Bedeutung von Dosis-Wirkungs- Beziehungen für die rationale
Transcription
Bedeutung von Dosis-Wirkungs- Beziehungen für die rationale
6. Jahrgang, 5. Ausgabe 2012, 163-180 - - - Rubrik Fortbildungsartikel - - - Bedeutung von Dosis-WirkungsBeziehungen für die rationale Pharmakotherapie Betonung der Notwendigkeit einer intensivierten Therapieüberwachung in der ambulanten Versorgung Praxisfälle Fallbeispiele Dosis-Wirkungsstudien Bedeutung für die Offizin Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie - 164 - Bedeutung von Dosis-WirkungsBeziehungen für die rationale Pharmakotherapie Betonung der Notwendigkeit einer intensivierten Therapieüberwachung in der ambulanten Versorgung Andreas Meid* Masterstudent am Institut fuer Medizinische Biometrie und Informatik Universitaet Heidelberg *Korrespondenzadresse: Andreas Meid Apotheker, cand. M.Sc. Medical Biometry / Biostatistics Im Mittelzellche 23 68753 Waghäusel [email protected] Lektorat: Prof. Dr. med. Stephanie Läer, Leiterin des Instituts für Klinische Pharmazie und Pharmakotherapie, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf N.N. Den Fortbildungsfragebogen zur Erlangung eines Fortbildungspunktes zum Fortbildungstelegramm Pharmazie finden Sie hier: http://www.uni-duesseldorf.de/kojda-pharmalehrbuch/FortbildungstelegrammPharmazie/Kurzportraet.html Titelbild : Universitätsbibliothek New York , Urheber: Photoprof, Lizenz: Fotolia Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie Abstract Detailed knowledge of the dose-response relationship is decisive for both clinical development and clinical practice. The concept of quantitative pharmacology alleviates the characterization, understanding and prediction of a drug's pharmacokinetic and pharmacodynamic attributes under various circumstances. Many illustrative examples demonstrate its value for pharmacotherapy. In choosing two case studies from pharmaceutical development and therapeutic practice, a practically useful recapitulation is given. Besides evident benefits, the difficulties of the described methods show the need for a post-marketing surveillance. Due to advances in basic sciences, promising approaches to optimize even well-established therapies can be applied. The trend towards a personalized medicine might influence pharmaceutical care in the future. Abstrakt Die Kenntnis der Dosis-WirkungsBeziehung ist sowohl in der Arzneimittelentwicklung als auch im klinischen Alltag von Bedeutung. Dabei helfen Methoden der quantitativen Pharmakologie zur Beschreibung, zum Verständnis und zur Vorhersage des Arzneistoffverhaltens unter verschiedenen Bedingungen. Viele Beispiele belegen die Relevanz für die Praxis. Mittels zweier Fallbeispiele aus der Entwicklung und Therapieoptimierung liefert der Artikel eine praxisorientierte Aufarbeitung der Thematik. Neben dem beschriebenen Nutzen zeigen die Schwierigkeiten im Einsatz der Methoden dabei die Notwendigkeit für eine Patientenüberwachung nach den klinischen Entwicklungsphasen. Durch Fortschritte in der Grundlagenforschung ergeben sich auch für etablierte Therapien neue Möglichkeiten zur Therapieoptimierung. Dieser Trend zur personalisierten Medizin könnte zukünftig auch die Pharmazeutische Betreuung verändern. Einleitung, motivierende Beispiele Die Arzneistoffentwicklung ist zunehmend teurer, vergleichsweise ineffizient - 165 - und zeitaufwendig (1) (2). Verbesserungsbedürftig ist jedoch oftmals auch die praktische Pharmakotherapie. Zur Optimierung beider Prozesse dient das interdisziplinäre Feld der Pharmakometrie und quantitativen Pharmakologie. Die Ziele sind dabei die erleichterte Beschreibung, das Verständnis und die Vorhersage von pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Eigenschaften mittels mathematischer und statistischer Methoden (3) (4). Im klinischen Entwicklungsprozess ist dieses Konzept insbesondere in Phase-II-Studien interessant (Tab. 1). Darin soll der zumeist erste Einsatz eines Arzneistoffs in der Zielgruppe die erhoffte Wirkung beim Patienten bestätigen („proof-of-concept“, PoC) und gleichzeitig den klinischen Effekt über einen möglichst weiten Dosierungsrahmen hinweg charakterisieren, so dass sich mit der bestmöglichen Dosisstrategie in Phase-III-Studien ein klinisch relevanter Effekt statistisch belegen lässt. Die Charakterisierung des klinischen Effekts in Abhängigkeit von verschiedenen Dosisstufen wird in der Dosis-Wirkungsbeziehung beschrieben. Dagegen bezieht sich die Konzentrations-Wirkungsbeziehung auf die (freie) Konzentration im Blutkreislauf, welche mit der Konzentration am Zielort (z.B. Rezeptor) korreliert. Populations – Pharmakokinetik / Pharmakodynamik Modelle (POP-PK/PD-Analyse) berücksichtigen nicht allein Gruppenmittel, sondern auch die durch Individualeffekte hervorgerufene Variabilität (5), wodurch patientenbezogene Faktoren (Kovariaten) in die Dosiswahl mit einbezogen werden können. In der klinischen Entwicklung ist jedoch oft ein unzureichendes Verständnis der Dosis-WirkungsBeziehung aus Phase-II für einen Großteil der Rückschläge in späteren Phasen verantwortlich (2) (Abb. 1). Die Herausforderung in Phase-II liegt darin, sowohl erkenntnisfördernde als auch bestätigende Fragestellungen aufzugreifen („Learning vs. confirming“-Paradigma (9), siehe Abb. 1). Doch auch bei 20% bereits zugelassener Arzneistoffe führt die amerikanische Regulierungsbehörde FDA von 1980 bis 1999 Änderungen in der empfohlenen Dosierung an, die vor allem auf eine nicht präzise genug ermittelte Dosis-Wirkungsbeziehung zurückzuführen sind (10). Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie Phase I Ziele Learn vs. confirm Ermittlung phar- learn mako-kinetischer (PK) (und pharmakodynamischer, PD) Eigenschaften (frühe DosisWirkungskurve) Fragestellungen - 166 - Aufgaben an Modellierung und Simulation Maximale tolerierbare Entwicklung von PK- und PDModellen Dosis (MTD) Simulation von KonzentrationsWelche Variabilität besteht in der Phar- und Wirkungsverläufen für makokinetik (und ggf. beabsichtigte Dosierungsregime Pharmakodynamik) unter Berücksichtigung der Variabilität Einzel- & Mehrfachgabe Ermittlung von EinflussParametern IIa Demonstration confirm Welche Besonderhei- Entwicklung eines “Drugvon Wirksamkeit ten zeigt der Arznei- Disease”-Modells zum Verständ(PoC) in der beabsichstoff in der Zielpopu- nis des Krankheitsverlaufs und tigten Zielpopulalation im Vergleich Dosis-Wirkungseffekten bei tion (nach Indikazur Standardtherapie? medikamentöser Intervention tion) IIb Optimaler Einsatz learn in der Zielpopulation (nach Indikation) (selektierte Patienten) Welches Design wird Simulation von möglichen Ergebeindeutige Wirksam- nissen gemäß der getroffenen keit in der Zielpopula- Annahmen und DesignÜberlegungen tion belegen (in Abhängigkeit von: Verwendung von Simulationen oder Optimierungsmethoden zum - Patienten Design von Dosierungsregimen charakteristika, und Probenahmeplänen - der Anzahl und Beurteilung der Erfolgsaussichten Stärken der Dosis für das gewählte Studiendesign stufen Auswertung der DosisKonzentrations-Effekt-Daten - der Messzeitpunkte, über modellbasierte Verfahren - der Wahl der End Beurteilung des Einflusses von punkte)? Kovariaten über ein PopulationsPKPD-Modell - der Studiendauer, Beurteilung des Nutzen/RisikoProfils III Demonstration confirm Zeigen die gewählten von Sicherheit und Dosierungen ein Wirksamkeit für positives Nutzenden klinischen Risiko-Verhältnis? Einsatz Besteht ein abwei(breitere Populatichendes Verhalten in on) speziellen Patientenkollektiven? Validierung des PopulationsPKPD-Modells Modellverfeinerung (z.B. Kovariateneinfluss) Modellbestätigung der DosisKonzentrations-Effekt-Beziehung in der Zielpopulation Beurteilung der Notwendigkeit für Dosisanpassungen in speziellen Patientenkollektiven Tab.1: Anwendungsmöglichkeiten pharmakometrischer Konzepte durch Modellierungsund Simulationstechniken in verschiedenen Phasen der Arzneistoffentwicklung (modifiziert aus (6)). Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie - 167 - Abb. 1. (A) Das “learn-and-confirm”-Paradigma als Herausforderung der Arzneistoffentwicklung (modifiziert aus (6) (7)). (B) Gründe für ein Scheitern von Entwicklungsprogrammen einer Auswahl pharmazeutischer Unternehmen (modifiziert aus (8)). Zu ungenügenden pharmakokinetischen Eigenschaften können Faktoren wie niedrige Bioverfügbarkeit oder ein schlechtes Absorptionsverhalten, eine zu kurze Eliminationshalbwertszeit und dadurch nur kurze Wirkungsdauer oder eine hohe Variabilität in pharmakokinetischen Parametern aufgrund genetischer oder externer Einflussfaktoren zählen. So wurde beispielsweise das Benzodiazepin Midazolam (z.B. in Dormicum®) 1985 von der FDA in einer Dosierung zugelassen, unter der bis 1988 86 unerwünschte kardiorespiratorische Ereignisse auftraten, 46 davon mit tödlichem Ausgang (11). Leider zeigte erst eine nachfolgende Studie zur DosisWirkungsbeziehung, dass Midazolam fünfmal potenter war als ursprünglich angenommen (12). Aktuelle Beispiele sind in Tab. 2 mit ihren vielfältigen Auswirkungen auf die DosisWirkungsbeziehung aufgezeigt: Dazu zählen gleichsam dosisabhängige Nebenwirkungen wie veränderte Arzneistoffwirkungen, beispielsweise bedingt durch pharmakokinetische Einflussgrößen (z.B. Nierenfunktionsstatus), pharmakodynamische Einflussgrößen (z.B. Genotyp), Arzneimittelwechselwirkungen oder auch pharmazeutischtechnologische Ursachen. Am Beispiel des ehemals verschreibungsfreien Clobutinols (z.B. in Silomat®, aktuell Ruhen der Zulassung (21)) ist die Relevanz der Beziehung zwischen Dosis, Wirkung und Toxizität auch für nicht unter ärztlicher Kontrolle verordneter Arzneistoffe sichtbar. Der pharmakologische Hintergrund sind dosisabhängige ventrikuläre Tachykar- dien (bekannt als Torsade de PointesArrhythmien, TdP). Einerseits ist das Risiko TdP-assoziierter Arrhythmien für die Entwicklung einer neuen Substanz von hohem Interesse, was sich beispielsweise in geforderten Grenzwerten zeigt (z.B. soll die Schwelle für mögliche TdP-Arhythmien mindestens 30-fach über der therapeutischen Plasmakonzentration liegen (8)). Für auf dem Markt befindliche Substanzen mit erhöhtem TdP-Risiko sind vom Arzt und Apotheker beispielsweise Patientencharakteristika wie Leber- und Nierenfunktion oder Arzneimittelwechselwirkungen in ihren Auswirkungen auf die Plasmaspiegel zu bedenken. Für beide Aspekte ist die genaue Kenntnis der Beziehungen von Dosis, Konzentration, Wirkung und Toxizität mit verschiedenen Einflussfaktoren wichtig. Zu den Einflussfaktoren auf die Beziehungen von Dosis, Konzentration, Wirkung und Toxizität werden durch Fortschritte auf dem Gebiet der Pharmakogenetik fortwährend neue Erkenntnisse gewonnen. Beispielsweise haben Polymorphismen im CYP2C9-Enzymkomplex nur geringe Auswirkungen auf die Pharmakokinetik des Angiotensin-IIRezeptorantagonisten Irbesartan (22). Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie Wirkstoff (Handelsname) Meldung, Datum Grund und Ursache der Meldung - 168 - Maßnahmen Dosisanpassung nach Alter; Rotedosisabhängige QT-IntervallHand-Brief Verlängerung (dosisabhängig) Kontraindikationen: (13) angeborenes Long-QT-Syndrom, Citalopram-HBr, Begleitmedikation mit potentieller QTCitalopram-HCl RoteIntervallverlängerung: u.a. (Cipramil®) Hand-Brief - Antiarrhythmika der Klasse IA und III (14) - Antipsychotika (z. B. Phenothiazin-Derivate, Haloperidol) - trizyklische Antidepressiva - andere. u.a. Moxifloxacin, Mizolastin, ... Risikofaktoren: u.a. dekompensierte Herzin suffizienz, kürzlich aufgetretener Myokardin farkt, Bradyarrhythmien, Neigung zu Hypokaliämie oder Hypomagnesiämie, ... Escitalopram (Cipralex®) Atomoxetin (Strattera®) Blutdruck- und HerzfrequenzRoteHand-Brief anstieg (dosisabhängig) (15) Kontraindikation für Patienten mit schwerwiegenden kardiovaskulären oder zerebrovaskulären Erkrankungen, Vorsicht bei Patienten mit Bluthochdruck, Tachykardie oder einer kardiovaskulären oder zerebrovaskulären Erkrankung Kontrolle von Herzfrequenz und Blutdruck Sildenafilcitrat (Revatio®) Roteerhöhtes Mortalitätsrisiko von Hand-Brief pädiatrischen Patienten bei (16) hohen im Vgl. zu niedrigen Dosierungen ggf. Titration auf niedrigere Dosis aktualisierte Fachinformation mit Warnhinweis Dabigatranetexilat (Pradaxa®) letale Blutungen in AbhängigRoteHand-Brief keit der Nierenfunktion (17) initiale Prüfung der Nierenfunktion (Bestimmung der Kreatinin-Clearance, CrCl) Kontraindikation: schwere Beeinträchtigung der Nierenfunktion (CrCl < 30 ml/min) Monitoring der Nierenfunktion in spez. Situationen (z. B. Hypovolämie, Dehydratation und bestimmte Komedikation) oder älteren Patienten (>75 Jahre) Tacrolimus (Advagraf®) RoteErhöhung der maximalen Hand-Brief Konzentration und dadurch (18) erhöhte Wahrscheinlichkeit für unerwünschte Ereignisse wie Verminderung der Nierenfunktion, Störungen des Glukosestoffwechsels oder Tremor erhöhte Freisetzungsrate ist auf pharmazeutisch-technologische Ursache zurückzuführen; daher Rückruf bestimmter Chargen mit Qualitätsminderung bes. Vorsicht bei Patienten mit erhöhtem Risiko: - dauerhafte Tagesgesamtdosis von 0,5 mg - Arzneimittelwechselwirkungen(u.a. CYPSystem): u.a. Fluconazol, Ritonavir, ... Panitumumab (Vectibix ®) KRAS-Status wichtiger PrädikRoteHand-Brief tor für Therapieansprechen beim metastasiertem kolorek(19) talen Karzinom: nachteilige Wirkung bei mutiertem KRASStatus Nachweis des Wildtyp-KRAS-Status (MutationsAusschluss) vor Therapiebeginn zwingend erforderlich Pregabalin (Lyrica®) AkdÄ-Mitteilung (20) Erhöhte Vorsicht Meldung von Verdachtsfällen Weiterverfolgung von Spontanmeldungen Abhängigkeitspotential (dosisabhängige psychische Reaktionen) Tab. 2 Auswahl wichtiger Meldungen aus 2011 mit Beteiligung oder Auswirkung auf die Dosis-Wirkungs- oder Dosis-Konzentrationsbeziehung. Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie Dagegen kann sich eine verringerte katalytische Aktivität von CYP2C9 auf die Bildung des aktiven Metaboliten von Losartan dahingehend auswirken, dass Losartan bei den entsprechenden Patienten eine geringe Wirksamkeit aufweist (23). Die Kosten-Nutzen-Abwägung einer möglichen Genotypisierung und deren Umsetzbarkeit im Alltag (z.B. in der Pharmazeutischen Betreuung) stellen augenblicklich noch Hürden dar. Bei lebensbedrohlichen Erkrankungen mit zielgerichteten Therapien in der Onkologie gehört sie bereits zum etablierten Vorgehen, etwa bei Brust- und Darmkrebs. So ist der in Modellen berücksichtigte Status der Wachstumsfaktoren HER2 (24) oder KRAS (25) maßgeblich für das Ansprechen der Therapie mit den entsprechenden Biologicals Trastuzumab oder Panitumumab und muss für jeden Patienten vor der Therapie zwingend bestimmt werden (26) (19). Für Trastuzumab ist zudem eine Dosis-Toxizitätsbeziehung für die vermittelte Kardiotoxizität beschrieben (27). All diese Beispiele zeigen die Relevanz der Thematik für den therapeutischen Alltag und machen mit Tab. 2 deutlich, dass sich Informationen zu Sicherheit und optimaler (gegebenenfalls individualisierter) Dosierung zumeist erst nach erfolgter Zulassung vervollständigen. Daher wird im vorliegenden Artikel nach einer Einführung zunächst exemplarisch eine fiktive Studienplanung zur Aufklärung der Dosis-Wirkungsbeziehung in der Arzneimittelentwicklung illustriert. Dadurch werden grundlegende Konzepte, Vorgehensweisen und auch Schwierigkeiten aufgezeigt, die in ihren Auswirkungen hinsichtlich der Bedeutung für die Offizin diskutiert werden. In einem zweiten Fallbeispiel werden die besprochenen Konzepte im Hinblick auf die Therapiepraxis diskutiert, etwa Therapie- und Dosisanpassungen aufgrund patientenbezogener Eigenschaften. Aktuell besteht schon ein Trend, Patienten aufgrund individueller Eigenschaften in therapeutische Klassen einzuteilen und dieser Einteilung entsprechend zu therapieren („stratifzierte Medizin“). Darüber hinaus könnte auch der Trend zur vollständig individualisierten Therapie („personalisierte Medizin“) den Alltag des niedergelassenen Arztes - 169 - und Apothekers in Zukunft voraussichtlich noch stärker prägen. Dosis-Wirkungsstudien Ein Arzt muss bei der Verschreibung eines Arzneistoffs für einen individuellen Patienten über die notwendige Dosis, die Häufigkeit der Einnahme und die Dauer einer Behandlung Bescheid wissen. Zulassungsbehörden verlangen daher vom pharmazeutischen Unternehmer die Untersuchung von Wirksamkeit und Sicherheit über verschiedene Dosisstufen hinweg. Dabei geht es hauptsächlich um die Beantwortung der Fragen (1) welches Ausmaß der Response (klinisches Ansprechen) als Funktion der Dosis erwartet wird, (2) welche Dosierung und welches Dosierungsintervall empfohlen wird und (3) welche Anpassungen für bestimmte Patientencharakteristiken, beispielsweise Alter, Leber- und Niereninsuffizienz, getroffen werden können. Diese Fragestellungen sollen ausgehend von Phase-II-Studien beantwortet werden. Darin wird unter anderem der Dosisrahmen untersucht, welcher als Quotient aus höchster und niedrigster Dosierung definiert ist (z.B. 1000/500 = 2 bei Dosierungen von 0, 500, 750 und 1000 mg). Ein vordergründiges Ziel von Dosisrahmenstudien ist die Bestimmung der optimalen effektiven Dosis auf Grundlage der Dosis-Wirkungsbeziehung. Dies ist beispielsweise in der Onkologie nicht immer möglich, wo oftmals die maximal tolerable Dosis (MTD) gewählt wird. Für viele Arzneistoffe kann die Beziehung zwischen Dosis und Wirkung durch eine sigmoide Kurve dargestellt werden (Abb. 2A). Im Idealfall sollte die effektive Dosis weit unter Dosierungen liegen, die (schwerwiegende) Nebenwirkungen hervorrufen. Analog zur Wirkung lässt sich die Dosisabhängigkeit von unerwünschten Effekten (z.B. Typ A unerwünschter Arzneimittelwirkungen) ebenfalls mit Parametern beschreiben, etwa die Dosis UD50, ab welcher 50% der Probanden eine unerwünschte Arzneimittelwirkung erfahren. Den Quotienten aus UD50 und ED50 nennt man auch therapeutischen Index. Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie - 170 - Abb. 2: (A) Deskriptive Beschreibung einer sigmoid-verlaufenden Dosis-Wirkungskurve (―) und Dosis-Nebenwirkungskurve (―). Nach Goodman und Gilman (29) wird (1) die obere Grenze durch den maximalen Effekt (ME, Emax) beschrieben, (2) die Variabilität der Kurve durch patientenbezogene Faktoren beeinflusst (u.a. Alter, Geschlecht, Gewicht, …), (3) die Steigung (S) im linearen Kurvenabschnitt bestimmt und (4) die Potenz (P) als der Dosierungsrahmen definiert, welcher zu einem klinischen Effekt führt. Über die klinische Relevanzgrenze Δ lässt sich die minimal effektive Dosis (MinED) bestimmen. Liegt für einen unerwünschten Effekt ebenfalls eine Dosis-Effekt-Beziehung vor, so kann der therapeutische Index (TI) als Quotient der beiden Dosierungen für den halbmaximalen Effekt bestimmt werden: UD50/ED50 (lediglich der relative Abstand betrachtet, nicht die Kurvenform). (B) Das Emax-Modell setzt die (Plasma-) Konzentration C mit dem Effekt E in die Beziehung E=(Emax z C)/(EC50 + C), mit Emax als maximal möglichem Effekt und EC50 als Konzentration für den halbmaximalen Effekt. Emax entspricht der Wirksamkeit eines Arzneistoffs und EC50 entspricht der Potenz. Alternativ können ein Baseline-Effekt E0 ergänzt werden E=E0 + (Emax z C)/(EC50 + C), oder ein Form-Faktor γ zur Beschreibung eines sigmoiden Emax-Modells gewählt werden (E=(Emax z Cγ)/(EC50 + Cγ). Obwohl für viele Substanzen bzw. Substanzklassen eine gute Modellanpassung für die Beziehung zwischen Dosis und Wirkung möglich ist, gibt es unerwartet viele Substanzen, bei denen diese Art der Modellierung schwierig ist (28). Die grundsätzliche Schwierigkeit der dosisbezogenen Therapie liegt darin, dass keine konsistenten Arzneistoffkonzentrationen über alle Patienten erreicht werden. Viele Faktoren tragen zu diesen ungleichen Konzentrationen bei, etwa die Variabilität zwischen Patienten in ihrer Pharmakokinetik und Pharmakodynamik, aber auch Compliance, das Studiendesign oder die Auswertungsstrategie. In diesen Fällen ist die KonzentrationsWirkungsbeziehung zu bevorzugen (Abb. 2B). Neben der Berechnung von Mittelwerten und Varianzen der Modellparameter (z.B. Emax, EC50) geht es in einer Populations-PK/PD-Analyse um die Untersuchung von Einflussfaktoren (Kovariaten), die Unterschiede in Individuen und Subgruppen im Hinblick auf Wirksamkeit und Unbedenklichkeit begründen. Dazu zählen u.a. Alter, Gewicht, Geschlecht, Begleitmedikation, Krankheitsstatus oder polymorphe Phänotypen. Das letztliche Ziel einer PK/PD-Auswertung ist die Bereitstellung von Informationen zu individualisierten Dosisregimen. Fallbeispiele Ein wichtiger Schritt in der Arzneistoffentwicklung ist die Identifikation einer Dosis und eines Dosierungsrahmens („dose range“), welche zufriedenstellende Wirksamkeit bei minimalem Sicherheitsrisiko gewährleisten. In der Planung einer solchen Studie muss das Design dahingehend optimiert werden, die Eigenschaften der Dosis-Wirkungs- Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie