk for delayed ventricular repolarization and QT interval prolongation prior to first administration in humans should be considered. These results, as part of an integrated risk assessment, can support the planning and interpretation of subsequent clinical studies.

이 항은 시험물질이 심실재분극을 지연시키고 QT 간격을 연장할 가능성을 평가하는 데 현재 사용되는 방법론을 개괄한다. 가장 적절한 시험계를 선정할 때에는 다음을 고려하여야 한다.

This section provides an overview of methodologies currently used to assess the potential for a test substance to delay ventricular repolarization and to prolong QT interval. The following should be considered in selecting the most appropriate test systems:

이온 채널 시험과 활동전위 지속시간 시험에서는 시험관내 표본의 반응성을 입증하기 위하여 양성대조물질의 최대하 유효농도를 사용하여야 하며, 이를 모든 시험에 포함하여야 한다. 생체내 시험의 경우, 시험계의 민감도를 검증하고 규정하기 위하여 양성대조물질을 사용하여야 하지만, 모든 시험에 포함할 필요는 없다.

A sub-maximally effective concentration of a positive control substance should be used to demonstrate the responsiveness of in vitro preparations for ion channel and action potential duration assays and should be included in every study. In the case of in vivo studies, positive control substances should be used to validate and define the sensitivity of the test system, but need not be included in every study.

사람에서 QT 간격 연장과 관련된 화학적/약리학적 계열에 속하는 시험물질의 경우, 비교물질 대비 시험물질의 효력 순위를 쉽게 매길 수 있도록 시험관내 및 생체내 시험에서 동시 참조물질(같은 계열에 속하는 물질)의 사용을 고려하여야 한다.

For test substances belonging to a chemical/pharmacological class that is associated with QT interval prolongation in humans, the use of concurrent reference compound(s) (member(s) of the same class) in in vitro and in vivo studies should be considered to facilitate ranking the potency of the test substance in relation to its comparators.

시험관내 전기생리학 시험은 시험물질이 활동전위 지속시간 및/또는 심장 이온 전류에 미치는 영향에 관하여 가치 있는 정보를 제공할 수 있다. 이러한 시험은 QT 간격 연장 가능성을 평가하고 재분극에 영향을 미치는 세포 기전을 규명하는 데 중요한 역할을 한다. 시험관내 전기생리학 시험에는 단일 세포 표본(예: 이종 발현계, 분리 심근세포) 또는 다세포 표본(예: 푸르키네 섬유, 유두근, 육주, 관류 심근, 적출 전체 심장)을 사용한다. 사람 이온 채널 단백질을 비심장 세포주에서 발현시킨 이종 발현계는 시험물질이 특정 이온 채널에 미치는 영향을 평가하는 데 사용된다. 분리 심근세포는 발현계보다 기술적으로 더 까다롭지만, 활동전위 지속시간과 이온 전류에 대한 영향을 모두 평가하는 데 적합하다는 장점이 있다.

In vitro electrophysiology studies can provide valuable information concerning the effect of a test substance on action potential duration and/or cardiac ionic currents. These assays have an important role in assessing the potential for QT interval prolongation and elucidating cellular mechanisms affecting repolarization. In vitro electrophysiology studies employ either single cell (e.g., heterologous expression systems, disaggregated cardiomyocytes) or multicellular (e.g., Purkinje fiber; papillary muscle; trabeculae; perfused myocardium; intact heart) preparations. Heterologous expression systems, where human ion channel protein(s) are expressed in noncardiac cell lines, are used to assess the effects of a test substance on a specific ion channel. Disaggregated myocytes are technically more challenging than the expression systems but have the advantage of being suitable for assessing effects on both action potential duration and ionic currents.

단일 세포 표본은 더 손상되기 쉽지만, 작용 부위까지의 확산 장벽을 최소화한다. 다세포 표본은 활동전위 지속시간을 연구하기 위한 안정적인 시험계이다. 0단계의 V_max(I_Na), 2단계의 APD₃₀ 또는 APD₄₀(I_Ca), 3단계의 “삼각화(triangulation)”(I_K)와 같은 활동전위 각 단계의 변수를 분석하면 이들 단계를 담당하는 특정 채널에 대한 영향을 조사하는 데 유용할 수 있다. 또한 랑겐도르프(Langendorff) 표본에서 얻은 일부 변수가 부정맥 유발 위험에 관한 정보를 제공하는 것으로 보고되었다.

