modelli sperimentali in volontari sani

"Quali sono i modelli sperimentali in volontari sani in grado di valutare l’attività farmacologica (PD) dei nuovi composti per

estrapolare dati che consentano di conoscere meglio il farmaco e selezionare le dosi per gli studi in pazienti: aspetti

scientifici ed etici"

Stefano Milleri

Direttore Scientifico

Centro Ricerche Cliniche di Verona

[email protected]

Phase 1 starts with the initial administration of an

investigational new drug into humans

Estimation of initial safety and tolerability

Pharmacokinetics

Assessment of pharmadynamics

Early measurement of drug activity

Phase 1 starts with the initial administration of an

investigational new drug into humans

Estimation of initial safety and tolerability

Pharmacokinetics

Assessment of pharmadynamics

Early measurement of drug activity

Definizione Fase 1

Riduzione del numerodi composti per fase

25%

25%

20%

20% Considerazioni commerciali

Farmacocinetica

Efficacia / safety

Problemi tossicologici

90%

screening

drug leads

fase preclinica

fase I

fase II

fase III

approvazione

commercializzazione

17

6

3,8

2,2

1,6

1,5

200

1.000.000

Modelli sperimentali

Beta-bloccanti

Broncodilatatori (beta agonisti)

Antiinfiammatori (per l’asma)

inibizione della tachicardia indotta da esercizio fisico

inibizione della broncocostrizione da stimoli aspecifici

inibizione del broncospasmo da allergeni o metacolina, modificazione della cellularità dell’ espettorato indotto

Modelli sperimentali (cont.)

Attivita’ analgesica

Ansiolitici

Smoking cessation

Variazione della soglia dolorifica indotta da stimolo termico, da pressione o da somministrazione IM di soluzione salina ipertonica.

Test con capsaicina

Modificazione della sintomatologia

indotta con inalazione di CO2

“Human Model of Enforced Smoking

Withdrawal”

Test CO2 Background

Circa il 60-90% dei pazienti affetti da DAP risponde al test d’inalazione con CO2 con un attacco di panico. Una risposta simile può manifestarsi anche in soggetti sani in una percentuale minore (fra 10 e 30%).

Si può quindi ipotizzare la presenza di un continuum che lega i pazienti con DAP a un sottogruppo “responder” di soggetti sani (Battaglia, 2002; Battaglia and Perna, 1995). Questo sembra essere confermato dalla maggior percentuale di risposta in soggetti sani con un familiare di primo grado affetto da DAP (van Beck and Griez, 2000; Coryell, 1997, 2004)

Questi dati offrono la possibilità di pensare a questo test per studi farmacologici di Fase I su volontari sani per individuare in fase precoce potenziali effetti ansiolitici di nuovi composti.

LETTERATURA

La CO2 (anidride carbonica) è una sostanza fisiologica e non determina interazioni con eventuali farmaci somministrati

Molti dati sono a supporto della presenza di trascurabili effetti placebo del challenge quando viene usata aria normale a scopo placebo [Griez, 1987, Perna, 1994]

Non ci sono dati al momento che indicano un rischio di sviluppare o peggiorare un disturbo di panico [Harrington, 1996; Perna, 1997] con l’esposizione ripetuta al test (almeno fino a 3 volte)

Molti studi farmacologici specie in pazienti dimostrano chiare proprietà inibitorie sul test dei farmaci ansiolitici/antidepressivi (benzodiazepine, SSRI, TCA) (Perna et al., 2002; Schruers et al., 2002; Bertani et al., 2001; Gorman et al, 1997; Pols et al., 1996)

Raphe nuclei Locus coeruleus

CO2 chemosensitive areas

Ventro-lateral area of the medulla

Peripheral Organs

Spinal Cord Cranial Nerves Carotid

Body

Limbic system

Amygdala

Cerebral cortex

Neuroanatomia del sistema panico-respirazione

35% vs 7% CO2

35% CO2 7% CO2

Tempo di risposta 5–10 sec. 5 - 20 min.

Persistenza della risposta al termine

30-90 sec.

30-90 sec.

