Bioequivalentieonderzoek
een reus op lemen voeten?
L.M.L. Stolk en S.J. Troost, onder medeverantwoordelijkheid van de redactie
Samenvatting
Voor registratie van een nieuwe formulering van een bestaand geneesmiddel is meestal bioequivalentieonderzoek verplicht. In dit artikel wordt de gangbare methodiek van bioequivalentieonderzoek besproken. Ook aan speciale gevallen van bioequivalentieonderzoek, zoals met chirale geneesmiddelen en controlled release preparaten, wordt aandacht besteed. Daarnaast komen tekortkomingen en controversies van bioequivalentieonderzoek ter sprake. Geconcludeerd wordt dat aanpassing van de regelgeving noodzakelijk is. Het is van belang dat de praktiserend apotheker voldoende informatie ontvangt over het bioequivalentieonderzoek van de vervangende formulering. Alleen dan kan verantwoorde substitutie worden toegepast.
Abstract
Bioequivalence testing is nearly always obligatory for the registration of a new formulation of an existing drug. In this article the usual methods for investigation of bioequivalency are outlined. Special situations in bioequivalency testing, such as the testing of chiral drugs and controlled release formulations, are also mentioned. Weak points and controversies are discussed. It can be concluded, that the rules for bioequivalency testing need to be adapted. Pharmacists should receive sufficient information about the bioequivalency of new formulations, because only then can one drug be safely replaced by another.
Pharm Sel 1999;15:102-105
Inleiding
Eind zestiger, begin zeventiger jaren werd duidelijk dat
kleine veranderingen in de formulering van geneesmiddelen grote gevolgen
kunnen hebben voor de opgenomen hoeveelheid geneesmiddel en de
plasmaconcentraties. Voorbeelden hiervan zijn digoxine en fenytoïne.
Toen een fabrikant de deeltjesgrootte van digoxine in de tablet van 20 op 3
µm bracht, nam de absorptie met een factor drie toe.[1] De opname van
fenytoïne nam met een factor vijf toe, nadat de hulpstof calciumsulfaat in
de tabletten vervangen was door lactose.[2] Uit deze onderzoeken bleek
dat patiënten niet zonder meer van het ene preparaat op het andere
preparaat met dezelfde hoeveelheid werkzame stof kunnen worden overgezet.
De begrippen 'biologische beschikbaarheid' en 'bioequivalentie' waren
geboren. De gezondheidsautoriteiten gingen regels stellen aan de
biologische beschikbaarheid en de bioequivalentie van formuleringen van
geneesmiddelen. Van een nieuw generiek preparaat moest de producent in het
vervolg aantonen dat het bioequivalent was met het al op de markt
aanwezige standaardpreparaat. Voor de praktijk is dit van groot belang in
verband met substitutie van merkpreparaten door generieke preparaten. In
dit artikel wordt de gangbare methodiek van bioequivalentieonderzoek
besproken. Daarnaast wordt ingegaan op zwakke punten en controversies
ten aanzien van de huidige manier van bioequivalentieonderzoek. Ook wordt
een aantal speciale gevallen bij bioequivalentieonderzoek besproken, zoals
verhoogde biologische beschikbaarheid (supra bioavailability),
chirale geneesmiddelen, controlled release preparaten, geneesmiddelen
met een grote intrinsieke variatie in de plasmaconcentraties en
bioequivalentieonderzoek met beperkte monstername.
