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.