칼륨-경쟁성 산 차단제(PCABs)는 산 관련 질환 치료에서 양성자 펌프 억제제(PPI)의 대안으로 부상하고 있다. 그러나 약물 노출, 음식 섭취, 생리적 리듬 사이의 복잡하고 비선형적인 상호작용으로 인해, 용량 최적화 전략의 수립은 여전히 어렵다. 본 연구에서는 대표적인 PCAB 4종(테고프라잔, YH4808, 펙스프라잔, 보노프라잔)에 대해 발표된 약동학 및 약력학 데이터를 활용하여 다층위(멀티-레벨) 집단 분석을 수행하였다. 음식 효과, 일주기(pH) 리듬, pH-의존적 약물 흡수를 반영하기 위해 반(半)기전적(semi-mechanistic) 집단 PK/PD 모형을 개발하였다. 약물 간 및 연구 간 변이를 모두 포착하기 위해 다층위 비선형 혼합효과 모형화 프레임워크를 구현하였다. 개발된 모형은 다양한 조건 하에서 네 가지 PCAB 모두에 대해 혈장 농도 및 위내 pH의 시간 경과를 성공적으로 기술하였다. 이 모형은 약물 간 약동학 및 약력학적 효능의 차이를 확인하였으며(상대적 in vitro 효능의 순위: 보노프라잔 > 펙스프라잔 > YH4808 > 테고프라잔), 시뮬레이션 결과 식전 및 식후 투여 모두 초기 시간대에서 pH 조절을 향상시키되, 이는 잠재적으로 서로 다른 기전으로 작용함을 보여주었다. 즉, 식전 효과는 음식과 약물에 의한 pH 상승 기여가 시간적으로 분리되어 나타난 결과일 수 있는 반면, 식후 효과는 특히 저용량 또는 정상상태가 아닌 조건에서 시간적으로 겹치는 가산적 작용에 의해 주로 유도되는 것으로 보인다. 예측된 pH 프로파일 및 pH 4 이상 유지 시간은 보고된 임상 결과와 밀접하게 일치하였다. 본 연구는 PCAB의 약물 간 PK/PD 평가에 기전적 다층위 집단 접근법을 적용하는 사례를 제시한다. 본 결과는 약물 특이적 용량 최적화를 지지하며, 음식-약물 상호작용의 임상적 관련성을 강조한다. 또한 본 모형화 접근법은 약물치료 또는 모형 기반 약물 개발(MIDD)을 위한 모형 플랫폼을 제공한다.
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