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Mdrs 및 Morphologi 4-ID를 사용하여 경구 투여용 고체 제제(OSD) 제품의 제약 동등성 확인


Malvern Panalytical의 'Mdrs 및 Morphologi 4-ID를 사용하여 경구 투여용 고체 제제(OSD) 제품의 제약 동등성 확인'을 이용한 응용자료는 말번 파날리티칼 코리아에서 제공하였으며 주요 내용은 다음과 같다.

서론
FDA의 정의에 따르면, 복제 약품(Generic drug)은 '복용 형태, 강도, 투약 경로, 품질, 성능 특성, 용도 측면에서 RLD(Reference Listed Drug: 대조약)과 거의 유사한 약품'[1]이다.
ANDA(Abbreviated New Drug Application: 약식 신약 신청) 제출과 관련된 엄격한 규칙과 규정은 복잡하며 복제 약품 업계는 이러한 규칙과 규정을 충족하여 제품의 승인을 취득하기 위해 노력하고 있다. 복제 약품 회사는 먼저 등록하여 기회를 잡으려면 제품 개발 영역, 특히 생물학적 동등성 달성에서 고도의 기술과 훈련이 필요하다.

이 응용 참고 자료에서는 생물학적 동성 연구 응용 분야에서 빠르게 수용되고 있는 물리 화학적 기법인 말번 파날리티칼의 Morphologi® 4-ID 및 MDRS®(Morphologically-Directed Raman Spectroscopy)의 사용에 대해 논의한다. MDRS를 사용하여 두 가지 경구 투여용 감기 및 독감약을 분석하고 비교하였다.
제품 중 하나는 RLD이었고 다른 하나는 해당 제품의 복제약(테스트) 버전이었다. 두 제품 모두 동일한 판매 권한 보유자로부터 허가를 받았으므로, 포장 및 가격은 달랐지만 두 제형은 비교가 가능하다.
두 제품의 입자 크기 및 형상 분포와 전체 조성을 비교했다. 그런 다음 추가로 두 가지 제형의 개별 성분을 비교했다.

분석 방법 및 성분 식별
이 두 가지 시료는 Morphologi 4-ID의 Mdrs를 사용하여 자동으로 분산되고 분석되는(약봉지에 담긴) 건조 분말 제형이었다. 낮은 에너지 설정을 사용하는 일체형 시료 분산 장치(SDU)를 사용하여 소량(5㎣)의 시료를 분산했다. 각 시료는 5배 확대한 상태에서 '샤프 에지(Sharp Edge)' 분할 기법을 사용하여 3회 반복 측정했다. 각 반복에서 등가경(CED)이 20μm보다 큰 입자 500개를 라만 화학 식별의 대상으로 하고 100% 레이저 파워에서 스펙트럼 획득 시간을 30초로 하여 분석하였다.

기준 라이브러리는 세 가지 API(Active pharmaceutical ingredient: 약리 활성 물질), 즉 파라세타몰(아세트아미노펜), 페닐에프린 및 구아이페네신을 포함한 8개의 알려진 성분에 대한 스펙트럼으로부터 만들어졌다. (그림 1)
분석 과정에서 모든 입자 스펙트럼을 라이브러리와 비교했으며, 입자 분류는 수집된 입자 스펙트럼과 해당 라이브러리 스펙트럼 간의 상관 점수에 따라 설정되었다. 상관 점수는 0에서 1 사이이며, 여기서 0은 상관관계가 없음을 나타내므로 시료 입자가 기준과 다른 화학 물질이고 1은 완벽한 상관관계를 나타내므로 입자가 동일한 화학 물질이다. 일반적으로 임계값은 화학 성분을 구별할 수 있다고 확신하는 위치에 설정된다.
그림 1: 세 가지 API(파라세타몰(아세트아미노펜), 페닐에프린 및 구아이페네신)의 라만 스펙트럼

결과 및 고찰
생물학적 동성을 입증하려면 테스트 제품이 RLD와 정량적 및 정성적으로 동일함을 보여야 한다. 여기서 테스트 된 제품은 전신에 작용하는 속방성 제형이므로 기준 제품(f2-test)의 생체 외 용해 프로파일과 비교할 수 있는 프로파일이 생물학적 동등성을 지원할 수 있으며 특정 상황에서 추가적인 생체 내 연구의 요건을 보류하는 데 사용될 수 있다. [2]

