Celem badań I fazy jest ocena bezpieczeństwa i tolerancji podawania pojedynczej lub wielokrotnej dawki leku badanego oraz określenie oczekiwanego profilu działań niepożądanych. Wczesny rozwój kliniczny leków ma za zada- nie dostarczyć danych na temat farmakokinetyki: wchłaniania, dystrybucji, metabolizmu i wydalania. Badania te są najczęściej prowadzone u osób dorosłych, ale mogą dotyczyć też szczególnych populacji, jak pacjenci z zaburzeniami czynności wątroby lub nerek, osoby starsze i dzieci. Ich celem jest także określenie interakcji z innymi lekami lub pokarmem. Wstępne dane kliniczne i farmakodynamiczne mogą dostarczyć wczesnych szacunków aktywności i potencjalnej skuteczności leku badanego. Badania kliniczne wczesnych faz są obarczone ryzykiem, dlatego najwyższy priorytet przy ich planowaniu i przeprowadzaniu powinno stanowić bezpieczeństwo uczestników. Unijne i międzynarodowe wytyczne mają na celu zapewnienie, że ba- dania I fazy prowadzone są w możliwie najbardziej bezpieczny sposób, a w projekcie badania ujęto charakterystykę ryzyka i strategię jego minimalizacji.

BADANIA FIH

Badania typu „pierwsze podanie/zastosowanie u człowieka” (ang. FIH – first in human) są zwykle prowadzone na zdrowych ochotnikach, głównie mężczyznach. Badania FIH mają na celu ocenę bezpieczeństwa i tolerancji, a także określenie maksymalnej dawki tolerowanej (ang. MTD – maximum tolerated dose) wywołującej pożądany efekt bez występowania znaczącego odsetka niedopuszczalnych poważnych działań niepożądanych. Na początku 2018 r. weszły w życie nowe wytyczne na temat strategii identyfikacji i zmniejszania ryzyka w badaniach klinicznych oraz badaniach klinicznych produktu leczniczego wczesnych faz (EMEA/CHMP/SWP/28367/07 Rev. 1), w których produkt badany jest podawany człowiekowi po raz pierwszy. Regulacje mają zastosowanie zarówno do produktów biologicznych, jak i chemicznych. Komitet Produktów Leczniczych Stosowanych u Ludzi (ang. Committee for Medicinal Products for Human Use – CHMP), działający przy Europejskiej Agencji Leków (ang. European Medicines Agency – EMA) proponuje nowe podejście do strategii rozwoju przedklinicznego i wczesnoklinicznego planowania badań mających na celu określenie maksymalnej tolerowanej dawki (MTD), szczególnie w zakresie obliczania dawki początkowej oraz zwiększania dawki. Właściwe metody dawkowania produktu leczniczego to najważniejsze kryterium kontroli bezpieczeństwa uczestników badania klinicznego.

Największym wyzwaniem badania FIH jest ustalenie dawki początkowej. Zwykle pierwsza dawka podana człowiekowi zostaje ustalona na podstawie metody NOAEL (no observed adverse effect level), czyli najwyższej dawki, przy której nie obserwuje się działań niepożądanych, albo działania te są biologicznie lub statystycznie nieistotne. Jednak CHMP wydał projekt wytycznych w sprawie pierwszych badań klinicznych na ludziach produktów badanych potencjalnie wysokiego ryzyka, w których zaleca stosowanie systemu najniższej przewidywanej dawki wywołującej skutki biologiczne MABEL (minimal anticipated biological effect level).

Produkty lecznicze wysokiego ryzyka są definiowane jako te, dla których „istnieją obawy, że w trakcie pierwszych badań klinicznych na ludziach, mogą wystąpić poważne reakcje niepożądane”. Wytyczna reguluje czynniki, jakie należy przeanalizować, by ustanowić margines bezpieczeństwa w oparciu o próg farmakologiczny i obliczyć przewidywaną dawkę potrzebną do wywołania efektu biologicznego u uczestników badania. Weryfikacja czynników ryzyka opiera się na ocenie mechanizmu działania leku na podstawie badań przedklinicznych, funkcji biologicznych i fizjologicznych organizmu badanego oraz ocenie podobieństw i różnic międzygatunkowych, zwłaszcza w kontekście toksyczności i farmakokinetyki produktu badanego. Dużą uwagę należy zwrócić na schemat podawania kolejnych dawek w poszczególnych kohortach, tak by zminimalizować potencjalne ryzyko. Należy zachować długi okres obserwacji między podaniem pierwszej i drugiej dawki, a dawkowanie w kolejnych kohortach musi zostać poprzedzone analizą wszystkich wyników poprzednich grup badanych, włączając w to ocenę bezpieczeństwa, a także parametry farmakokinetyczne i farmakodynamiczne. Wytyczne zawierają także zalecenia dla badaczy dotyczące rozważenia długoterminowego monitorowania uczestników badania FIH, zwłaszcza dla uczestników przyjmujących leki o możliwych długofalowych skutkach.