Intensità / severità Alta Moderata-alta

Possibilità di registrare parametri fisiologici (respiratori, cardiaci)

No Sì

Scale psicometriche PSL III-R / VAS

Sì Sì

test con CO2 al 7%

Valutazione psicometrica VAS-A (visual analogue scale for anxiety) PSL III-R (panic symptoms list)

Valutazione fisiologica Parametri respiratori:

– Respiratory rate (RR), espressa in respiri/min– Tidal volume (TV), espresso in L– Minute volume (MV), espresso in L/min– ETpCO2 ( end Tidal pCO2), espressa in kPa

Livelli di conduttanza cutanea espressi in µSiemens

PSL III-RAssente Lieve Moderato Forte Molto F.

Difficoltà di respirazione o sensazione di soffocamento

0 1 2 3 4

Sbandamenti, instabilità o sensazione di svenimento

0 1 2 3 4

Palpitazioni o tachicardia 0 1 2 3 4

Tremori 0 1 2 3 4

Sudorazione 0 1 2 3 4

Sensazione di asfissiare 0 1 2 3 4

Nausea o disturbi addominali 0 1 2 3 4

Sensazione di irrealtà verso se stessi e il mondo

Torpore o formicolii 0 1 2 3 4

Vampata di calore o senso di freddo 0 1 2 3 4

Dolore o oppressione al torace 0 1 2 3 4

Paura di morire 0 1 2 3 4

Paura di fare qualcosa di incontrollato o di impazzire

0 1 2 3 4

Visual Analogue Scale for Anxiety (VAS-A)

0 100 (nessun livello)

(il massimo livello immaginabile)

Qual è il suo stato d’ansia?

Studio per set up test CO2 al 7%

Lo studio e’ stato realizzato in accordo a un disegno single-blind, crossover, randomizzato controllato con placebo (CO2 vs. aria)

Trenta soggetti sani hanno inalato aria compressa e una miscella con 7% di CO2

Dodici soggetti definiti come “responder” (con almeno l’incremento di 1 punto in almeno quattro dei sintomi riportati nella PSLIII-R) sono stati sottoposti ad un secondo test per valutare la riproducibilita’ del test

Diagramma del test

Basal physiol parameters, PSL III R, VAS and STAI-Y/1 questionn

10min

Step 1

Compressed aria/7% CO2 mixture breathing; respiratory and cardiac parametersregistration

20min

Step 2

PSL III R, VAS and STAI-Y/1 respiratory and cardiac parameters registration during recovery time

10min

Step 3

PAUSE

~ 50 min

Basal physiologic parameters, PSL III R,VAS and STAI-Y/1 questionn.

10min

Step 4

Compressed aria/7% CO2 mixture breathing; respiratory and cardiac parameters

registration

20min

Step 5

PSL III R, VAS and STAI-Y/1 respiratory and cardiac parameters registrationduring recovery time

10min

Step 6

Δ% VAS-A

0

20

40

60

80

100

pre-challenge during-challenge post-challenge

CO2 responders air-placebo respondersCO2 non-responders air-placebo non-reponders

Risultati

Risultati (cont.)

PSL III-R (TSS)

0

5

10

15

20

25

30

pre-challenge post-challenge

CO2 responders air-placebo respondersCO2 non-responders air-placebo non-responders

Risultati (cont.)

Volume Minuto

Risultati (cont.)

I livelli della Conduttanza Cutanea sono aumentati durante l’inalazione con CO2, ma non danno valori significativi e sembra quindi più rappresentare un’attivazione aspecifica

Risultati (cont.)

Rappresentazioni grafiche secondo Bland-Altman. Le differenze fra i valori delle 2 sessioni sono sull’asse y, la media delle 2 sessioni sull’asse x.

Studio di validazione

Dodici soggetti sani, “responder” al test CO2 al 7%, sono stati reclutati

Lo studio e’ stato condotto in accordo ad un disegna randomizzato, double-blind, crossover a due sessioni

In due diverse sessioni, ciascun soggetto e’ stato sottoposto all’inalazione per 20 minuti di una miscela

arricchita con CO2 al 7% ha ricevuto una dose di placebo e di 0,75 mg di Alprazolam

Risultati (cont.)