beziehung (Abb. 2) adäquat zu beschreiben und die optimale Dosierung für die weitere Entwicklung zu finden. Dazu ist die Nutzung verfügbarer (Vor-) Informationen für effiziente (und ethisch vertretbare) Studien sehr wichtig, was ein Grundprinzip von Modellierung und Simulationstechniken darstellt. Das im Folgenden beschriebene fiktive Szenario aus der klinischen Entwicklung am Beispiel des Pregabalin-Analogons PD334 soll dem Leser grundlegende Gedankengänge aufzeigen (für nähere Ausführungen siehe Exkurs 1 und Appendix). Unter Verwendung von verfügbaren Modellen und dazugehörigen Parametern soll die Planung einer Dosisrahmenstudie optimiert werden. Im Speziellen sind dabei die Anzahl an Dosisstufen, die Auswahl der verabreichten Dosierungen und die dazugehörigen Fallzahlen gemeint. Pregabalin besitzt als α2-δ-Ligand des spannungsgesteuerten Kalziumkanals analgetische, anxiolytische und antikonvulsive Eigenschaften (Abb. 3). Dadurch - 171 - ist Pregabalin auch zur Therapie der generalisierten Angststörung (GAD) geeignet, welche zu den häufigsten psychiatrischen Erkrankungen (30) zählt und mit einer Prävalenzrate von ungefähr 8% nach der Depression an zweiter Stelle liegt (31). Limitierend für den praktischen Einsatz sind jedoch die häufigsten Nebenwirkungen Benommenheit und Schläfrigkeit, die in Zulassungsstudien zu Therapieabbrüchen geführt haben (32). Während Pregabalin eine ausgeglichene Affinität für die α2-δSubtypen 1 und 2 zeigt, besitzt die Entwicklungssubstanz PD334 eine ungefähr siebenmal höhere Selektivität für α2-δ-1 (33). Diese Selektivität könnte zu einem breiteren therapeutischen Fenster führen, wenn sich bei vergleichbarer Wirksamkeit die Verträglichkeit dadurch verbessern sollte. Für die Fortführung einer solchen Entwicklungssubstanz ist die Kenntnis der DosisWirkungsbeziehung hilfreich und sollte in einer gut geplanten experimentellen Studie bestätigt werden (Exkurs 1). Abb. 4: Pharmakologie von Pregabalin. (A) Der heteromultimere spannungsgesteuerte Kalziumkanal umfasst die primäre α1-Untereinheit und α2-δ -, ß- und γ-Untereinheiten (modifiziert aus (34)). Die α1-Untereinheit bildet einen Ionenkanal und dient als Spannungssensor. An der assoziierten α2-δ-Untereinheit liegt eine Liganden-Bindungsstelle. (B) Physiologisch öffnen sich präsynaptische Kalziumkanäle in Abhängigkeit eines Aktionspotentials, wonach der Kalziumeinstrom die Freisetzung synaptischer Neurotransmitter bewirkt (modifiziert aus (35)). (C) Unter pathologischen Zuständen oder Übererregbarkeit kommt es zum exzessiven Kalziumeinstrom (dauerhafte und sich schnell wiederholende Öffnungen des Kalziumkanals) und dadurch zu einem bedeutenden Anstieg der Neurotransmitterfreisetzung. (D) Die Bindung eines α2-δ-Liganden moduliert den (überaktiven) Kalziumkanal allosterisch und vermindert den Kalziumeinstrom sowie in der Folge die Anzahl mit der präsynpatischen Membran fusionierenden Neurotransmittervesikel. Pregabalin, ein chemisches Analogon zum Neurotransmitter gamma-Amino-Buttersäure (GABA) (36) (an GABARezeptoren aber inaktiv (37)), bindet an die α2-δ-Untereinheit und reduziert so die Freisetzung von erregenden Neurotransmittern (u.a. Glutamat, Noradrenalin, Serotonin, Dopamin, Substanz P) (u.a. (38) (35)). Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie Die Ergebnisse aus Exkurs 1 (siehe Anhang) zeigen Vorteile von Modellierung und Simulationstechniken im Entwicklungsprozess auf: Während in Dosisrahmenstudien oftmals vier Dosisgruppen und eine PlaceboKontrollgruppe mit zumeist über 100 Patienten üblich sind, konnte durch die Nutzung von Entwicklungsdaten und darauf begründeten Modellen ein effizientes Studiendesign gewählt werden, das die Gruppen auf drei Dosisgruppen mit einer Placebo-Kontrollgruppe beschränkt und die Gesamtfallzahl auf 60 Patienten reduziert. Dabei wurden die möglichst gute Beschreibung der DosisWirkungsbeziehung (PoC) und Bestimmung der minimal effektiven Dosis berücksichtigt. Diese Vorteile in der Anwendung von Modellierung und Simulationstechniken können grundsätzliche Schwierigkeiten von Phase-II-Studien jedoch nicht kompensieren. Oft sind (ausreichend) hohe Fallzahlen aufgrund eines engen finanziellen und zeitlichen Rahmens nicht realisierbar. So wurde in Exkurs 1 die Fallzahl zwar zur Beschreibung eines Dosis-Wirkungs-Effekts optimiert, die Auswahl einer „idealen“ Dosierung mit vermarktungsfähigem Potential für eine Phase-III-Studie kann mit dieser Fallzahl nur schwer getroffen werden. Daneben ist die Studienpopulation in Phase-II stark selektiert (siehe Tab. 1), d.h. Subgruppenunterschiede sind bei wenigen und in ihrer Charakteristik ähnlichen Patienten nur schwer aufzuklären. Aus diesem Grund sammelt man auch im weiteren Entwicklungsverlauf noch Daten zur Dosis-Wirkungsbeziehung, welche dann jedoch nicht höchste Aufmerksamkeit erfahren. Sicherheitsrelevante Fragestellungen sind selbst in Phase-III mit höheren Fallzahlen und einer breiteren Population nicht immer vollständig zu beantworten, insbesondere für unterschiedliche Subgruppen des Patientenkollektivs. Eine mögliche Optimierung der Therapie für eine Subgruppe wird im folgenden Fallbeispiel aus der Onkologie beschrieben. Die zielgerichteten Therapien der modernen Onkologie hängen unter Feldbedingungen von der individuellen Patientencharakteristik (Kovariatenstruktur) ab. Für den Einsatz in der Praxis ist weniger - 172 - die Wirksamkeit über das Mittel der Zielpopulation als vielmehr der individuelle Patient relevant. In der klinischen Anwendung des monoklonalen Antikörbeim pers Rituximab (MabThera®) follikulären Lymphom (Non-HodgkinLymphon, NHL) besteht eine große Variabilität im klinischen Ansprechen, wobei nur ungefähr jeder zweite Patient auf die Therapie anspricht (45) (46). Rituximab ist ein chimärer monoklonaler Antikörper, welcher spezifisch an das CD20-Oberflächen-Protein an normalen und neoplastischen B-Zellen bindet. Trotz der klinischen Wirksamkeit ist die in-vivo-Wirkungsweise noch nicht vollständig verstanden und kann in verschiedenen Lymphom-Subtypen variieren (47). So konnten Apoptoseinduzierende Mechanismen, Komplementsystem-vermittelte Zelllyse („complement-dependent cytotoxicity“, CDC) und Antikörper-vermittelten Zytotoxizität („antibody-dependent cellular cytotoxicity“, ADCC) gezeigt werden (Abb. 5). Trotz unbestrittenem klinischen Nutzen (55) war bis vor Kurzem keine zufriedenstellende Dosis-Wirkungsbeziehung für Rituximab beschrieben (56) (57) (58), so dass die in der Praxis empfohlene Dosierung von 375 mg m-2 pro Woche in vierwöchigen Zyklen hauptsächlich auf empirischen Erfahrungen beruht (59). Neben der pharmakokinetischen Variabilität (u.a. (60) (61)) gibt es Hinweise, dass der Polymorphismus im FCGR3AGen die Wirksamkeit beeinflussen könnte (62) (63) (64) (Abb. 5C). Daher ist eine Untersuchung der Beziehung von Rituximab-Konzentrationen und dem progressionsfreien Überleben (PFS) naheliegend, mit welcher unter Berücksichtigung von Einflussfaktoren wie dem FCGR3AGenstatus und verschiedenen Dosierungen Empfehlungen für die Therapie getroffen werden könnten (Exkurs 2, siehe Anhang). Die Ergebnisse aus Exkurs 2 zeigen vielversprechende Ansätze zur Optimierung der Pharmakotherapie von Rituximab, indem patientenbezogene Faktoren (hier der FCGR3AGenstatus) in die Dosiswahl mit einbezogen werden, was in der klinischen Onkologie in der Zukunft zur Dosisanpassung äußerst hilfreich sein könnte (66). Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie - 173 - Abb. 5: (A) Das CD20-Protein besteht aus vier Transmembranregionen (wobei sowohl das Amino- als auch das Carboxyl-Ende im Zytoplasma liegen) mit einem extrazellulären Segment (modifiziert aus (48)). An eines der beiden bekannten Epitope des extrazellulären Segments bindet Rituximab und übt damit seine inhibitorischen Effekte auf die BZell-Proliferation aus. Rituximab wird durch die Fusion eines murinem anti-CD20Antikörpers mit humanen Ketten von IgG1 gewonnen (49). CD20 besitzt keine Rezeptorfunktion (50): Nach Antikörperbindung an CD20 kommt es zur raschen Translokation in so genannte Lipidrafts, wodurch eine Plattform für die Aktivierung diverser Kinasen geschaffen wird und letztlich die Apoptose eingeleitet wird (51). (B) Eine weitere Wirkung von Rituximab ist die Aktivierung der Komplementsystemvermittelte Zytotoxizität CDC, einem wichtigen Effektormechanismus für die Zerstörung neoplastischer Zellen. Dies geschieht im so genannten klassischen Signalweg über die Bindung von Komplementfaktoren (C1q) an den Fcγ-Teil von IgG. Diese Bindung leitet die proteolytische Kaskade mit letztlicher Zell-Lyse ein. Das Komplementsystem ist jedoch nicht allein für die Wirkung, sondern auch für eine schwerwiegende Nebenwirkung des gewöhnlich gut tolerierten Rituximabs verantwortlich (45) (siehe auch Rote-Hand-Brief vom 5.8.2011 (52)): Die meisten Fälle dieser infusionsbedingten Reaktionen treten mit der ersten Infusion auf und korrelieren mit der Komplement-Aktivierung und Anzahl zirkulierender B-Zellen (53) (auch als "Zytokin-Freisetzungs-Syndrom" bezeichnet, obwohl die Zytokin-Spiegel damit nicht korrelieren (54)). (C) Physiologisch erlaubt die Bindung von IgG an Antigene auf Zielzellen die Rekrutierung von beispielsweise Natürlicher Killerzellen (NK), konkret über die Bindung an deren Fcγ-Rezeptoren. Nachgeschaltete Signalwege führen schließlich zu zellulären Abläufen wie Phagozytose, Granula-Exozytose, Antikörper-vermittelte Zytotoxizität (ADCC) oder Zytokin-Synthesen. Über den Fcγ-Anteil im IgG-Segment vermittelt auch Rituximab ADCC. Da Modellierung und Simulationen generell von den zugrundeliegenden Annahmen abhängen, sind solche Empfehlungen experimentell zu bestätigen. Im Fallbeispiel aus Exkurs 2 ist die Verallgemeinerbarkeit beispielsweise dadurch eingeschränkt, dass Daten zu höheren Dosierungen als in der gängigen Praxis nur unzureichend verfügbar waren. Unabhängig davon gibt es viele Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie hoffnungsvolle Bewegungen in diesem Gebiet, etwa Entwicklungsansätze der Erhöhung der Affinität von molekular veränderten Antikörpern an den FCGR3A-Rezeptor (67). Bedeutung für die Offizin Der Artikel liefert Einblicke in die Aufklärung der Dosis-Wirkungsbeziehung in der Therapie-optimierung und Arzneistoffentwicklung. Deren Bedeutung wird u.a. an den Gründen für das Scheitern von Entwicklungssubstanzen deutlich, wofür gemäß Abb. 1B in mehr als 75% der Fälle Probleme bei Pharmakodynamik, Pharmakokinetik und Nebenwirkungen ausschlaggebend sind. Die Auswahl arzneimittelbezogener Probleme im Hinblick auf die Dosis-Wirkungsbeziehung aus Tab. 2 zeigt, dass die Thematik keinesfalls auf den Zeitraum vor einer Zulassung beschränkt ist. Für die tägliche Praxis sind daher insbesondere die Schwierigkeiten im Entwicklungsprozess zu bedenken. So beschreibt Exkurs 1 die Optimierung einer PhaseII-Studie zur Aufklärung eines DosisWirkungseffekts und Bestimmung der minimal effektiven Dosis, wobei aber auch deutlich wird, dass es mit den in Phase-II machbaren kleinen Fallzahlen nur unzureichend möglich ist, eine „wirklich beste“ Dosis für die weitere Entwicklung auszuwählen. Zwar gibt es auch hierfür methodisch vielversprechende Ansätze (u.a. (68)), dennoch müssen sich der behandelnde Arzt und Apotheker immer fragen, ob es die „ideale“ Dosierung eines neuen Arzneistoffs ist, die vermarktet wurde. Darüber hinaus ist die „ideale“ Dosierung für einen individuellen Patienten wahrscheinlich noch nicht gefunden (siehe beispielsweise Exkurs 2). Allgemein ist es für die optimale Therapie wichtig, dass verabreichte Dosierungen optimale Effekte ohne dosislimitierende Nebenwirkungen erzielen. Das Ziel der Entwicklungssubstanz in Exkurs 1 ist die Reduktion der für Pregabalin charakteristischen dosisabhängigen Nebenwirkungen (v.a. Benommenheit und Schläfrigkeit). Allgemein sind Nebenwirkungen in klinischen Entwicklungsprogrammen nur unvollständig zu erfassen. Dies liegt zum Teil an der - 174 - Anzahl in Studien eingeschlossener Patienten, aber auch an selektierten Studienpopulationen (siehe Tab. 1). In diesem Zusammenhang sei auf die Rolle medizinischer Heilberufe zur Meldung unerwünschter Ereignisse hingewiesen. Dieser Beitrag zur Pharmakovigilanz ist insbesondere bei neuen Arzneistoffen mit weniger als fünf Jahren Anwendungserfahrung aufgrund geringer Erfahrungen ungemein wichtig. Ein aktuelles Beispiel sind kardiovaskulär bedingte Todesfälle unter Therapie des Immunsuppressivums Fingolimod, welches in Zulassungsstudien nicht in Subpopulationen mit Risikopatienten untersucht wurde (69). Doch auch bereits bekannte (dosisabhängige) Nebenwirkungen mit aufgeklärter Dosis-Wirkungsbeziehung sollen in der täglichen Praxis berücksichtigt werden, etwa QT-Verlängerungen im so genannten Interaktionscheck (u.a. (70)). Grundlage für die Umsetzung einer optimierten Arzneimitteltherapie sind Forschungsergebnisse zur Pharmakokinetik und –dynamik einer Substanz. Dazu zeigt der vorliegende Artikel exemplarisch Möglichkeiten und Grenzen von Modellierung und Simulationstechniken auf. Die experimentelle Bestätigung dieser Überlegungen wird dabei immer wieder betont. Der in Exkurs 2 beschriebene Ansatz zur Therapieoptimierung durch Dosisanpassung in Abhängigkeit von individuellen Patientencharakteristiken (Kovariaten) zeigt dabei einen Trend, der auch Fertigarzneimittel aus der täglichen Praxis betrifft. Beispielsweise wird die Beeinflussung der klinischen Wirksamkeit von Tamoxifen durch dessen (Bio-) Aktivierung über CYP2D6 diskutiert (u.a. (71)). Der Einfluss des CYP2D6-Genstatus ist nach Forderung der Regulierungsbehörden auch in der Fachinformation hinterlegt (72). Augenblicklich sind dabei in der Pharmazeutischen Betreuung vor allem Arzneimittelwechselwirkungen zu berücksichtigen (z.B. CYP2D6-Hemmstoffe wie Paroxetin, Fluoxetin oder Chinidin). Dabei leistet der Apotheker aktuell eine Ergänzung zu verordnenden Ärzten durch die Überwachung