FAZA 0

Badania kliniczne Fazy 0 są przeprowadzane z zastosowaniem dawek niższych niż terapeutyczne, aby sprawdzić czy zachowanie leku w organizmie jest zgodne z przewidywaniami wynikającymi z badań przedklinicznych. Badania fazy 0 prowadzi się jako badania wstępne fazy I bez celu terapeutycznego. W fazie 0 stosuje się mikrodawkę określoną przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (ang. Food and Drug Administration, FDA) jako mniej niż 1/100 dawki badanej substancji obliczonej na podstawie wyników badań na zwierzętach w celu uzyskania efektu farmakologicznego. Pojedyncze subterapeutyczne dawki badanego leku znakowane izotopami 14C podaje się niewielkiej liczbie zdrowych ochotników/pacjentów, a następnie analizuje przy zastosowaniu wysokoczułej technologii analitycznej (spektrometria mas) wymaganej do pomiaru radioaktywności w próbkach biologicznych pobranych w trakcie badań klinicznych. Fazę 0 prowadzi się w celu poznania mechanizmu działania nowego, potencjalnego leku oraz uzyskania wstępnych danych farmakokinetycznych (ang. Pharmacokinetics, PK) i farmakodynamicznych (ang. Pharmacodynamics, PD). Badania z mikrodawką są prowadzone coraz częściej także dla oszacowania wstępnych interakcji lekowych, polimorfizmu substancji badanej, stężenia leków w miejscu działania oraz w celu wstępnej oceny populacji, w których wyższe dawki są trudne do podania, takich jak wrażliwe populacje (dzieci, kobiety w ciąży, osoby w podeszłym wieku, osoby z niewydolnością nerek czy wątroby).

Kolejnym rodzajem badań mających na celu ocenę bezpieczeństwa i tolerancji badanego leku są badania metodą jednorazowej lub wielorazowej dawki rosnącej. Ponadto, służą one do ustalenia dawki MTD, określenia farmakokinetyki leku oraz sposobu jego metabolizmu i wydalania, a także ustaleniu bezpiecznej dawki do badania fazy II.

BADANIA SAD

Badanie metodą jednorazowej dawki rosnącej (ang. single ascending dose, SAD) jest zwykle prowadzone z udziałem niewielkiej liczby zdrowych ochotników/pacjentów, wprowadzanych do badania sekwencyjnie przy określonej dawce. Jeśli podana dawka leku badanego nie wywołuje niepożądanych skutków ubocznych, kolejna kohorta uczestników otrzymuje wyższą dawkę leku. Dla każdej kohorty określony zostaje maksymalny czas dawkowania. Badanie kontynuuje się do osiągnięcia wcześniej obliczonych poziomów bezpieczeństwa farmakokinetycznego lub pojawienia się niedopuszczalnych efektów ubocznych. Badanie ma na celu ustalenie maksymalnej dawki tolerowanej.

BADANIA MAD

Badanie metodą wielorazowej dawki rosnącej (multiple ascending dose, MAD) prowadzi się w celu określenia farmakokinetyki i farmakodynamiki wielu dawek leku badanego. Uczestnicy otrzymują badany produkt w określonej dawce kilkakrotnie. Jeśli bezpieczeństwo i tolerancja poprzedniej dawki są do zaakceptowania, kolejna grupa uczestników otrzymuje coraz większe dawki. Podczas projektowania badania MAD należy zwrócić szczególną uwagę na liniowość lub nieliniowość PK w określonym zakresie stężeń, na okres półtrwania leku badanego w funkcji czasu i potencjał akumulacji.

Badania SAD i MAD mają na celu ocenę bezpieczeństwa i tolerancji badanego leku, ustalenie dawki MTD, określenie farmakokinetyki oraz sposobu jego metabolizmu i wydalania. Badania te służą także ustaleniu bezpiecznej dawki do badania fazy II.

Wytyczna na temat strategii identyfikacji i zmniejszania ryzyka w badaniach klinicznych, w których badany produkt leczniczy jest podawany człowiekowi po raz pierwszy oraz badaniach klinicznych badanego produktu leczniczego wczesnych faz określa zasady projektowania protokołów zintegrowanych, w których następuje połączenie różnych etapów badań. Zgodnie z wytyczną akceptowalne jest nakładanie się badań SAD i MAD, jeśli nakładanie się tych części w czasie ma uzasadnienie naukowe, określono punkty decyzyjne, a rozpoczęcie części MAD zostało poprzedzone szczegółowym przeglądem wszystkich dostępnych danych.