입자 크기 및 형상을 사용하여 용해율을 조절하므로 테스트 제품의 입자 크기 및 형상 분포는 RLD의 것과 동등해야 한다.
모든 크기 및 형상 분포의 가변성에 대해 부형제를 비롯한 전체 제형의 6개 데이터 집합(3회 반복으로 측정된 2개 시료)을 신속하게 비교하기 위해 Morphologi 4의 매개변수 변동성 차트를 사용했다. (그림 2)
측정된 크기 및 형상 매개변수(숫자) 6개에 대한 평균값을 기준으로 6개 결과를 요약한 내용이 표 1에 나와 있고, 측정된 모든 매개변수의 변동성도 아래 차트에 표시되어 있다. 막대의 길이는 해당 매개변수에 대한 데이터 집합 간의 변동성에 비례한다. 막대의 길이가 짧기 때문에 이러한 데이터 집합 전반에 걸쳐 변동성이 낮고 유사성이 높다는 것을 알 수 있다. 이것은 테이블의 결과와 중첩된 크기 및 형상 분포와 일치한다.
표 1: 6개 데이터 집합의 크기 및 형상 평균 측정값 요약 (3회 반복으로 측정된 2개 제형)

그림 2: 6개 데이터 집합 간의 크기 및 형상 매개변수 비교(3회 반복으로 측정된 2개 시료) 매개변수 변동성 차트(A)는 위의 표에서 선택한 6개 기록 사이에서 14개 매개변수 변동성을 보여준다.
녹색 막대는 크기 매개변수를 보여주고 빨간색 막대는 형상 매개변수를 보여주며 파란색 막대는 광 투과와 관련이 있다. 중첩된 분포 프로파일(B)은 입자의 CE 직경이 높은 유사성을 가짐을 보여준다.


그림 3은 6개 결과를 비교한 분류 차트를 보여준다. (3회 반복으로 측정된 2개 시료) 여기에는 각 분류의 입자 수가 계산되어 측정된 총 입자 수의 백분율로 표시되므로 각 시료의 대표 성분을 알 수 있다. 결과를 비교하면 반복 측정 사이에 미미한 변동이 표시되지만, 예상대로 두 제형 간에는 명확한 차이가 없다.
그림 3: 테스트 된(3회 반복으로 측정된) 2개 시료의 모든 성분 수를 계산한 후 비교하여 보여주는 분류 차트

성분별 형태
그림 2 및 3에 표시된 정보는 제품의 정성적 및 정량적 분석에 유용하다. 하지만 일부 제약품에서는 개별 성분의 성능을 완벽하게 파악할 수 없다. 이 경우 개별 성분을 비교할 수 있는 Mdrs가 도움이 될 수 있다.
그림 4에서는 각 반복에서 가장 성분이 많은 API(파라세타몰)의 CE 직경 및 산술적(숫자) 입자 크기 분포를 오버레이하여 보여준다. 관찰된 오버레이와 통계 분석은 두 제형 모두에서 파라세타몰에 대한 높은 수준의 유사성을 보여준다.
그림 4: 감기 및 독감약의 테스트 및 RLD 제형에서 수치별 입자 크기 분포.
두 제형 모두에서 가장 풍부한 세 가지 성분(파라세타몰 및 구아이페네신의 두 가지 API와 부형제인 전분)에 대한 형태학적 결과를 매개변수 변동성 차트를 사용하여 크기 및 형상 분포를 기준으로 비교했다. (그림 5)
모든 데이터 집합에서 변동성이 가장 큰 매개변수는 종횡비(너비/길이), 연신율(1 - 너비/길이) 및 원형도이다. 성분 간의 차이를 자세히 파악하기 위해 Morphologi Dendrogram(그림 6)을 사용하였다.