der gesamten Medikation (einschließlich der Selbstmedikation). Auch bei der zukünftigen Entwicklung zur personalisierten Medizin (beispielsweise Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie Therapieund Dosiswahl aufgrund genetischer Marker) wird nach ärztlicher Verschreibung die Pharmazeutische Betreuung eine wichtige Rolle spielen: Unter Kenntnis der individuellen Patientencharakteristik und des Therapieplans könnten Therapieansprechen, Nebenwirkungen, Dosierungen und Wechselwirkungen effektiv mitverfolgt werden. Nach Bewegungen im Gebiet der klinischen Pharmazie („Apotheker auf Station“) zeigt die Diskussion um das Medikationsmanagement im Rahmen des - 175 - Entwurfs zum Versorgungsstrukturgesetz (VStG) den Stellenwert und das Potential für die ambulante Versorgung. Demnach soll der niedergelassene Apotheker vor dem Hintergrund der Therapieüberwachung und –anpassung stärker mit dem behandelnden Arzt kooperieren, was beispielsweise die Einsicht in AnamneseErgebnisse oder Laborwerte betrifft. Damit sind zukünftige Fortschritte auf dem Weg zur personalisierten Medizin gewissermaßen auch Instrumente der Pharmazeutischen Betreuung. Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie - 176 - Anhang Exkurs 1 Studie zur Aufklärung eines Dosis-Wirkungseffekts bei einem Pregabalin-Analogon Die Effektstärke einer Substanz zur Therapie der generalisierten Angststörung wird zumeist auf der Hamilton-Angst-Skala gemessen (HAM-A) (39) (40) (41). Verbesserungen von 3 bis 4 Punkten auf der Skala gelten dabei als klinisch relevant (42). Aufgrund der ähnlichen Pharmakokinetik und Pharmakologie der beiden Substanzen Pregabalin und PD334 ist es über Vorinformationen (klinische Daten zu Pregabalin, in-vitro-Daten zu Pregablin und PD334) möglich, eine (vorläufige) Dosis-Wirkungsbeziehung zur Beschreibung der Effektstärke aufzustellen (modifiziert aus (33)): HAM-A i = E0 + Emax ⋅ Dosis Dosis + ED50 + ε i (Gleichung 1) Über diese Beziehung lässt sich die Verbesserung auf der Hamilton-Angst-Skala (HAM-A) für jeden i-ten Studienarm ausgehend von der Placebo-Response (E0) und einem Fehlerterm ε mit einem Emax-Modell vorhersagen (siehe auch Erläuterung zu den Parametern in Abschnitt 2). Nun soll auf Basis dieser Beziehung das Design für eine experimentelle Dosis-Wirkungsstudie zur Bestätigung ermittelt werden. Mit den Modellparametern für Gleichung 1 lässt sich ein Datensatz simulieren, welchen man in einer Studie erwartet. Unter Anpassung eines Emax-Modells lässt sich so zusammen mit Konfidenzgrenzen die Minimal-Effektive-Dosis (MinED) bestimmen (Abb. 4A). Für die Durchführung einer experimentellen Studie möchte man wenige Dosisgruppen (Studienarme) untersuchen, um die gesamte Fallzahl möglichst gering zu halten. Für die optimale Wahl der Dosisstufen sind nicht allein statistische, sondern auch klinische und technologische Fragestellungen zu berücksichtigen. Seien die pharmazeutisch-technologisch verfügbaren Dosisstufen der klinischen Prüfpräparate in 75mg-Schritte unterteilt, so kann man statistisch die Dosisstufen von 0 bis 600 mg hinsichtlich ihrer Fähigkeit der Beschreibung der Dosis-Wirkungsbeziehung und der Bestimmung der Zieldosis mit Optimalitätskriterien beurteilen (43) (44). In unserem Modell liefern die Gruppen {0, 225, 375, 525} mg sehr gute Optimalitätswerte (Daten nicht gezeigt). Bei der Zuteilung von Patienten auf diese Dosisgruppen wäre es aus statistischen Aspekten vorteilhafter, mehr Patienten der Placebo-Gruppe zuzuteilen (Daten nicht gezeigt). Aus ethischer Sicht soll in diesem Fallbeispiel eine balancierte Zuteilung mit gleichen Gruppengrößen gewählt werden. Dadurch werden bei einer Mindesttrennschärfe von 80% rund 60 Patienten für die Studie benötigt (Abb. 4B). z Abb. 4: (A) Simulation von Verbesserungen auf der Hamilton-Skala (Response: ○) über verschiedene Dosis-gruppen (Dose) mit Anpassung eines Emax-Modells (―) einschließlich 80%-Konfidenzgrenzen (―) zur Bestimmung der minimal effektiven Dosis (z, MinED = 198mg). (B) Darstellung der Trennschärfe (Power) des Studiendesigns in Abhängigkeit der Gesamtfallzahl bei gleichmäßiger Allokation auf die Gruppen. Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie - 177 - Exkurs 2 Dosisoptimierung der Rituximab-Therapie Das FCGR3A-Gen kodiert für den auf Makrophagen und natürlichen Killerzellen exprimierten FcγRIIIa-Rezeptor. An diesen bindet der Fc-Teil von Immunglobilin G (IgG), aus dem auch der chimäre Antikörper Rituximab besteht (Abb. 5). Dabei zeigt der homozygote Allotyp VV (Valin an Position 158) eine höhere Affinität für die Bindung an IgG und eine höhere Wahrscheinlichkeit für ein Ansprechen der Therapie als der Allotyp Fx (Phenylalanin an Position 158) (62) (64). Klinisch ist dies mit einem besseren ereignisfreien Überleben assoziiert (63). Es gibt Hinweise, dass der FCGR3A-Genotyp die DosisWirkungsbeziehung beeinflusst und dass ein schlechteres Ansprechen bei Fx-Trägern durch eine Dosismodifikation ausgeglichen werden könnte (65). Auf Grundlage verschiedener Einzelstudien wurde ein parametrisches Überlebenszeitmodell entwickelt, welches das progressionsfreie Überleben mittels einer Exponentialfunktion beschreibt (modifiziert aus (58)): -λt PFS(t) = e ⎛ ⎞ Cmγ λ = λ ⋅ 1 − ⎜ ⎟ (Gleichung 3) max γ γ (Gleichung 2) mit ⎝ Cm50 + Cm ⎠ Die notwendigen Parameter sind die mittlere Plasmakonzentration (Cm), der Maximalwert des medianen Hazards (Risiko bei Patienten ohne Rituximab) (λmax), die Plasmakonzentration zur Senkung dieses Hazards um 50% (Cm50) und ein Formfaktor γ. Damit lassen sich die Überlebenszeiten von Respondern und Nichtrespondern adäquat beschreiben (Abb. 6A). Der FCGR3A-Status ist kein prognostischer Faktor und ändert somit nicht λmax, dafür aber Cm50 und den Formfaktor γ. Mit jeweiligen Parameterwerten (58) lassen sich klinische Studien mit verschiedenen Dosisregimen in Abhängigkeit des FCGR3A-Status simulieren: Abb. 6B zeigt für unser Beispiel ein zu erwartendes besseres klinisches Ergebnis für eine höhere Dosis oder ein kürzeres Intervall in der Phase der Erhaltungstherapie. Diese Hinweise müssen in klinischen Studien bestätigt werden. Abb. 6: Wahrscheinlichkeit für progressionsfreies Überleben in Abhängigkeit von der Zeit in Monaten (modifiziert aus (58)). (A) Modellanpassung in Abhängigkeit von Respondern (○) und Nichtrespondern (●); (B) simulierte Überlebensfunktionen bei FCGR3A-158VV-Trägern (schwarz) sowie FCGR3A-158Fx-Trägern (blau) bei verschiedenen Dosierungsstrategien: (―) vierwöchentlich 375 mg m-2 gefolgt von einer Erhaltungsdosis von 375 mg m-2 alle zwei Monate, (---) vierwöchentlich 750 mg m-2 und (····) vierwöchentlich 375 mg m-2. Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie - 178 - Der Autor Andreas Meid wurde 1981 in Bruchsal geboren. Auf den Erhalt der allgemeinen Hochschulreife 2001 folgten zehn Monate Zivildienst in der Krankenhausapotheke des Universitätsklinikums Heidelberg. Seine Approbation erhielt er 2007 nach universitärer Ausbildung an der Ruprecht-KarlsUniversität Heidelberg und praktischer Ausbildung u.a. am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ). In der Bahnhof-Apotheke Mannheim wurde ihm u.a. die Verantwortung für die Sterilabteilung zur Herstellung patientenindividualisierter Zytostatika- und palliativen Schmerztherapien übertragen. Seit 2010 befindet sich Andreas Meid postgraduell im berufsbegleitenden Masterstudiengang „Medical Biometry / Biostatistics“ an der Universität Heidelberg. In der Masterarbeit beschäftigt er sich ab Juli 2012 bei Merck Serono mit der methodischen Weiterentwicklung von ExposureResponse-Studien bei zeitabhängigen Endpunkten in der Onkologie. Interessenkonflikt: keiner; Fallbeispiele und dazugehörige Parameter wurden aus rein illustrativen Zwecken gewählt und haben keinen Anspruch auf Gültigkeit. Software: alle Simulationen und statistische Auswertungen wurden mit R Version 2.12.1© durch-geführt (Pakete: u.a. MSToolkit, multcomp, DoseFinding, survival). Ergänzende Materialien: Weiterführende Informationen zur Modellbildung, Auswertung und Datensätzen können beim Autor nachgefragt werden. Literatur 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Dimasi JA. Risks in new drug development: approval success rates for investigational drugs. Clin. Pharmacol. Ther. 2001;69:297–301. FDA. Challenge and Opportunity on the Critical Path to New Medical Products: Innovation or Stagnation. 2004. Auf: http://www.fda.gov/oc/initiatives/criticalpath/whitepaper.html Lesko LJ, Rowland M, Peck CC, Blaschke T. Optimizing the science of drug development: opportunities for better candidate selection and accelerated evaluation in humans. Pharm. Res. 2000;17:1335–44. Peck CC. Drug development: improving the process. Food Drug Law J. 1997;52(2):163–7. Sheiner LB, Wakefield J. Population modeling in drug development. Stat. Meth. Med. Res. 1999;8:183– 93. Chien Y, Friedrich S, Heathman MA, de Alwis DP, Sinha, V. Pharmacokinetics / Pharmacodynamics and the Stages of Drug Development: Role of Modeling and Simulation. AAPS Journal. 7(3):E544–E559. Meibohm B, Derendorf H. Pharmacokinetic/Pharmacodynamic Studies in Drug Product Development. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2002;91:18–31. Walker DK. The use of pharmacokinetic and pharmacodynamic data in the assessment of drug safety in early drug development. Br. J. Clin. Pharmacol. 2004;58(6):601–8. Sheiner LB. Learning versus confirming in clinical drug development. Clin. Pharmacol. Ther. 1997;61:275–91. Cross J, Lee H, Westlinck A, Nelson C, Grudzinskas C, Peck C. Postmarketing drug dosage changes of 499 FDA-approved new molecular entities, 1980–1999. Pharmacoepidemiol Drug Safety. 2002;11:439–46. Brook J, et al. FDA’s deficient regulation of the new drug Versed®. FDA; 1988 p. 100–1086. Buhrer M, Maitre PO, Crevoisier C, Stanski DR. Electroencephalographic effects of benzodiazepines II. Pharmacodynamic modeling of the electroencephalographic effects of midazolam and diazepam. Clin Pharmacol Ther. 1990;48:555–67. Lundbeck GmbH. Zusammenhang von Escitalopram (Cipralex®) mit dosisabhängiger QT-IntervallVerlängerung. Rote-Hand-Brief zu Cipralex®. 2011. Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. - 179 - Lundbeck GmbH. Zusammenhang von CIPRAMIL® (Citalopramhydrobromid/Citalopram-hydrochlorid) mit dosisabhängiger QT-Intervall-Verlängerung. Rote-Hand-Brief zu Cipramil®. 2011. Lilly Deutschland GmbH. Wichtige Sicherheitsrelevante Information zu Strattera® (Atomoxetin) und des Risikos eines Blutdruck- und Herzfrequenzanstiegs. Rote-Hand-Brief zu Strattera®. 2011. Pfizer Pharma GmbH. Wichtige Information zu Revatio®. Rote-Hand-Brief zu Revatio®; 2011. Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG. Mitteilung an die Angehörigen der Heilberufe zur Bedeutung einer Überprüfung der Nierenfunktion von Patienten, die mit Pradaxa® (Dabigatranetexilat) behandelt werden. Rote-Hand-Brief zu Pradaxa®; 2011. Astellas Pharma GmbH. - Wichtige Information an alle Ärzte - Potentielles Risiko für veränderte Blutspiegel bei Gabe von Advagraf® (Tacrolimus) 0,5 mg Hartkapseln, retardiert. Rote-Hand-Brief zu Advagraf®; 2011. Amgen GmbH. Wichtige sicherheitsrelevante Informationen für Angehörige der medizinischen Heilberufe bezüglich der Bedeutung der Bestimmung des KRAS-Status vor Beginn der Behandlung mit Vectibix®. Rote-Hand-Brief zu Vectibix®. 2011. Bundesärztekammer: Arzneimittelkommission der deutschen Ärzteschaft. Abhängigkeitspotenzial von Pregabalin (Lyrica®). Deutsches Ärzteblatt. 2011 Jan 28;108(4): 183. Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG. Wichtige Information zur Arzneimittelsicherheit: Marktrücknahme von Clobutinol. Rote-Hand-Brief zu Silomat®; 2007. Wen SY, Wang H, Sun OJ, Wang SQ. Rapid detection of the known SNPs of CYP2C9 using oligonucleotide microarray. World J. Gastroenterol. 2003;9:1342–6. Sekino K, Kubota T, Okada Y, Yamada YY, Yamamoto K, Horiuchi R, u. a. Effect of the single CYP2C9*3 allele on pharmacokinetics and pharmacodynamics of losartan in healthy Japanese subjects. Eur. J. Clin. Pharmacol. 2003;59(8-8):589–92. Bruno R, Washington CB, Lu JF, Lieberman G, Banken L, Klein P. Population pharmacokinetics of trastuzumab in patients with HER2+ metastatic breast cancer. Cancer Chemother. Pharmacol. 2005;56(4):361–9. Yang BB, Lum P, Chen A, Arends R, Roskos L, Smith B, u. a. Pharmacokinetic and pharmacodynamic perspectives on the clinical drug development of panitumumab. Clin. Pharmacokinet. 2010;49(11):729–40. McKeage K, Perry CM. Trastuzumab: a review of its use in the treatment of metastatic breast cancer overexpressing HER2. Drugs. 2002;62(1):209–43. van Hasselt JG, Boekhout AH, Beijnen JH, Schellens JHM, Huitema ADR. Population pharmacokineticpharmacodynamic analysis of trastuzumab-associated cardiotoxicity. Clin. Pharmacol. Ther. 2011;90(1):126–32. Lieberman R, Nelson R. Dose-response and concentration-response relationships: clinical and regulatory perspectives. Ther. Drug Monit. 1993;15:498–502. Goodman LS, Gilman A. The Pharmacological Basis of Therapeutics. 7th edition. Macmillan, New York; 1985. Kessler RC, Keller MB, Wittchen HU. The epidemiology of generalized anxiety disorder. Psychiatr. Clin. North Am. 2001;24:19–39. Weisberg RB. Overview of generalized anxiety disorder: epidemiology, presentation and course. J. Clin. Psychiatry. 2009;70 (Suppl. 2):4–9. Pfizer Pharma GmbH. Fachinformation (Zusammenfassung der Merkmale des Arzneimittels/SPC) LYRICA® Hartkapseln. 2011. Lockwood PA, Mandema JW. Model Based Development of an Agent for the Treatment of Generalized Anxiety Disorder. aus Kimko, H.H.C. & Peck, C.C.: Clinical Trial Simulations - Applications and Trends. Springer New York Dordrecht Heidelberg London; 2011. p. 329–44. Wolf M, Eberhart A, Glossmann H, Striessnig J, Grigorieff N. Visualization of the domain structure of an L-type Ca2+ channel using electron cryo-microscopy. J. Mol. Biol. 2003;332(1):171–82. Dooley DJ, Taylor CP, Donevan S, Feltner D. Ca2+ channel a2d ligands: novel modulators of neurotransmission. Trends Pharmacol. Sci. 2007;28:75–82. Field MJ, Ryszard JO, Lakhbir S. Pregabalin may represent a novel class of anxiolytic agents with a broad spectrum of activity. Br. J. Pharmacol. 