BADANIA INTERAKCJI LEKÓW, BADANIA INTERAKCJI Z POKARMEM

Badania interakcji lekowych (ang. drug-drug interaction, DDI) stanowią bardzo ważny element wczesnego rozwoju klinicznego, dlatego prawdopodobieństwo wystąpienia interakcji jest brane pod uwagę w ocenie stosunku korzyści do ryzyka przy każdym rozwoju nowego leku. Wzajemne oddziaływanie na siebie leków, w zakresie wchłaniania, transportu, zmniejszenia lub zwiększenia siły wiązania z białkami krwi i tkanek, biotransformacji i wydalania mogą mieć istotny wpływ na skuteczność i bezpieczeństwo farmakoterapii.

Poprzez wykonanie odpowiednich badań, możemy pozyskać informację jakie białka odpowiedzialnie są za metabolizm konkretnego leku. Celem badań DDI jest określenie czy wpływ enzymów z grupy cytochromu P-450 oraz transportera glikoproteiny P na farmakokinetykę badanego leku i jego metabolitów może prowadzić do interakcji z innymi lekami, a tym samym do wzrostu lub spadku ekspozycji na substrat w obecności oddziałującego leku. W przypadku podania wielorazowej dawki podczas badania interakcji lekowych, grupy badane nie powinny nakładać się z wcześniejszymi kohortami SAD lub MAD, a jakiekolwiek odstępstwo od tego podejścia powinno być zawsze uzasadnione w protokole.

W badaniach wpływu pokarmów oceniana jest szybkość i stopień wchłaniania leku oraz biodostępność dla konkretnej postaci farmaceutycznej. Prowadzi się je zwykle w dwóch sekwencjach z udziałem zdrowych ochotników, gdzie jedna grupa otrzymuje najwyższą dawkę leku badanego na czczo, druga grupa po wysokotłuszczowym, wysokokalorycznym posiłku. Zależności między lekiem a pokarmem należy ocenić pod kątem farmakokinetycznym i farmakodynamicznym zwłaszcza w kontekście zmian profili stężenia w osoczu w czasie i związanych z nimi zmian we wchłanianiu, dystrybucji, metabolizmie i wydalaniu. Badania wpływu pokarmów wymagają standardowych posiłków, opisanych we wskazówkach agencji regulacyjnych. Zgodnie z wytycznymi EMA, badania prowadzone metodą jednorazowej dawki, np. interakcje z pożywieniem, mogą być prowadzone równolegle do części SAD pod warunkiem, że wybrana dawka i oczekiwana ekspozycja są równe lub mniejsze niż ta, która została osiągnięta we wcześniejszej kohorcie SAD, w której dokonano przeglądu wszystkich istotnych danych i nie zostały spełnione kryteria przerwania badania odnośnie eskalacji dawki.

BADANIA NA SPECJALNYCH POPULACJACH

Badania w zaburzeniach czynności wątroby

Zaburzenia czynności wątroby mogą mieć wpływ na farmakokinetykę i farmakodynamikę leku, a tym samym jego skuteczność i bezpieczeństwo. Najtrudniejszą kwestią tych badań jest dobranie odpowiedniej grupy uczestników. Badania są zwykle prowadzone w grupach równoległych, w których zaburzenia czynności wątroby zostały sklasyfikowane zgodnie ze skalą Child-Pugh (bilirubina, encefalopatia, wodobrzusze, albumina i czas protrombinowy). Najczęściej badania te prowadzi się na pacjentach z powszechnymi chorobami wątroby, takimi jak alkoholowa choroba wątroby, przewlekłe wirusowe zapalenie wątroby typu A, B, C, D i E, choroby układu immunologicznego prowadzące do zaburzeń funkcji wątroby (np. przewlekłe autoimmunologiczne zapalenie wątroby, pierwotna marskość żółciowa, pierwotne stwardniające zapalenie dróg żółciowych), dziedziczne i metaboliczne zaburzenia wątroby (np. Choroba Wilsona, hemochromatoza, choroba spichrzania glikogenu, niedobór alfa-1 antytrypsyny), zaburzenia dróg żółciowych z przewlekłym uszkodzeniem wątroby. Pacjenci z przerzutami wątrobowymi i/lub rakiem wątrobowokomórkowym mogą kwalifikować się do udziału pod warunkiem, że przerzuty do wątroby lub rak wątrobowokomórkowy nie są jedyną przyczyną zmian w funkcjonowaniu wątroby. Celem tych badań jest ocena, czy farmakokinetyka i/lub farmakodynamika leku i jego metabolitów jest zmieniana w takim zakresie, w jakim wskazane byłoby dostosowania dawki leku celem zachowania bezpieczeństwa i jego stężeń terapeutycznych.

