Undersøgelse for at udvikle et pålideligt nomogram, der inkorporerer klinisk og genetisk information

Dette er fase 1 af en 3-fase plan, hvor vi i sidste ende vil teste, om genetiske tests med hurtig turnaround kan forbedre sikkerheden og effektiviteten af ​​warfarin-antikoagulation hos warfarin-naive patienter, som for nylig bliver induceret og vedligeholdt på warfarin. Hver af faserne vil behandle et specifikt og gradvist mere ambitiøst spørgsmål.

Fase 1 vil være et kohortestudie på 500 patienter for at afgøre, om vi kan udvikle et pålideligt nomogram, der inkorporerer klinisk og genetisk information for at holde patienter inden for det terapeutiske mål oftere end 70 % af tiden, det konventionelle historiske benchmark for fremragende warfarin. dosering.

BAGGRUND:

Warfarin blev patenteret i 1948 og blev introduceret kommercielt i 1954. I 2004 blev der udskrevet mere end 24 millioner recepter på warfarin alene i USA. Warfarin udgør det 20. hyppigst ordinerede lægemiddel i USA. Dette er bemærkelsesværdigt, fordi få lægemidler har haft en så lang livscyklus som warfarin, og endnu færre kan hævde en stigning i brugen mere end 50 år efter introduktion.

Warfarin er en vitamin K-antagonist. Gamma-carboxylering af vitamin K er afgørende for at koagulationsfaktorerne II, VII, IX og X fungerer korrekt, såvel som antitrombotisk endogent protein C og protein S. Gamma-carboxylering af vitamin K gør det muligt for disse koagulationsproteiner at binde calcium på fosfolipidoverflader hvorpå koagulering opstår. Warfarin og andre vitamin K-antagonister forstyrrer vitamin K og får leveren til at syntetisere ikke-funktionelle koagulationsfaktorer.

Warfarin absorberes næsten fuldstændigt af mave-tarmslimhinden. Det metaboliseres i leveren af ​​Cytochrome P450-systemet. Nyren eliminerer stort set inaktive metabolitter.

Warfarin-antikoagulation er ordineret for at forhindre slagtilfælde og venøs tromboemboli. Optimal dosering kræver opnåelse og opretholdelse af et målområde International Normalized Ratio (INR). Selve INR er en protrombintid, der er standardiseret i henhold til typen af ​​tromboplastinreagens, der anvendes af koagulationslaboratoriet. Hvert tromboplastinreagens har et udpeget International Sensitivity Index. Formlen, der bruges til at beregne INR, er vist nedenfor:

Mål-INR for de fleste indikationer, inklusive atrieflimren, DVT og lungeemboli, er normalt mellem 2,0 og 3,0.

For høj dosering er karakteriseret ved en forhøjet INR og udløser blødning, herunder slagtilfælde på grund af intrakraniel blødning. For at minimere risikoen for intrakraniel blødning er det vigtigt at opretholde et maksimalt INR-niveau på 3,0. Når INR overstiger 3,0, øges risikoen for intrakraniel blødning eksponentielt.

Utilstrækkelig dosering, forbundet med en subterapeutisk INR, disponerer for slagtilfælde på grund af tromboemboli og DVT eller lungeemboli. For at forhindre et trombotisk slagtilfælde hos patienter med atrieflimren er det for eksempel vigtigt at opretholde en INR på mindst 2,0.

Den mest sårbare periode for trombose og blødning på grund af warfarin er i startfasen af ​​antikoagulering, hvor optimal dosering er mindst sikker. Antallet af bivirkninger er højest i denne sårbare periode, som generelt anses for at vare i mindst 3 måneder. Patienter, der ikke tidligere har været eksponeret for warfarin, er mest sårbare, fordi der ikke er nogen individuel anamnese til at vejlede klinikeren om en optimal startdosis for de specifikke patienter.

Doseringsnomogrammer virker dårligt. Trial and error dominerer som metoden til dosering af warfarin. Warfarin er stort set det eneste moderne lægemiddel, der er ordineret ved hjælp af trial and error-metoder.