Biologische beschikbaarheid en bioequivalentie
Er bestaat geen universeel geldige definitie van de begrippen biologische beschikbaarheid en bioequivalentie. Biologische beschikbaarheid is volgens de richtlijnen van de Europese Unie (EU) de mate en de snelheid waarin het geneesmiddel in zijn actieve vorm in de algemene circulatie terechtkomt. Volgens de Food and Drug Administration (FDA) is biologische beschikbaarheid de snelheid waarmee en de mate waarin een geneesmiddel wordt opgenomen en beschikbaar is op de plek van werking. De Australische gezondheidsautoriteiten definiëren biologische beschikbaarheid als de snelheid en de mate van absorptie van de actieve vorm van een geneesmiddel zoals weergegeven door de concentratie-tijd-curve in de algemene circulatie.[3]
Volgens de EU zijn twee geneesmiddelformuleringen bioequivalent indien de biologische beschikbaarheid na toediening van dezelfde dosis gelijk is, hetgeen weerspiegeld wordt door gelijke effectiviteit en veiligheid.[3]
Bioequivalentieonderzoek: de uitvoering
Parameters
Bij onderzoek naar bioequivalentie wordt gewoonlijk het
concentratieverloop van de actieve verbinding in de tijd gemeten in
plasma, serum of bloed. In speciale gevallen is meten in andere
matrices mogelijk zoals bijvoorbeeld urine of speeksel. Maat voor de
biologische beschikbaarheid zijn de area under the (plasma)
concentration curve (AUC) en de maximum (plasma) concentratie
(Cmax). De AUC van de te onderzoeken
formulering wordt vergeleken met die van een
referentieformulering. Bij bioequivalentie moet de AUC met 90%
betrouwbaarheid tussen 80 en 125% van die van de referentieformulering
liggen. De FDA stelt deze eis ook voor de Cmax, de Europese Unie niet.[4 5]
Tmax moet alleen in de beoordeling worden meegenomen,
indien deze parameter voor het klinisch effect van belang is.
Referentieformulering
Als referentieformulering moet de oorspronkelijke
formulering worden genomen van de fabrikant die het geneesmiddel als eerste
op de markt heeft gebracht.
Onderzoekspopulatie
De onderzoekspopulatie is minimaal 12 en de omvang wordt bepaald door
de variatiecoëfficiënt van de te meten parameters (AUC, Cmax), zoals bepaald is in een pilot
studie of bekend is uit literatuurgegevens. Onlangs zijn artikelen
onderzocht over biologische beschikbaarheid, die gedurende 25 jaar
zijn gepubliceerd in Clinical Pharmacology and Therapeutics. Er
werd een omgekeerd lineair verband tussen de hoogte van de biologische
beschikbaarheid en de grootte van variatiecoëfficiënt van Cmax en AUC gevonden.[6]
Met andere woorden bij een lage biologische beschikbaarheid zijn grote
populaties voor bioequivalentieonderzoek nodig. Bij een
bioequivalentieonderzoek bestaat de onderzoekspopulatie gewoonlijk uit
gezonde proefpersonen van 18 tot 55 jaar oud. De inclusie- en
exclusiecriteria zijn er op gericht de variatie zo gering mogelijk te
houden. De proefpersonen mogen bijvoorbeeld niet een te afwijkend
gewicht hebben, moeten een normaal dieet volgen en niet of weinig
roken dan wel alcohol gebruiken. De proefpersonen moeten voor inname
nuchter zijn of een gestandaardiseerde maaltijd nuttigen en alleen
afgesproken comedicatie gebruiken. Bij vrouwelijke proefpersonen moet
rekening worden gehouden met mogelijke interacties met orale
anticonceptiva en wanneer die niet gebruikt worden, moet effectieve
anticonceptie worden toegepast. Verder wordt geprobeerd de variatie in
de omstandigheden te verminderen door het toepassen van een
cross-over model. Dat wil zeggen dat het ene gedeelte van de
proefpersonen eerst geneesmiddel A krijgt en na een uitwasperiode
geneesmiddel B en de andere groep de omgekeerde volgorde volgt.
Monstername
Monstername gebeurt bij voorkeur in een gecontroleerde
laboratoriumsituatie. Bij langwerkende geneesmiddelen is het
onvermijdelijk dat de proefpersonen moeten terugkomen naar het
laboratorium voor monstername. De monstername gaat door tot het
geneesmiddel niet meer aantoonbaar is, bij voorkeur binnen drie
halfwaardetijden. De AUC moet namelijk geëxtrapoleerd worden na het
laatste meetpunt. De autoriteiten eisen dat de geëxtrapoleerde AUC
< 20% is van de totale AUC.