이 예에서는 선택한 매개변수인 종횡비 분포의 유사성/차이에 따라 데이터 집합을 그룹화하거나 분리한다. 이 매개변수를 사용하여 파라세타몰, 구아이페네신 및 전분을 서로 다른 그룹으로 분리했으며, 이들 그룹 각각에서 복제약과 기준 제품의 결과가 유사한 것으로 나타났다. 이것은 이러한 세 가지 화학 성분 간을 구분하는 데 종횡비를 사용할 수 있음을 나타낸다. 단, 파라세타몰과 전분은 구아이페네신에 비해 차이가 더 적다. 유사한 방식으로 원형도와 연신율 또한 세 성분을 구분하는 것으로 나타났다.

그림 5: 매개변수 변동성 표 녹색 막대는 크기 매개변수를 보여주고 빨간색 막대는 형상 매개변수를 보여주며 파란색 막대는 광투과와 관련이 있다.

그림 6: 특정 매개변수(이 경우 종횡비)의 각 기록 간 차이점과 데이터 집합이 그룹화된 방식을 보여주는 Morphologi Dendrogram.
추세 플롯(그림 7)은 선택한 형태학적 매개변수의 평균값이 시료 성분 간에 어떻게 변하는지를 보여준다. 종횡비는 전분(갈색)이 가장 높고, 그 다음이 파라세타몰(파란색)이고, 구아이페네신(녹색)이 가장 낮다. 종횡비 값이 낮으면 바늘 모양에 가깝다는 의미이다. 이 데이터는 입자 이미지의 모양과 일치하며, 이미지에서 구아이페네신은 바늘처럼 보이고 파라세타몰은 불규칙하고 약간 길게 보이며 전분은 불규칙하고 원형으로 나타난다.

그림 7: 성분 간에서 종횡비 매개변수가 어떻게 변하는지를 보여주는 추세 플롯 파란색 데이터 포인트(상단)는 파라세타몰, 갈색 데이터 포인트(중간)는 전분, 녹색 데이터 포인트(하단)는 구아이페네신이다.

결론
분류 차트(그림 3)에 표시된 두 시료의 성분 유사성을 기준으로, 한 성분(파라세타몰, 그림 4)의 입자 크기 분포 오버레이는 높은 유사성을 가지며 매개변수 변동성 차트(그림 2)에서 볼 수 있는 시료(고려한 모든 성분) 간의 변동성은 낮다. 따라서 두 시료는 측정된 속성을 기준으로 제약 동등성이 있다고 결론을 내릴 수 있다.
6개 데이터 집합 간에 다른 성분의 크기 및 형상 분포를 비교할 경우에도 높은 수준의 유사성이 관찰되었다. (데이터는 표시하지 않음) 이 데이터는 생물학적 동등성을 탐구하고 확인하는 데 중요한 역할을 하는 제약 동성을 입증하기 위해 Mdrs를 사용하는 방법을 보여 준다.
Mdrs는 성분별 입자 크기 및 형상이 공정과 제품 품질 및 변경에 대한 중요한 정보를 제공하는 변형 또는 근원 분석 연구에도 적용할 수 있다.

'Mdrs 및 Morphologi 4-ID를 사용하여 경구 투여용 고체 제제(OSD) 제품의 제약 동등성 확인'에 대한 궁금한 내용은 본 원고자료를 제공한 말번 파날리티칼 코리아를 통하여 확인할 수 있다.

Reference(참고문헌)
: 1.https://www.fda.gov/drugs/developmentapprovalprocess/howdrugsaredevelopedandapproved/approvalapplications/abbreviatednewdrugapplicationandagenerics/default.htm 2018년 10월 16일에 확인
2. 생물학적 동등성 조사에 대한 지침(Guideline On The Investigation Of Bioequivalence), EMEA, CPMP/EWP/QWP/1401/98Rev. 1
3. R-K. Chang, A. Raw, R. Lionberger, L. Yu, 국소 외피용 제품의 복제약 개발: 국소 외피용 제품의 제형 개발, 공정 개발 및 테스트(Generic Development of Topical Dermatologic Products: Formulation Development, Process Development, and Testing of Topical Dermatologic Products), AAPS, 15, 1, 2013

Model Name(모델명): Morphologi 4-ID
The Person in Charge(담당자): Hyunjung Gu
Maker(제조사): Malvern Panalytical
Country of Origin(원산지): UK
e-mail: info.korea@malvern.com
Data Services(자료제공): Malvern Panalytical Korea

<이 기사는 사이언스21 매거진 2021년 4월호에 게재 되었습니다.>

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