Forskellige warfarin-initieringsregimer er blevet forsøgt, men ingen er i almindelig brug. I 1984 foreslog Fennerty et dosisinitieringsnomogram hver 16. time til patienter med venøs tromboembolisme, hvis gennemsnitsalder var 52 år. Dette nomogram fik aldrig bred opbakning på grund af det akavede doseringsinterval, og fordi det var blevet brugt i en patientpopulation, der var meget yngre end den gennemsnitlige population af patienter, der tager warfarin. I 1998 blev det "modificerede Fennerty"-nomogram introduceret og doseret patienter med warfarin hver 24. time. Nomogrammet indskrev en ældre befolkning, gennemsnitsalder på 78 år. Imidlertid havde 35 % af disse patienter for høje INR'er, der oversteg 4,0 inden for de første 4 dage efter warfarin-initiering.

Mange kliniske faktorer disponerer for en for høj INR: fremskreden alder, unormal leverfunktion, nedsat vitamin K-indtag på grund af dårlig ernæring eller dårlig appetit, diarré, antibiotika, visse andre samtidige medikamenter, alkohol i binges og måske ændringer i warfarinpræparatet (erstatning). et generisk præparat til et andet eller udskiftning af generisk præparat med mærkenavnet Coumadin®). Den mest almindelige årsag til unormalt lave INR'er er indtagelse af høje mængder af vitamin K fra grønne bladgrøntsager, visse lægemiddel-warfarin-interaktioner eller undladelse af at tage warfarin korrekt.

FREMSKRIDT I GENETIK:

Genotyping af patienter ved begyndelsen af ​​warfarin-antikoagulation kan tillade mere præcis dosering. Dette kan udmønte sig i færre større blødninger og koagulationsbegivenheder samt færre INR'er uden for målområdet, som tjener som en erstatning for blødning og koagulationskomplikationer. I løbet af de første adskillige uger efter ordination af warfarin udføres INR-laboratorietests ofte, ofte to gange om ugen. Bedre forudsigelig vurdering af den optimale dosis vil reducere laboratorieomkostninger og forbedre bekvemmeligheden for patienterne.

Cytochrom P450 2C9 genotypebestemmelse kan identificere mutationer forbundet med nedsat warfarinmetabolisme. CYP2C9 genotypen tegner sig for ca. 10 % af warfarin dosis varians. Vitamin K-receptor polymorfitest kan identificere, om patienter har brug for lave, mellemliggende eller høje doser af warfarin. Fem almindelige vitamin K-receptorgen-haplotyper tegner sig for ca. yderligere 25 % af warfarindosisvariationen.

Indtil nu har den største ulempe ved at anvende screening for CYP2C9-polymorfismer til warfarin-dosering og VKORC1-genotypning været langsom behandlingstid. Imidlertid vil HPCGG'en i Nomogram Development Trial være i stand til at tilbyde behandling inden for 24-48 timer. Denne hurtige behandlingstid vil tillade indledende øjeblikkelig antikoagulering med en eller to gange dagligt injicerbare midler i flere dage. Derfor vil der forud for påbegyndelse af warfarin være tilstrækkelig tid til, at den genetiske information kan modtages og implementeres af det kliniske team.

Den humane cytochrom P450 (CYP) superfamilie omfatter 57 gener. Disse gener koder for et utal af enzymatiske reaktioner. Cytokrom P450 CYP2C9 er ansvarlig for metabolismen af ​​S-enantiomeren af ​​warfarin. To allelvarianter, CYP2C9*2 og CYP2C9*3, adskiller sig fra vildtype-CYP2C9*1 ved en enkelt aminosyresubstitution. De alleliske varianter er forbundet med nedsat hydroxylering af S-warfarin.

Et retrospektivt kohortestudie af 200 patienter, der fik warfarin doseret af antikoaguleringsklinikker, antydede, at CYP2C9*2 og CYP2C9*3 polymorfismer er forbundet med en øget risiko for overdreven antikoagulering og blødningshændelser.

Hos Brigham and Women's Hospital Anticoagulation Service identificerede vi 73 patienter for CYP2C9-genotypebestemmelse, som vi vurderede med PCR-amplifikation og restriktionsenzymfordøjelsesanalyse af DNA isoleret fra cirkulerende leukocytter. CYP2C9-polymorfismerne forudsagde uafhængigt lavt warfarinbehov efter justering for kropsmasseindeks, alder, acetaminophenbrug og race. Der var mindst én polymorfi til stede hos hver patient, der krævede 1,5 mg eller mindre daglig warfarin. Vi fandt højere frekvenser af overdreven antikoagulering, men observerede ikke højere blødningsrater hos patienter med disse polymorfismer.