Ethische aspecten
De declaratie van Helsinki moet worden gevolgd evenals de Good
Clinical Practice richtlijnen van de International Committee on
Harmonisation (ICH).[7] De vrijwilligers moeten informed
consent geven, de gegevens moeten anoniem blijven en de studie
moet beoordeeld zijn door een medisch-ethische commissie. Soms is het
niet ethisch een studie bij gezonde vrijwilligers uit te voeren en kan
de studie alleen bij patiënten worden uitgevoerd (bijvoorbeeld
cytostatica en anti-aids-middelen).
Good Clinical Practice and Good Laboratory Practice
Behalve dat de studie aan ethische aspecten moet
voldoen, moet het onderzoek technisch uitgevoerd worden volgens de regels
van Good Clinical Practice and Good Laboratory Practice.
Zwakke punten en controversies
De laatste jaren is er discussie ontstaan over een aantal zwakke punten in het bioequivalentieonderzoek.[8 9 10 11]
Keuze te onderzoeken charges
Een zwak punt is dat de sponsor zelf de charge van de te onderzoeken
formulering en de referentieformulering bepaalt. Theoretisch zou door
de keuze van de charge het resultaat van de bioequivalentietest
beïnvloed kunnen worden. Bijvoorbeeld door de keuze te laten afhangen
van eerder verrichte oplossnelheidstesten of van een iets afwijkend
gehalte, dat gunstig is voor het eindresultaat. Het lijkt daarom beter
deze selectie door een onafhankelijke instantie te laten verrichten,
zodat er sprake is van echte randomisatie.
Dissolutietesten
Wanneer de bioequivalentie eenmaal is vastgesteld, wordt vervolgens de
kwaliteit van de volgende charges alleen nog maar met in vitro
dissolutietesten gecontroleerd. De waarde van de dissolutietest is
dubieus want deze is alleen ten opzichte van een enkel
bioequivalentieonderzoek gevalideerd. De grenzen van de dissolutietest
kunnen daarom niet anders dan min of meer arbitrair worden
vastgesteld.
Geldigheid bioequivalentieonderzoek
Een bioequivalentieonderzoek is momenteel tot in eeuwigheid
geldig. Alleen wanneer er een belangrijke wijziging in de formulering
plaats vindt, is een nieuw onderzoek vereist. Het is echter geenszins
ondenkbaar dat in de loop van de jaren kleine wijzigingen in het
fabricageproces plaatsvinden, die verstrekkende gevolgen kunnen hebben
voor de biologische beschikbaarheid. Subtiele veranderingen zullen
niet met behulp van de dissolutietesten aan het licht komen. Het ligt
daarom voor de hand om periodieke herhaling van het
bioequivalentieonderzoek verplicht te stellen. Ook op de
referentieformulering zou een dergelijke eis van toepassing moeten
zijn.
Gemiddelde bioequivalentie versus individuele bioequivalentie
Momenteel wordt bij het vaststellen van bioequivalentie gekeken naar
de gemiddelde bioequivalentie. Geen aandacht echter wordt besteed aan
de interindividuele en de intra-individuele variabiliteit. Bij een
grote variabiliteit is het daarom niet zeker dat het individu bij
overschakeling van het ene product op het andere een bioequivalent
geneesmiddel krijgt. Het is daarom van belang ook de
variatiecoëfficiënten van de AUC en de Cmax van de formulering bij de beoordeling
van een formulering te betrekken en daaraan eisen te stellen:
'populatie-bioequivalentie' (Anderson en Hauck).[11] Het ligt
voor de hand dat een preparaat met een lage variatiecoëfficiënt de
voorkeur verdient boven een preparaat met een hoge
variatiecoëfficiënt. Om het probleem van de variabiliteit enigszins te
ondervangen hanteert de FDA de 75/75-regel. Dit houdt in dat bij 75%
van de proefpersonen de waarden op tenminste 75% van het gemiddelde
van de referentieformulering moeten liggen. Een statistisch beter
onderbouwde methodiek is die van Anderson en Hauck.[11] Zij
stellen een methodiek voor om de individuele bioequivalentie te
bepalen, waarbij elke proefpersoon iedere formulering tenminste
tweemaal krijgt toegediend, zodat een indruk wordt gekregen van de
intra-individuele variabiliteit. Ook pleiten zij voor proefpersonen
die zoveel mogelijk overeenkomen met de doelgroep.