Although single cell preparations are more fragile, they minimize diffusional barriers to the site of action. Multicellular preparations are stable test systems to study action potential duration. The analysis of parameters for each phase of the action potential such as V_max for phase 0 (I_Na), APD₃₀ or APD₄₀ for phase 2 (I_Ca) and “triangulation” for phase 3 (I_K) can be useful to investigate the effects on specific channels responsible for these phases. In addition, some parameters derived from the Langendorff preparation have been reported to provide information regarding proarrhythmic risk.

시험관내 시험용 조직 및 세포 표본은 토끼, 페럿, 기니피그, 개, 돼지 등 여러 실험동물 종에서 얻으며, 때로는 사람에서도 얻는다. 성체 랫드와 마우스의 재분극 이온 기전은 사람을 포함한 더 큰 동물 종과 다르므로(성체 랫드와 마우스에서 재분극을 조절하는 주요 이온 전류는 I_to이다), 이들 동물 종의 조직을 사용하는 것은 적절하지 않은 것으로 간주된다. 시험계를 선정할 때에는 어떤 심장 이온 채널이 심장 재분극과 활동전위 지속시간에 기여하는지에 관한 동물 종 간 차이를 고려하여야 한다. 천연 심장 조직이나 세포를 사용하는 경우, 이온 채널 유형의 분포가 부위와 세포 유형에 따라 다르므로 표본의 특성과 출처를 고려하여야 한다.

Tissue and cell preparations for in vitro assays are obtained from different laboratory animal species including rabbit, ferret, guinea pig, dog, swine, and occasionally from humans. The ionic mechanisms of repolarization in adult rats and mice differ from larger species, including humans (the primary ion currents controlling repolarization in adult rats and mice is I_to); therefore, use of tissues from these species is not considered appropriate. Species differences in terms of which cardiac ion channels contribute to cardiac repolarization and to the duration of the action potential should be considered in selecting a test system. When native cardiac tissues or cells are used, the characteristics and source of the preparation should be considered because the distribution of ion channel types varies according to the region and type of cell.

시험관내 시험의 시험물질 농도는 예상 최대 치료 혈장 농도를 포함하고 이를 초과하는 넓은 범위에 걸쳐야 한다. 농도-반응 곡선이 특성분석되거나 물리화학적 영향으로 농도가 제한될 때까지 농도를 올려 가며 시험하여야 한다. 세포 또는 조직 표본의 생존성 때문에 불가능한 경우가 아니라면, 노출 기간은 정상상태의 전기생리학적 효과를 얻기에 충분한 것이 이상적이다. 노출 기간을 명시하여야 한다. 시험관내 시험계의 민감도를 확립하기 위하여 적절한 양성대조물질을 사용하여야 한다.

Test substance concentrations for in vitro studies should span a broad range, covering and exceeding the anticipated maximal therapeutic plasma concentration. Ascending concentrations should be tested until a concentration-response curve has been characterized or physicochemical effects become concentration-limiting. Ideally, the duration of exposure should be sufficient to obtain steady-state electrophysiological effects, unless precluded by the viability of the cell or tissue preparation. The duration of exposure should be indicated. Appropriate positive control substances should be used to establish the sensitivity of the in vitro assay system.

시험관내 전기생리학 시험의 해석을 교란하거나 제한할 수 있는 요인은 다음과 같다.

Factors that can confound or limit the interpretation of in vitro electrophysiology studies include the following:

칼륨 채널 시험을 위한 새로운 기술이 개발되고 있다. 새로운 이온 채널 활성 시험은 선도 후보물질을 찾기 위한 시험물질의 예비 스크리닝에 유용할 수 있다. 새로운 기술을 규제 목적으로 채택하기 전에 기존 기술과 새로운 기술 간의 일치성을 입증하는 것이 중요하다.

New technologies for potassium channel assays are being developed. Novel ion channel activity assays can be useful in preliminary screening of test substances to identify lead candidates. It is important to demonstrate concordance between conventional and new technologies before adopting new technologies for regulatory purposes.

시험물질이 hERG 발현 세포주에서 방사성 표지 hERG 채널 차단제를 치환하는 능력을 조사하는 경쟁 결합 시험법이 사용되고 있다. 그러나 방사성 리간드 결합 부위에 대한 경쟁은 시험물질이 I_Kr에 미치는 작용 효과 또는 길항 효과에 관한 정보를 제공하지 않는다. 또한 이 시험은 방사성 리간드 결합 부위 이외의 부위에서 hERG에 결합하는 시험물질을 확인하지 못한다. 이러한 잠재적 한계에 근거하여, 이 시험은 위에 기술한 전압 고정 시험을 대체하는 것으로 간주되지 않는다.