Badania w zaburzeniach czynności nerek

Badania w zaburzeniach czynności nerek są prowadzone z udziałem 6-8 uczestników, w grupach równoległych po podaniu pojedynczej dawki. Niewydolność nerek, a szczególnie zmiana wielkości przesączania kłębuszkowego GFR (ang. glomerular filtration rate), może być przyczyną zmniejszenia wydalania nerkowego leków i jego metabolitów, a także zmian we wchłanianiu, metabolizmie i dystrybucji leków. Agencje wydały odpowiednie wytyczne dotyczące klasyfikowania pacjentów z zaburzeniem czynności nerek. Zgodnie z wytycznymi FDA upośledzenie czynności nerek można określić na podstawie szacunkowego współczynnika filtracji kłębuszkowej eGFR (ang. estimated glomerular filtration rate) obliczając klirens kreatyniny (Ccr) według formuły Cockcrofta-Gaulta. Wytyczne EMA zalecają stosowanie współczynnika przesączania kłębuszkowego GFR przy użyciu endogennego (np. 24-godzinny klirens kreatyniny) lub egzogennego markera (np. inuliny, 99mTc-DTPA).

Pacjenci z zaburzeniami czynności nerek spowodowanymi chorobą nowotworową jako jedyną przyczyną nie kwalifikują się do tego typu badań. Aby opracować konkretne zalecenia dotyczące dawkowania dla wszystkich osób z upośledzeniem czynności nerek, należy przeprowadzić pełne badanie u pacjentów z co najmniej dwoma kategoriami zaburzeń czynności nerek. Wyzwaniem badania jest określenie dawki początkowej ze względu na spodziewaną zmienioną farmakokinetykę u pacjentów z zaburzeniami czynności nerek. W badaniach tych gromadzone są informacje na temat wpływu zaburzeń czynności nerek na wydalanie leku z organizmu oraz zalecanego dawkowania u pacjentów na różnych etapach zaburzeń czynności nerek.

BADANIA BILANSU MASY/BADANIA ADME

Badania w celu wyznaczania bilansu masy są prowadzone z udziałem kilku, zazwyczaj 4-6 zdrowych uczestników mężczyzn lub pacjentów przy zastosowaniu zamierzonego sposobu podawania i stanowią podstawową część niezbędnych badań klinicznych. Badania te są także nazywane badaniami z zastosowaniem leku znakowanego węglem C14 lub ADME (ang. absorption, distribution, metabolism, and elimination), gdyż ich zadaniem jest ocena absorpcji, dystrybucji, metabolizmu i eliminacji leku badanego z organizmu człowieka.

Badanie ADME jest projektowane na podstawie adekwatnie wykonanego badania na zwierzętach. ADME powinno zostać wykonane na wczesnym etapie rozwoju klinicznego, ponieważ jego wynik może wymagać dodatkowych badań toksykologicznych na kolejnych gatunkach zwierząt, zwłaszcza w kontekście profilowania bezpieczeństwa metabolitów. Głównym celem badania jest określenie równowagi masowej pomiędzy lekiem badanym, a jego metabolitami w układzie krążenia i wydalinach (mocz, kał, ślina, wymiociny), po podaniu pojedynczej dawki oraz wyznaczenia pierwotnej drogi wydalania.

Badania ADME dostarczają też informacji o biodostępności leku, tj. proporcji podanej dawki substancji czynnej API (ang. active pharmaceutical ingredient) docierającym do krwiobiegu.

BADANIA BIODOSTĘPNOŚCI I BIORÓWNOWAŻNOŚCI

Badania biodostępności leku badanego określają szybkość i stopień wchłaniania substancji czynnej z określonej formulacji. Na biodostępność składają się trzy wielkości:

• całkowita ilość leku, jaka została wchłonięta do organizmu definiowana jako AUC (ang. area under the curve),
• maksymalne stężenie leku osiągane we krwi po podaniu leku (Cmax),
• czas od podania leku do osiągnięcia jego maksymalnego stężenia we krwi (Tmax).