Geneesmiddelen met smalle therapeutische breedte
De vraag doet zich voor of geneesmiddelen met een smalle
therapeutische breedte niet aan strengere criteria voor
bioequivalentie zouden moeten voldoen.[9] Gedacht zou kunnen
worden aan bioequivalentieonderzoek van verschillende charges en
nauwere grenzen (bijvoorbeeld 90-112%).
Bioequivalentieonderzoek niet voor alle geneesmiddelen
noodzakelijk
Niet voor alle geneesmiddelen is bioequivalentieonderzoek
noodzakelijk. Met name geneesmiddelen met een grote therapeutische
breedte, gering first pass effect en hoge mate van intestinale
absorptie kunnen vrijgesteld zijn van de verplichting tot
bioequivalentieonderzoek. In Nederland wordt door het College ter
Beoordeling van Geneesmiddelen een 'positieve lijst' gehanteerd van
een twintigtal geneesmiddelen die vrijgesteld zijn van
bioequivalentieonderzoek. Voorbeelden van vrijgestelde geneesmiddelen
zijn amoxicilline, isosorbidemononitraat, metoprolol en temazepam. In
de EU is geen eenstemmigheid tussen de lidstaten onderling over het
vrijstellen van geneesmiddelen. Vandaar dat toch dikwijls door de
fabrikant bioequivalentieonderzoek wordt verricht, opdat het
geneesmiddel ook in die landen, die de Nederlandse lijst niet
erkennen, kan worden geregistreerd.
Speciale gevallen van bioequivalentieonderzoek
Verhoogde biologische beschikbaarheid
Wanneer het nieuwe product een aanzienlijk grotere biologische
beschikbaarheid heeft dan het standaardproduct, spreekt men van
verhoogde biologische beschikbaarheid (supra
bioavailability). De EU geeft aan dat in dergelijke gevallen het
nieuwe product in een evenredig lagere sterkte opnieuw geformuleerd
moet worden. Vervolgens moet het in een lagere sterkte opnieuw
geformuleerde product in een bioequivalentieonderzoek vergeleken
worden met de standaardformulering.
Stereoïsomeren
In een recent overzichtsartikel is bioequivalentie van stereoïsomeren
besproken.[12] Er bestaan momenteel geen algemeen aanvaarde
richtlijnen ten aanzien van bioequivalentieonderzoek van
geneesmiddelen die bestaan uit twee of meer stereoïsomeren. De vraag
is of het nodig is de afzonderlijke stereoïsomeren te
analyseren. Bepaling van stereoïsomeren is moeilijk en kost meer
geld. De auteurs stellen de volgende regels voor. Indien hetzij de
farmacodynamiek hetzij de farmacokinetiek niet stereospecifiek is, is
meting van de stereoïsomeren niet nodig. Bij geneesmiddelen echter die
zowel voor wat betreft de farmacodynamiek als de farmacokinetiek
stereoselectiviteit vertonen, is wel specifiek analyse van de
stereoïsomeren noodzakelijk. Een uitzondering op deze regel wordt
gemaakt bij lineaire kinetiek en indien de parameters niet tot weinig
stereoselectief zijn.
Controlled release preparaten
Een speciale groep zijn de controlled release preparaten.