Competition binding protocols, in which test substances are studied for their ability to displace a radiolabeled hERG channel blocker from a cell line expressing hERG, are used. However, competition for radioligand-binding sites provides no information on agonistic or antagonistic effects of the test substance on I_Kr. Moreover, this assay will not identify test substances that bind to hERG at sites other than the radioligand binding sites. Based upon these potential limitations, this assay is not considered a substitute for voltage clamp assays described above.

온전한 동물 모델에서는 모든 이온 채널과 세포 유형에 대한 통합된 영향을 평가하면서 심실재분극이나 관련 부정맥을 조사할 수 있다. 또한 동물에는 의약품의 약력학적 효과에 대한 잠재적인 신경 및 호르몬 영향이 존재한다.

Intact animal models allow investigation of ventricular repolarization or associated arrhythmias where integrated effects on the full complement of ion channel and cell types are assessed. Also, potential neuronal and hormonal influences on the pharmacodynamic effect of the pharmaceuticals are present in animals.

ECG의 QT 간격은 시험물질이 심실재분극에 미치는 영향을 측정하는 데 가장 흔히 사용되는 평가변수이다. 특수 전기생리학 시험에서는 생체내 모델로부터 심실재분극에 관한 정보(예: 단상성 활동전위 지속시간과 유효 불응기)도 얻을 수 있다. 혈압, 심박수, PR 간격, QRS 지속시간 및 부정맥을 포함하여 관심 있는 추가 안전성 변수를 동시에 평가할 수 있다.

The QT interval of the ECG is the most commonly used endpoint to gauge effects of a test substance on ventricular repolarization. In specialized electrophysiology studies, information regarding the ventricular repolarization (e.g., monophasic action potential duration and effective refractory period) can also be obtained from in vivo models. Additional safety parameters of interest, including blood pressure, heart rate, PR interval, QRS duration, and arrhythmias, can be assessed simultaneously.

QT 간격과 심박수는 반비례하는 비선형 관계를 가지며, 이 관계는 동물 종 간에, 그리고 같은 종 내 개체 간에 다르다. 따라서 심박수의 변화는 QT 간격에 영향을 미치며, 이는 시험물질이 심실재분극과 QT 간격에 미치는 영향의 평가를 교란할 수 있다. 동물 간 심박수의 변동이 나타나는 중요한 상황은 두 가지로, 하나는 자율신경 긴장도의 차이에 의한 것이고 다른 하나는 시험물질이 심박수에 미치는 영향에 의한 것이다. 그러므로 생체내 시험계에서 얻은 데이터를 해석할 때에는 동시에 일어나는 심박수 변화의 영향을 고려하여야 한다. 시험물질 투여 후 얻은 QT 간격 데이터는 비슷한 심박수에서의 대조군 및 기저치 데이터와 비교하는 것이 이상적이다. 심박수 변동이 시험물질에 의한 것이 아닌 경우, 순화 또는 마취 동물 모델의 사용으로 이를 줄일 수 있다.

The QT interval and heart rate have an inverse, non-linear relationship, which varies among species and between animals within a species. Thus, a change in heart rate exerts an effect on QT interval, which can confound the assessment of the effect of the test substance on ventricular repolarization and the QT interval. There are two important situations where there is variability in heart rate among animals: one is due to difference in autonomic tone, and the other is due to effects of test substances on heart rate. Therefore, the interpretation of data from in vivo test systems should take into account the effect of coincident changes in heart rate. Ideally, QT interval data obtained after administration of a test substance should be compared with control and baseline data at similar heart rates. When the heart rate variability is not due to the test substance, it can be reduced by acclimatization, or the use of anesthetized animal models.

영향이 시험물질에 의한 것인 경우, 가장 일반적인 접근방식은 Bazett 또는 Fridericia와 같은 공식을 사용하여 QT 간격을 심박수로 보정(QTc)하는 것이다. 심박수 보정 공식의 선택은 해당 시험계의 데이터로 타당성을 입증하여야 한다. 투여군과 대조군 간 심박수 차이가 큰 경우, 보정 공식은 QT 간격 연장 위험을 평가하는 데 효과적이지 않을 수 있다. 대안적 접근방식은 심장 조율을 이용하여 심박수를 일정하게 유지하는 것이다. 개별 동물에 대한 공식을 사용한 QT 간격 보정을 포함하여 QT/RR 관계를 분석하는 것이 더 적절할 수 있다.