34,99

21,44

0

5

10

15

20

25

30

35

Del

ta V

AS

-A%

Placebo Alprazolam

D% VASA% definito come: 100*(VASA post CO2 challenge – VAS pre)(100-VASA pre CO2)

Risultati (cont.)

11,48

3,61

0

2

4

6

8

10

12

Del

ta P

SL

Placebo Alprazolam

ΔPSLIII definito come: (PSLIII post CO2 challenge – PSLIII pre CO2)

* p<0.01

MODELLO PER VALUTARE FREQUENZA

E SEVERITA’ DEL CRAVING E DEI SINTOMI DEL WITHDRAWAL DA

FUMO DI SIGARETTA

Background

~ 800.000 morti ogni anno in Europa< 5% dei soggetti che smettono di fumare sono ancora astinenti dopo 6 mesi – 1anno~ 15% dei soggetti trattati con NRTs sono astinenti dopo 6 mesi - 1 anno~ 30% dei soggetti trattati con Bupropion (Zyban ®) sono astinenti dopo 6 mesi - 1 anno

> 60% dei soggetti trattati fmano nuovamente entro 1 anno

Sigarette e altre forme di tabacco sono “addicting”

La Nicotina e’ la sostanza presente nel tabacco che e’ responsabile dell’ addiction

La dipendenza da Nicotina e da eroina e cocaina hanno gli stessi meccanismi farmacologici

(1988 Surgeon General’s Report)

Background (cont.)

Background (cont.)

Pathological RewardsDrugs FoodSex

Gambling etc.

Dopaminergic Pathway

Background (cont.)

Studi mostrano che 1-2 giorni dopo l’ultima sigaretta ~ 85% riporta craving e sintomi di withdrawal

Craving, in particolare, compare precocemente nella storia di un fumatore di sigarette

Chi fuma sigarette riporta alti livelli di craving anche quando fuma liberamente

Il Craving puo’ essere presente gia’ dopo 1 ora dall’ultima sigaretta fumata e puo’ raggiungere il suo picco dopo 6-7 ore di astinenza

Il Craving e’ considerato la causa del fallimento “in Smoking Cessation and Abstinence (Relapses)”

Obiettivi

Identificare uno strumento appropriato per studiare “craving and withdrawal symptoms of smoking dependence/addiction”

Definire un “Human Model” per valutare rapidamente l’efficacia di nuovi farmaci sul craving e i sintomi di withdrawal

Definire un possibile collegamento tra craving/withdrawal e marker biologici

Disegno del modello di “Enforced Smoking Withdrawal”

Studio condotto in accordo a un disegno Double Blind*, Randomizato, Crossover 3 Periodi in Soggetti Sani fumatori (non motivati a smettere)

Tre periodi da 72 ore, con un washout di almeno 10 giorni

1 “Free Cigarette Smoking”

2 “Enforced Smoking Cessation”: NRT Patch 21mg/24h OD or Zyban 150mg, po, TD

3 “Enforced Smoking Cessation”: NRT or Zyban Placebo

hrs 0 24 48 72

* Solo per la sessione “non smoking”

Craving- Tiffany Craving/Urge to Smoke Questionnaire (10 items con punteggio da 1 a 7)

Withdrawal - Schneider Smoker Complaint Questionnaire

(20 items con punteggio da 1 a 7)

- Shiffman-Jarvik Smoking Withdrawal Questionnaire

(25 items con punteggio da 1 a 7)

hrs 0 3 6 12 24 27 30 36 48 51 54 60 72

Valutazione del craving e dei sintomi di Withdrawal

NicotinemiaNicotina e Cotinina nella salivaProlattinemiaCortisolo in plasma e urine

ProteomicaGeneticaPressione areriosa e frequenza cardiaca

Risultati: Craving

1

2

3

4

5

6

7

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72

Smoke (SD=1.1-1.6)

NRT (SD=1.4-1.8)

Placebo(SD=1.4-2.0)