Leki podawane różnymi drogami mają różne profile biodostępności. Po podaniu leku bezpośrednio do krwiobiegu jego biodostępność wynosi 100%. Stosunek biodostępności leku po podaniu pozanaczyniowym, do biodostępności tego leku po podaniu dożylnym, wyraża się jako procent lub ułamek dawki leku, wchłonięty do krwiobiegu po podaniu pozanaczyniowym i określa mianem biodostępności bezwzględnej. W przypadku leków zawierających tę samą substancję leczniczą, ale o innej postaci farmaceutycznej, podawanych drogą pozanaczyniową mówimy o biodostępności względnej, która stanowi cel badań biorównoważności.

W przypadku leku podanego przez przewód pokarmowy (doustnie, podjęzykowo lub doodbytniczo) o jego biodostępności decydują czynniki związane z fizjologią przewodu pokarmowego lub bezpośrednio związane z lekiem. Głównym miejscem wchłaniania substancji czynnych jest jelito cienkie. Jednak, aby substancja została wchłonięta musi zostać rozpuszczona. Pusty żołądek zawiera od 30 do 300 ml płynu, co stanowi zbyt małą ilość do rozpuszczenia większości substancji, stąd częste zalecenia popijania leków branych na czczo szklanką wody. W przypadku wcześniejszego podania pokarmu, ilość płynów w żołądku znacząco rośnie. Różnice w objętości płynów, zwłaszcza dla leków trudniej rozpuszczalnych (klasa II i IV według systemu klasyfikacji biofarmaceutycznej, ang. Biofarmaceutical Classification System, BCS), mogą w istotny sposób wpłynąć na ich biodostępność.

Drugim niezwykle istotnym czynnikiem jest wartość pH płynów w przewodzie pokarmowym. Odczyn pH żołądka na czczo wynosi pomiędzy 1-2, przy czym 10 minut po podaniu pokarmu wzrasta do wartości pH=5. Tak duże zmiany odczynu mogą powodować obniżenie trwałości substancji czynnej i jej rozkład w przewodzie pokarmowym. Z tego powodu FDA zaleca wykonywanie badań dostępności biologicznej zarówno na czczo, jak i po posiłku.

Na biodostępność substancji czynnej w istotny sposób wpływa także zależność od enzymów z grupy cytochromów P-450 opowiadających za metabolizm określonych leków, czy glikoproteiny P, charakteryzującej się szeroką specyficznością substratową, biorącą udział w przenoszeniu cząsteczek przez błonę komórkową.
Biodostępność zależy także od masy cząsteczkowej substancji czynnej, która jest jednym z parametrów decydujących o przenikalności, zarówno przez ścianę przewodu pokarmowego, jak i przez barierę krew-mózg, a także struktury krystalicznej lub amorficznej cząstek, czy stopnia jej rozdrobnienia oraz samej formulacji leku.

Uwalnianie substancji czynnej wpływa bezpośrednio na skuteczność całej terapii. Tylko w pełni rozpuszczona substancja może być wchłonięta przez organizm i wywołać pożądany efekt terapeutyczny. Jako że rozpuszczalność jest czynnikiem decydującym o biodostępności leku, powstał system BCS, w którym w oparciu o rozpuszczalność (wysoka/niska) i wchłanialność z przewodu pokarmowego, dzieli się substancje czynne na cztery klasy, co ułatwia przewidywanie profilu biodostępności po podaniu doustnym we wczesnych stadiach rozwoju nad nowym lekiem.

BADANIA TQT, BEZPIECZEŃSTWO KARDIOLOGICZNE

Badania TQT (ang. thorough QT study) są prowadzone w celu określenia potencjalnej toksyczności kardiologicznej. Odstęp QT jest parametrem czynności elektrycznej serca, związanym z depolaryzacją i repolaryzacją mięśniówki komór. Przebieg elektrograficzny i czas QT może być mierzony za pomocą elektrokardiogramu (EKG) i wykorzystany jako parametr oceny ryzyka wywołania poważnych dla organizmu komorowych zaburzeń rytmu przez dany lek. Zwykle badania TQT są prowadzone z udziałem zdrowych osób po podaniu dawki pojedynczej w układzie naprzemiennym. Badacze oceniają terapeutyczne i supraterapeutyczne dawki leku w porównaniu z kontrolą dodatnią (np. ze standardowo stosowanym lekiem) i kontrolą ujemną (placebo). Szczegółowa ocena elektrokardiograficzna odstępu QT jest również rutynowo prowadzona w innych badaniach I fazy (np. MAD, SAD), w których ewentualne zaburzenia elektrokardiograficzne są oceniane w zestawieniu z parametrami farmakokinetycznymi w danym momencie czasowym po podaniu dawki leku.