When the effects are due to a test substance, the most common approach is to correct the QT interval for heart rate (QTc) using formulae such as Bazett or Fridericia. The choice of heart rate correction formula should be justified with data from the test system. When differences in heart rate between treatment and control are large, the correction formulae may not be effective for assessing risk of QT interval prolongation. An alternative approach is to maintain a constant heart rate using cardiac pacing. An analysis of QT/RR relationship, including correction of the QT interval using formulae for individual animals, may be more appropriate.

생체내 전기생리학 시험에 사용되는 실험동물 종에는 개, 원숭이, 돼지, 토끼, 페럿 및 기니피그가 있다. 성체 랫드와 마우스의 재분극 이온 기전은 사람을 포함한 더 큰 동물 종과 다르므로(성체 랫드와 마우스에서 재분극을 조절하는 주요 이온 전류는 I_to이다), 이들 동물 종의 사용은 적절하지 않은 것으로 간주된다. 가장 적절한 생체내 시험계와 동물 종을 선정하고 그 타당성을 입증하여야 한다.

Laboratory animal species used for in vivo electrophysiology studies include dog, monkey, swine, rabbit, ferret, and guinea pig. The ionic mechanisms of repolarization in adult rats and mice differ from larger species, including humans (the primary ion currents controlling repolarization in adult rats and mice is I_to); therefore, use of these species is not considered appropriate. The most appropriate in vivo test systems and species should be selected and justified.

용량 범위는 ICH S7A에서 논의된 바에 따라야 하며, 가능한 경우 예상되는 사람 노출을 포함하고 이를 초과하여야 한다. 용량 범위는 구토, 떨림 또는 과다활동과 같은 시험물질에 대한 동물의 불내성으로 제한될 수 있다. 심실재분극 지연의 정도를 모 시험물질과 그 대사체의 농도와 연관 짓도록 설계한 시험에서는 일정 속도의 정맥 주입을 통한 통제된 노출을 사용할 수 있다. 시험물질과 대사체에 대한 노출을 모니터링하면(ICH S3A 참조) 용량-반응 및 농도-반응 데이터를 해석하고, 적절한 경우 후속 시험을 설계할 수 있는 기회가 된다.

The dose range should be in accord with that discussed in ICH S7A and, whenever feasible, should include and exceed the anticipated human exposure. The dose range can be limited by animal intolerance to the test substance, e.g., emesis, tremor, or hyperactivity. For studies designed to relate the extent of delayed ventricular repolarization to concentrations of the parent test substance and its metabolites, controlled exposure via constant intravenous infusion can be used. Monitoring exposure to the test substance and metabolites (see ICH S3A) provides opportunities to interpret dose- and concentration-response data and to design follow-up studies, if appropriate.

시험을 수행하고 결과를 해석할 때 고려하여야 할 요인은 다음과 같다.

Factors that should be considered in conducting studies and interpreting the results include the following:

시험물질에 의한 심실재분극 지연과 부정맥 유발 위험 사이의 정확한 관계는 알려져 있지 않다. QT 간격을 연장하는 의약품의 부정맥 유발 위험을 직접 평가하는 것은 논리적인 작업일 것이다. 부정맥 유발 활성의 지표(예: 전기적 불안정성, 불응성의 시간적 및/또는 공간적 분산, 역사용의존성, 활동전위 형태의 변화)와 동물 모델은 부정맥 유발 평가에 유용할 수 있다. 관계자들은 이러한 모델을 개발하고 사람에서의 위험 예측에 대한 유용성을 시험할 것을 권장한다.

The precise relationship between test substance-induced delay of ventricular repolarization and risk of proarrhythmia is not known. Directly assessing the proarrhythmic risk of pharmaceuticals that prolong the QT interval would be a logical undertaking. Indices of proarrhythmic activity (e.g., electrical instability, temporal and/or spatial dispersion of refractoriness, reverse use-dependency, changes in action potential configuration) and animal models might have utility in assessing proarrhythmia. Interested parties are encouraged to develop these models and test their usefulness in predicting risk in humans.