Smoke vs Placebo ***

NRT vs Placebo ***

Smoke vs NRT NS

hours

Risultati: Withdrawal

2030405060708090

100110120130140

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72

Smoke (SD=13-18)

NRT (SD=18-26)

Placebo (SD=18-26)

Smoke vs Placebo ***

NRT vs Placebo NS

Smoke vs NRT ***

hours

Applicazione del Modello

GW468816 vs Placebo p< 0.05

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72

Smoke

GW468816Placebo

hoursC

ravi

ng

C

hang

es f

rom

ba

seli n

e

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72

Smoke

GW468816

Placebo

GW468816 vs Placebo p<0.05

hours

Wit

hd

raw

alC

hang

es f

rom

ba

seli n

eUn nuovo composto si dimostro’ in grado di ridurre significativamente l’intensita’ del Craving e dei sintomi di Withdrawal

Aspetti eticiAspetti etici

Tre aspetti fondamentali:

Consenso informato

Valutazione del rischio connesso

Integrità fisica e mentale del volontario

Aspetti EticiAspetti Etici (cont.)(cont.)

Informazione completa su scopi, disagi e rischi dello studio procedure del test

Entità del compenso previsto non tale da indurre i potenziali soggetti ad acconsentire a partecipare alla ricerca contro un loro migliore giudizio (“incentivo indebito”, Linee-guida del CIOMS-OMS)


Legittimità del rischio (rischio proporzionato):

La valutazione dei rischi-inconvenienti prevedibili deve essere fatta “rispetto al beneficio atteso sia per il singolo soggetto dello studio che per la società” (GCP-ICH punto 2.2, Dichiarazione di Helsinki – Edimburgo, 2000, punto 16)

“Low risk standard” per soggetti non in grado di esprimere il consenso. “Rischi ragionevoli” per volontari sani (Linee guida 8, International Guideline for Biomedical Research Involving Human Subjects, 2002, CIOMS -Council for International Organizations of Medical Sciences-)

“Rischio minimo e minimo aggravio” per sperimentazioni su soggetti incapaci di esprimere il proprio consenso; “rischio e aggravio accettabili” (Protocollo aggiuntivo alla Convenzione sui diritti umani e la Biomedicina dedicato alla alla ricerca Biomedica)


Fatta salva la propria integrita’ sostanziale, il soggetto puo’ legittimamente assumersi una quota parte di rischio (Giovanni Paolo Secondo)

L’alterazione dell’integrità fisica e mentale del volontario, come criterio di eticità, deve essere intesa non in senso assoluto, ma in senso sostanziale e permanente (GCP-ICH punto 1.62) (esempio trapianto da vivente)

“In soggetti volontari sani non e’ attuabile alcuna sperimentazione allorche’ ne posssa derivare un pericolo per la vita ovvero un danno permanente della salute (Codice di Deontologia Medica art. 45)


Valutazione del rischio viene effettuata da:RicercatoreComitato eticoSoggetto che prende parte alla sperimentazione

Protocollo aggiuntivo alla Convenzione sui diritti umani e la Biomedicina dedicato alla alla ricerca Biomedica.


Un modello sperimentale è eticamente accettabile se:- Espone i soggetti a “rischio e aggravio accettabili”- Provoca un disturbo transitorio (senza che permangano danni

irreversibili)- Non altera in maniera sostanziale integrità fisica e mentale- Viene attuato in maniera controllata da sperimentatore- Viene fornita una corretta informazione dei volontari

Centro Ricerche Cliniche e’ una societa’, a Socio Unico Azienda Ospedaliera di Verona, costituita il 13 Dicembre 2005

Centro Ricerche Cliniche

Il CRC occupa un’area di circa 550m2 situata all’ 8° piano dell’Ospedale Policlinico dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Verona

Il CRC e’ dotato di 12 posti letto 8 dei quali sono dotati di un sistema di monitoraggio in continuo per:

ECG, pressione arteriosa, frequenza cardiaca

temperatura corporea saturazione arteriosa di ossigeno

Grazie per l’attenzione

modelli sperimentali in volontari sani

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