2001;132:1–4. Taylor CP, Angelotti T, Fauman E. Pharmacology and mechanism of action of pregabalin: the calcium channel a2–d (alpha2–delta) subunit as a target for antiepileptic drug discovery. Epilepsy Res. 2007;73:137–50. Fink K, Dooley DJ, Meder WP, et al. Inhibition of neuronal Ca2+ influx by gabapentin and pregabalin in the human neocortex. Neuropharmacology. 2002;42:229–36. Hamilton M. The assessment of anxiety states by rating. Br. J. Med. Psychol. 1959;32:50–5. Hamilton M. Diagnosis and rating of anxiety. Br. J. Psychiatry. 1969;special publication:76–9. Baldwin DS, Polkinghorn C. Evidence-based pharmacotherapy of generalized anxiety disorder. Int. J. Neuropsychopharmacol. 2005;8:293–302. Baldwin DS, Ajel K. Role of pregabalin in the treatment of generalized anxiety disorder. Neuropsychiatr. Dis. Treat. 2007;3(2):185–91. Pinheiro J, Bornkamp B, Bretz F. Design and Analysis of Dose Finding Studies Combining Multiple Comparisons and Modeling Procedures. J. Biopharm. Stat. 2006;16:639–56. Dette H, Bretz F, Pepelyshev A, Pinheiro J. Optimal Designs for Dose Finding Studies. J. Am. Stat. Assoc. 2008;103:1225–37. McLaughlin P, Grillo-López AJ, Link BK, Levy R, Czuczman MS, Williams ME, u. a. Rituximab chimeric anti-CD20 monoclonal antibody therapy for relapsed indolent lymphoma: half of patients respond to a four-dose treatment program. J. Clin. Oncol. 1998;16(8):2825–33. Watier H. Variability factors in the clinical response to recombinant antibodies and IgG Fc-containing fusion proteins. Expert. Opin. Biol. Ther. 2005;5 (Suppl. 1):S29–36. Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180 Dosis-Wirkungs-Beziehungen in der rationalen Pharmakotherapie 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. - 180 - Cartron G, Watier H, Golay J, Solal-Celigny P. From the bench to the bedside: ways to improve rituximab efficacy. Blood. 2004;104(9):2635–42. Gribben J. „Next Generation anti-CD20 monoclonal antibodies“, European Hematology Association (EHA) CLL Symposium. Barcelona; 2010. Reff ME, Carner K, Chambers KS, Chinn PC, Leonard JE, Raab R, u. a. Depletion of B cells in vivo by a chimeric mouse human monoclonal antibody to CD20. Blood. 1994;83(2):435–45. O’Keefe TL, Williams GT, Davies SL, Neuberger MS. Mice carrying a CD20 gene disruption. Immunogenetics. 1998;48:125–32. Deans JP, Li H, Polyak MJ. CD20-mediated apoptosis: signalling through lipid rafts. Immunology. 2002;107:176–82. Roche Pharma AG. Wichtige sicherheitsrelevante Information für Fachkreise - Rote-Hand-Brief über tödliche infusionsbedingte Reaktionen im Zusammenhang mit der Anwenndung von MabThera® (Rituximab) bei Patienten mit rheumatoider Arthritis. Rote-Hand-Brief zu MabThera®. 2011. van der Kolk LE, Grillo-López AJ, Baars JW, Hack CE, van Oers MH. Complement activation plays a key role in the side-effects of rituximab treatment. Br. J. Haematol. 2001;115:807–11. Winkler U, Jensen M, Manzke O, Schulz H, Diehl V, Engert A. Cytokine-release syndrome in patients with B-cell chronic lymphocytic leukemia and high lymphocyte counts after treatment with an antiCD20 monoclonal antibody (rituximab, IDEC-C2B8). Blood. 1999;94:2217–24. Vidal L, et al. Rituximab maintenance for the treatment of patients with follicular lymphoma: systematic review and meta-analysis of randomized trials. J. Natl. Cancer. Inst. 2009;101:248–55. Coiffier B, et al. Rituximab anti-CD20 monoclonal antibody for the treatment of patients with relapsing or refractory aggressive lymphoma: a multicenter phase II study. Blood. 1998;92:1927–32. Maloney DG. IDEC-C2B8 (Rituximab) anti-CD20 monoclonal antibody therapy in patients with relapsed low-grade non-Hodgkin’s lymphoma. Blood. 1997;90:2188–95. Ternant D, Hénin E, Cartron G, Tod M, Paintaud G, Girard P. Development of a drug–disease simulation model for rituximab in follicular non-Hodgkin’s lymphoma. B. J. Clin. Pharmacol. 2009;68(4):561–73. Cartron G, Blasco H, Paintaud G, Watier H, Le Guellec C. Pharmacokinetics of rituximab and its clinical use: thought for the best use? Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2007;62:43–52. Berinstein NL, et al. Association of serum Rituximab (IDEC-C2B8) concentration and anti-tumor response in the treatment of recurrent low-grade or follicular non-Hodgkin’s lymphoma. Ann. Oncol. 1998;9:995–1001. Ng CM, Bruno R, Combs D, Davies B. Population pharmacokinetics of rituximab (anti-CD20 monoclonal antibody) in rheumatoid arthritis patients during a phase II clinical trial. J. Clin. Pharmacol. 2005;45:792–801. Cartron G, et al. Therapeutic activity of humanized anti-CD20 monoclonal antibody and polymorphism in IgG Fc receptor FcgammaRIIIa gene. Blood. 2002;99:754–8. Ghielmini M, et al. Single agent rituximab in patients with follicular or mantle cell lymphoma: clinical and biological factors that are predictive of response and event-free survival as well as the effect of rituximab on the immune system: a study of the Swiss Group for Clinical Cancer Research (SAKK). Ann. Oncol. 2005;16:1675–82. Weng WK, Levy R. Two immunoglobulin G fragment C receptor polymorphisms independently predict response to rituximab in patients with follicular lymphoma. J. Clin. Oncol. 2003;21:3940–7. Ternant D, Cartron G, Hénin E, Tod M, Girard P, Paintaud G. Model-based design of rituximab dosage optimisation in follicular non-Hodgkin’s lymphoma. B. J. Clin. Pharmacol. Accepted Article. Zandvliet AS, Schellens JHM, Beijnen JH, Huitema ADR. Population Pharmacokinetics and Pharmacodynamics for Treatment Optimization in Clinical Oncology. Clin. Pharmacokinet. 2008;47(8):487–513. Shields RL, Namenuk AK, Hong K, Meng YG, Rae J, Briggs J, u. a. High resolution mapping of the binding site on human IgG1 for Fc gamma RI, Fc gamma RII, Fc gamma RIII, and FcRn and design of IgG1 variants with improved binding to the Fc gamma R. J. Biol. Chem. 2001;276(9):6591–604. Kimani PK, Stallard N, Hutton JL. Dose selection in seamless phase II/III clinical trials based on efficacy and safety. Stat. Med. 2009;28:917–36. arznei-telegramm. Konsequenzen aus Todesfällen unter MS-Mittel Fingolimod (Gilenya®). arzneitelegramm. 2012;43(2):24. Obermeier S. Amiodaron- und Risperidon-Interaktion - Medikationsänderung wegen möglicher QTVerlängerung? Dt. Apoth. Ztg. 2011;151(38):72–5. Beverage JN, Sissung TM, Sion AM, Danesi R, Figg WD. CYP2D6 polymorphisms and the impact on tamoxifen therapy. J. Pharm. Sci. 2007;96:2224–31. AstraZeneca GmbH. Fachinformation (Zusammenfassung der Merkmale des Arzneimittels/SPC) Nolvadex® 20mg Filmtabletten. 2011. Impressum: http://www.uni-duesseldorf.de/kojda-pharmalehrbuch/FortbildungstelegrammPharmazie/impressum.html Fortbildungstelegramm Pharmazie 2012;6(5):163-180