Bioequivalentieonderzoek van deze preparaten wordt vaak niet goed
uitgevoerd.[13] Bioequivalentieonderzoek speelt een rol indien naast
een bestaande controlled release formulering een generieke
controlled release formulering op de markt komt. Ook is de situatie
mogelijk dat naast de nieuwe controlled release formulering er alleen
een formulering met normale afgifte bestaat. De FDA geeft aan dat
controlled release formuleringen moeten worden onderzocht in een
studie met herhaalde doseringen in een steady state situatie.[14]
De parameters zijn AUC gedurende 24 uur,
Cmin, Cmax en
Tmax.
Ook dient het effect van voedsel op de nieuwe formulering
onderzocht te worden. Vergelijkbare Europese richtlijnen worden binnenkort
van kracht.
Geneesmiddelen met grote intrinsieke variabiliteit in de
plasmaconcentraties
Zoals eerder aangegeven geldt er een omgekeerd lineair verband tussen
hoogte van de biologische beschikbaarheid en de grootte van de
variatiecoëfficiënt van AUC en Cmax.[6] Meestal zijn dit
geneesmiddelen met een groot first pass effect. Probleem is dat
in dergelijke gevallen voor een bioequivalentieonderzoek een
onpraktisch groot aantal proefpersonen nodig is, waarvan het benodigde
aantal bij het begin van de studie nog niet bekend is. Een
gedeeltelijke oplossing zou zijn om eerst een onderzoek te doen met
een beperkt aantal proefpersonen. Afhankelijk van de uitkomst van dit
eerste onderzoek wordt een tweede onderzoek met de vereiste grootte
vastgesteld. De populaties en de resultaten van het eerste en het
tweede onderzoek zouden dan samengevoegd moeten worden om de vereiste
uiteindelijk benodigde populatiegrootte te bereiken.
Beperking aantal monsters
Er wordt de laatste jaren onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om de
AUC in bioequivalentieonderzoek te vervangen door een of enkele
plasmamonsters.[15] Bij een aantal geneesmiddelen, die als
modelstof werden gebruikt, bleek dat er een goede correlatie bestond
tussen een enkele plasmaconcentratie en de AUC. Dit zou betekenen dat
wanneer zo'n correlatie voor een geneesmiddel eenmaal is vastgesteld,
een bioequivalentieonderzoek met veel minder monsters zou kunnen
worden verricht.
Bioequivalentieonderzoek in de praktijk
Ook op de praktische uitvoeringvan bioequivalentieonderzoek is kritiek
mogelijk. Onlangs is in een overzichtsartikel de kwaliteit
besproken van bioequivalentieonderzoeken van controlled release
calciumantagonisten.[13] Op een groot aantal van de
gepubliceerde onderzoeken bleek kritiek mogelijk. Vaak was in de
onderzoeken de statistische onderbouwing onvoldoende of onjuist. Zo
werd bioequivalentie soms ten onrechte gebaseerd op het ontbreken van
een statistisch significant verschil of omgekeerd bio-inequivalentie
op grond van een statistisch signifant verschil. Bij controlled
release preparaten waren in sommige studies de bioequivalentie
niet in steady state onderzocht en ook was stereoselectieve
kinetiek niet onderzocht.
Van vier nieuwe formuleringen is door de auteurs van dit artikel bij wijze van steekproef aan de fabrikant informatie over bioequivalentieonderzoek gevraagd. De eerste formulering betrof omeprazol, waarvan het patent binnenkort afloopt en waarvan de firma een nieuwe formulering en een andere zoutvorm op de markt brengt. Daarnaast werd informatie aangevraagd van een tweetal generieke controlled release formuleringen van isosorbidemononitraat, die voorkomen op de lijst van geneesmiddelen, waarvoor een bioequivalentiestudie niet verplicht is. Een van beide fabrikanten had echter toch een bioequivalentiestudie, waarin eenmalige toediening (niet steady state!) was vergeleken met het referentiepreparaat, beschikbaar. Een vierde formulering, amiodaron, leidde tot een zoektocht. De eerste firma verwees voor registratiegegevens naar een andere firma, waarvan het product betrokken werd: 'afgeleide registratie'. Deze toeleverende firma verwees naar een studie van een Engelse fabrikant, maar kon deze niet direct overleggen. Overigens voldeden de resultaten in de samenvattingen van de bioequivalentiestudies, die de twee firma's ons toezonden, aan de momenteel geldende eisen.