Til dato er der kun publiceret én prospektiv undersøgelse af warfarin-dosering baseret på cytochrom P450 2C9-genotypebestemmelse. Det var en negativ undersøgelse, der ikke kunne bevise hypotesen om, at genotypebestemmelse ville føre til bedre kontrol af warfarin-dosering. 48 ortopædkirurgiske patienter blev undersøgt med genotypebestemmelse og screening for ikke-genetiske faktorer, der kunne påvirke warfarin-dosering og blødningsrisiko. Warfarin-doseringsalgoritmerne baseret på den genetiske screening førte til opnåelse af en stabil og terapeutisk INR i både vildtypegruppen og CYP2C9-variantgrupperne med et lignende tidsforløb. Ikke desto mindre havde patienter med varianter, på trods af farmakogenetik-baseret dosering, højere risiko for overdreven antikoagulering, defineret som en INR større end 4,0.

Denne mislykkede undersøgelse understreger den afgørende betydning af en omfattende nomogramudviklingsfase forud for påbegyndelse af et randomiseret kontrolleret forsøg. Dette forsøg viser også behovet for at overveje andre faktorer, der påvirker INR- og warfarindosis: fremskreden alder, underliggende komorbiditeter og trombotisk disposition, abnorm leverfunktion, utilstrækkelig eller overdreven indtagelse af vitamin K, ændret vitamin K-metabolisme (f.eks. diarré eller antibiotika), alkohol og stof-fødevareinteraktioner og ændringer i warfarinpræparatet (skift mellem forskellige generiske lægemidler eller skift til eller fra mærkenavnet Coumadin®). Den vigtigste lektie fra dette kohortestudie er, at for at mindske kliniske uønskede hændelser på grund af warfarin, er det først nødvendigt at udvikle et warfarin-nomogram, der er bedre end den nuværende praksis med veluddannede gæt og forsøg og fejl.

Rieder og kolleger har identificeret 10 ikke-kodende single-nucleotid polymorphisms (SNP'er) i vitamin K epoxidreductase complex 1 (VKORC1) genet, der falder ind i fem hovedhaplotyper. To af disse haplotyper, A og B, kan bruges til at bestemme, om patienter kræver lave (AA, 2,7 mg/dag), mellemliggende (AB, 4,9 mg/dag) eller høje (BB, 6,2 mg/dag) doser af lægemiddel . Haplotyperne adskiller sig efter racefordeling. Disse haplotyper er ansvarlige for 25 % af variansen i dosis. Derfor vil en kombination af cytochrom P450 og VKORC1 genotypning lette optimal warfarin dosering.

OBJEKTIV:

Primært mål:

Vi vil udvikle et nomogram til warfarin-dosering, der bruger genetisk testning med hurtig omstilling og månedlig nomogrammodifikation (hvis nødvendigt) for at opnå effektiv og sikker induktion og vedligeholdelse af warfarin. Mere end 70 % af tiden vil vi opretholde warfarin-naive patienter inden for det terapeutiske målområde. Procentdelen af ​​tiden i det terapeutiske område vil blive analyseret begyndende 2 uger efter påbegyndelse af warfarin. Analyser vil blive stratificeret efter indikationen for antikoagulering.

Vi vil indhente informeret samtykke til udforskende genetisk testning af det udtagne DNA, foruden cytochrom P450 2C9 og VKORC1 alleler. Denne fleksible tilgang vil give os mulighed for at tilføje yderligere lovende tests, der dukker op, og så vi kan ændre nomogrammet for at gøre det endnu mere effektivt til at nå målområdet for INR.

PLANER:

Genetisk test:

1. Påvis kendte alleler af cytochrom P450 og Vitamin K epoxidreduktasekompleks 1 (VKORC1).
2. Saml 5 ml blod i EDTA (lavendel top) rør.
3. DNA vil blive behandlet ved hjælp af ROCHE MagnaPure automatiserede præp-system.

Patientpopulation:

Warfarin-naive patienter, der gennemgår initiering af warfarin-antikoagulation på deltagende Partners-antikoagulationsklinikker, herunder Brigham and Women's Hospital, Massachusetts General Hospital, North Shore Medical Center, Faulkner Hospital, Spaulding Rehabilitation Hospital og Newton Wellesley Hospital.

Oversigt og tidslinje:

Vi vil indskrive patienter over 9 måneder, følge hver patient i 3 måneder med to gange ugentlig koagulationstestning af protrombintiden standardiseret til International Normalized Ratio og justere månedligt nomogrammet (om nødvendigt) for at forbedre tilpasningen med nye data fra kohorten.