약품 개발의 과정에서 이용되는 약물 동태학

약품을 개발한다는 것은 새로운 성분을 만들어내거나(신유효성분 함유 의약품), 성분이 같아도 배합제, 투여경로나 효능이나 제형을 기존과는 다르게 새로 만들어내는 것(각 순서대로 신 의료용 배합제, 신 투여경로 의약품, 신 효능 의약품, 신 제형 의약품)을 뜻한다. 성분이 같지만 제형이나 용량, 투여 범위, 부형제, 투여 빈도를 변화시키거나 염을 바꾸거나 polymorphism 등으로 원료를 변화시키는 경우 개량 신약이라고 한다. 이 경우 약품을 좀 더 이용하기 쉽게, 순응도를 높이는 방식으로 개량된다.

어느 경우든, 신약 개발을 위해서는 신약의 종류에 따라 필요한 시험의 항목이 다르다. 예로 새로운 성분의 신약은 유효 성분의 물리 화학적 성질, 규격, 장기보존 안정성, 유효성 연구, 약동력학 연구, 독성 연구 (일반, 특성), 약물 동태 (흡수, 분포, 대사, 배설), 임상치료실험, 제형 연구가 모두 필요하다. 반면 새로운 성분이 아닌 기존 성분에 다른 특성을 개발할 때는 유효성분의 물리 화학적 성질 시험을 할 필요가 없다. 예를 들어 기존에 존재하던 성분에서 제형만 달라지는 신제형 약품의 개발에는 규격, 장기보존 안전성, 약물 동태 (흡수, 분포, 대사, 배설), 임상치료 실험, 제형 연구만 필수이고 나머지는 생략이 가능하다. 투여 경로가 새로운 약물이라면 규격, 장기보존 안정성, 유효성 연구, 독성연구, 약물 동태, 임상치료 실험과 제형연구만 필수이다. 기존 약품과 성분과 투여경로나 용량·용법 등이 모두 같지만 제형·함량이 다른 경우는 규격, 가속시험 안정성, 생물학적 동등성 시험, 임상치료 실험, 제형 연구가 필수이다.

반면 기존 의약품과 동일한 성분과 용법 및 용량이 동일한 약품을 다른 회사에서 생산한 경우 제네릭 의약품이라고 한다. 이 경우에는 규격, 가속시험 안정성, 생물학적 동등성 시험과 제형연구만 필수이다.

 

 

 

 

약품 개발에서는 크게 탐색 단계, 전 임상단계(비임상단계), 임상시험의 과정을 거친다.

• 탐색 단계: 기초 조사와 물질의 선정, 물리화학적인 연구와 스크리닝이 포함된다.
• 전 임상단계: 임상시험의 준비 단계로 약물의 유효성, 부작용과 독성을 예측한다. 여러 종의 동물을 이용하여 시험하며, 제제화 연구를 통해 제형과 용량·용법을 결정한다. 독성시험, 약물 동태 (흡수, 분포, 대사, 배설), 효능시험과 안정성 시험을 진행한다.
• 임상시험: 임상 제1상, 2상, 3상이 포함된다. 제1상에서는 약품의 용량·용법을 정확히 결정하기 위해서 건강한 성인을 대상으로 하여 약물의 동태, 복용량을 시험한다. 제2상에서는 약효를 볼 수 있는 환자에게 투여하여 약효를 확인하며 안전성도 본다. 제3상에서는 용량·용법이 정확히 결정되고 사용상의 주의사항 등을 정하게 된다. 임상시험은 최소 4년 이상이 걸리게 된다. 임상시험 시 더불어 약품의 보존 시간을 확인하기 위해 보존 시험도 진행해야 한다.

중간에 제조법을 연구하여 생산체제를 확립하고 허가 신청을 해야 하고, 제조하여 판매한 이후 임상 제4 상인 post monitoring을 해야 한다.

 

탐색단계

새로 유효성분을 개발하기 위해 스크리닝 단계를 거칠 때 약물 동태학적 연구가 필요하다. 약효가 뛰어나고 독성이 적다고 판단되는 성분도, 전 임상단계 또는 임상시험에서나 실제 체내로의 흡수가 잘 안 되거나 제제로 만들어지는 것이 불가능하다고 밝혀지는 경우 약품으로의 개발이 불가능하기 때문이다. 따라서 탐색 단계에서 약물 동태학을 바탕으로 연구하면 체내 흡수나 제제로의 개발에 대해 예측할 수 있으므로, 개발이 불가능할 시에 대한 비용과 시간을 절감할 수 있다.

새로운 유효성분이 아닌 원래 존재하던 약품 성분에서 유도체를 개선하고자 할 때도 약물 동태학이 필요하다. 성분의 구조를 조금씩 바꾸거나, 염을 변화시켜서 용해도를 변화시켜 약효를 개선할 수도 있고, 대사도 변화시킬 수 있다. 결과적으로 약물의 순응도가 높아질 수 있다.

 

전 임상단계

동물시험이 주가 되어 약물의 동태를 연구한다. 약물의 투여 경로에 따른 혈중농도 및 조직 농도의 변화와 배설을 측정한다. 또 방사성 동위원소로 표지 된 약물을 이용하여 조직의 분포를 측정하고, 약물을 반복 투여한 후에 혈중·조직 농도를 측정하여 약물의 분포와 축적성을 연구한다. 이를 종합하여 약물의 유효성, 부작용과 독성 등을 예측할 수 있다.

약물의 투여 경로에 따라 혈중 농도가 달라질 수 있기 때문에, 이에 따른 독성의 변화도 연구한다. 예를 들어 정맥으로 투여 시 혈중 농도가 급격히 증가하는 반면, 근육 주사로 투여하는 경우 혈중으로 서서히 흡수되는 약물의 경우를 볼 수 있다. 이때 혈중 농도가 급격히 증가 시 독성이 나타나는 약물이라면 근육 주사로 투여 시 정맥 주사 투여하는 것보다 독성이 적게 나타날 수 있다. 하지만 투여 경로에 따르기보다는 투여하는 양에 비례하여 독성이 나타나는 경우가 있는데, 이런 연구를 통해 적절한 용량과 투여 간격, 투여 경로를 결정할 수 있다.

하지만 전 임상단계는 사람이 아닌 여러 다른 종의 동물에서의 약물 동태를 연구하는 것이기 때문에, 실제로 약물이 사람에게 투여되었을 때의 약물 동태와 다를 수가 있다. 보통 약물에 대한 감수성 차이에 의한 것이라기보다는 약물의 체내 동태가 다르기 때문이라고 추측된다. 이를 보완하기 위해, 여러 동물의 약물 동태학적 계산을 scale up 하여 사람에서의 약물 동태를 예측할 수 있다.