Tenslotte kan er ondanks positief bioequivalentieonderzoek twijfel
ontstaan over preparaten.Dit was het geval voor generieke
carbamazepinepreparaten. Het College ter Beoordeling van
Geneesmiddelen had op grond van in vitro
oplossnelheidsonderzoeken en klachten over bijwerkingen een
waarschuwing in de bijsluiters laten opnemen. Onlangs is echter bij
in vivo onderzoek bij patiënten geen verschil in kinetiek en
bijwerkingen gevonden en is de waarschuwing weer vervallen.[16]
Discussie
Op de wijze van bioequivalentieonderzoek zijn serieuze kritiekpunten
mogelijk. Daarnaast blijft het vreemd dat na registratie nooit meer
opnieuw getoetst hoeft te worden. Verandering van de regels en meer
differentiatie in eisen ten aanzien van bioequivalentieonderzoek,
afhankelijk van de eigenschappen van het geneesmiddel, lijken
noodzakelijk. In het algemeen betekent dit meer onderzoek en dus
hogere kosten. Door het toepassen van 'beperkte monstername' kan de
kostenstijging wellicht beperkt blijven. Grotere veiligheid is de
uiteindelijke winst. Het is voor de praktiserend apotheker van belang
voldoende informatie te hebben over het verrichte
bioequivalentieonderzoek van het vervangende geneesmiddel. Alleen dan
kan een verantwoorde beslissing genomen worden over substitutie.
Literatuur
1 Holt DN. Digoxin bioavailability. Lancet 1978;11:1103.
2 Tyrer JH et al. Outbreak of anticonvulsant intoxication in an Australian city. Br Med J 1970;2:272-273.
3 Marzo A, Balant LP. Bioequivalence. Drug Res 1995;45:109-115.
4 Food and Drug administration. Bioavailability and bioequivalence requirements. Federal register 1992;17997-18001.
5 Committee for proprietory medicine products. Note for guidance. Investigation of bioavailabilty and bioequivalence 111/54/89.
6 Hellriegel ET et al. Interpatient variability in bioavailability is related to the extent of absorption: implications for bioavailability and bioequivalence studies. Clin Pharmacol Ther 1996;60:601-607.
7 GCP begeleidingscommissie. Internationale richtsnoer voor Good Clinical Practice voor onderzoek met geneesmiddelen. 1998.
8 Levy G. The clay feet of bioequivalence testing. J Pharm Pharmacol 1995;47:975-977.
9 Levy G. What are narrow therapeutic index drugs? Clin Pharmacol Ther 1998;63:501-505.
10 Steinijans VW et al. Controversies in bioequivalence studies. Clin Pharmacokinet 1992;22:247-253.
11 Anderson S, Hauck WW. Consideration of individual bioequivalence. J Pharmacokin Biopharm 1990;18:259-273.
12 Mehavar R, Jamali F. Bioequivalence of chiral drugs. Clin Pharmacokinet 1997;33:122-141.
13 Schall R et al. Bioequivalence of controlled-release calcium antagonists. Clin Pharmacokinet 1997;32:75-89.
14 Oral exended (controlled) release dosage forms. In vivo bioequivalency and in vitro dissoltion testing. Rockville, Food and drug Administration 1993.
15 Mahmood I et al. A limited sampling approach in bioequivalency studies. Ther Drug Monit 1997;19:413-419.
16 Anoniem. Carbamazepineproducten therapeutisch equivalent. Geneesmid Bul 1999;33:82.