Genetik af QT-respons på Moxifloxacin (MOXIGEN)

I. Baggrund og betydning A. Historisk baggrund og videnskabeligt grundlag Den mest almindelige årsag til tilbagetrækning eller begrænsning af lægemidler, der allerede er på markedet, er forlængelse af QT-intervallet og den deraf følgende potentielt dødelige arytmi, torsade de pointes1. Torsade de pointes blev først beskrevet i 1960'erne med quinidinbehandling2, og torsade de pointes forekommer oftest med antiarytmika3, selvom risikoen for pludselig hjertedød øges med 270 % ved brug af en ikke-kardial QT-forlængende medicin4.

QT-intervallet af elektrokardiogrammet afspejler ventrikulær myokardie-repolarisering, og abnormiteter i varigheden af ​​QT-intervallet er den mest almindelige indikator for unormal repolarisering. Selvom der eksisterer en række hypoteser for, hvordan unormal repolarisering, og specifikt QT-forlængelse, resulterer i ventrikulære arytmier, synes det mest konsistente fund at være, at natriumkanaler under længerevarende depolarisering genoprettes efter inaktivering og reaktiveres, hvilket forårsager, hvad der kaldes tidlige efterdepolariseringer. Når de kombineres med heterogenitet i repolarisering også, skaber disse tidlige efterdepolariseringer et gunstigt myokardiesubstrat for reentry, hvilket resulterer i udbredelse af intramyokardie reentry-bølger og torsade de pointes5.

Lægemiddelinduceret QT-forlængelse er den største barriere for nye terapeutiske midler, der kommer på markedet. Mens en række medikamenter, miljøfaktorer og genetiske faktorer har været forbundet med QT-forlængelse, er vores evne til på individuel basis at forudsige, hvem der vil udvikle QT-forlængelse, for ikke at nævne torsade de pointes, begrænset.

En personlig genetisk tilgang til toksicitetsforebyggelse ville være vigtig, fordi kardiotoksisk lægemiddelrespons ikke er specifik for en enkelt klasse af lægemidler; risikoforudsigelse for arytmogenicitet kan anvendes på tværs af medicin, der anvendes under en række forskellige tilstande. Snævert kan denne forskning gøre det muligt for lægemidler med aktuelt marginale risiko/fordele-profiler at blive bragt på markedet, skåne dem i risikogruppen og give adgang til nye terapier for dem, der ikke er det. Fra et folkesundhedsperspektiv vil det reducere potentielt dødelig toksicitet og dermed forbedre menneskers sundhed gennem identifikation af særlige udsatte individer.

B. Tidligere undersøgelser I en metaanalyse af tre prospektive kohorter - Cardiovascular Health Study, Framingham Heart Study og Rotterdam Study - i 13.685 hvide mennesker af europæisk afstamning som en del af QTGEN-konsortiet identificerede Newton-Cheh og kolleger almindelige variantassociationer (p < 5x10-8) ved fem loci, der tidligere var forbundet med QT-interval: NOS1AP, KCNQ1, KCNE1, KCNH2 og SCN5A, samt nye associationer i 5 andre loci, der tidligere ikke er blevet genkendt for at påvirke myokardierepolarisering10. På disse 10 loci forklarede 14 uafhængige varianter 5,4 - 6,5 % af variationen i QT-intervallet, hvilket var mere end det, der forklares af køn eller alder, de stærkeste ikke-genetiske kliniske faktorer10. En QT-genotypescore baseret på disse varianter var forbundet med en 9,7 - 12,4 ms længere QTc i den øverste kvintil sammenlignet med den nederste kvintil i metaanalyseprøverne, som inkluderede heterogen alder, risikofaktor og lægemiddeleksponeringsprofiler10-12. Disse virkninger var konsistente hos individer af både europæisk og afroamerikansk herkomst. Denne QT-score blev uafhængigt valideret i en finsk befolkningsprøve, hvor fuldstændig medicinsk konstatering muliggjorde udelukkelse af dem på QT-ændrende terapi, og hvor QT-score var forbundet med en 15,6 ms QT-intervalforskel mellem de øverste og nederste kvintiler13.

Moxifloxacin er velegnet til at studere lægemiddelinduceret QT-forlængelse, da det er kendt for at forårsage forbigående og mild QT-forlængelse. Sammenlignet med placebo er 400 mg oral moxifloxacin forbundet med en stigning på cirka 10 msek i det hjertefrekvenskorrigerede QT-interval14, 15. På trods af denne stigning i QT-intervallet er der ingen rapporteret øget risiko for pludselig død ved oral administration af en enkelt dosis moxifloxacin16, så det er et sikkert og velvalideret lægemiddel til brug i undersøgelsen af ​​kardiotoksisk lægemiddelrespons hos raske mennesker. Desuden er den blevet brugt i vid udstrækning af den farmaceutiske industri som en positiv kontrol som krævet af FDA for at demonstrere en tilstrækkelig følsom metode til at påvise QT-forlængelse.

C. Begrundelse for den foreslåede fordel ved forskning Lægemiddelinduceret QT-forlængelse er en betydelig folkesundhedsrisiko og en væsentlig barriere for lægemiddeludvikling19-21. For eksempel kan cisaprid, et esophageal motilitetsmiddel, der bruges til gastro-esophageal refluks, have resulteret i mere end 80 dødsfald, før det blev trukket fra markedet22. Ud over identifikation af synderens medicin er der også karakteristika ved den sårbare patient, herunder kvindeligt køn23, bradykardi24, hypokaliæmi25 og genetisk disposition ved sjældne mutationer3, 6, 26, der placerer visse individer i højere risiko for dødelig arytmi. Identifikation af disse udsatte individer ved brug af genetiske markører ville repræsentere et kritisk fremskridt hen imod sikrere farmakoterapi7. Grundlaget for denne undersøgelse er at udvide brugen af ​​genetik ud over sjældne familiemutationer, der disponerer for risiko for QT-forlængelse til storskala screening af den generelle befolkning ved genotyping (analyse for specifikke varianter) for relativt almindelige polymorfier, der kan øge risikoen for QT forlængelse, og efterfølgende torsade de pointes.

II. Specifikt formål Vi antager, at almindelige genetiske varianter med mellemeffekt på hvilende QT, når de undersøges samlet, kan identificere en undergruppe af individer med risiko for overdreven forlængelse af QT-intervallet som reaktion på en QT-forlængende medicin.

Denne hypotese vil blive testet gennem følgende specifikke mål:

At vurdere evnen af ​​almindelige genetiske varianter samlet til at forudsige lægemiddelinduceret QT-forlængelse hos raske forsøgspersoner. Vi vil rekruttere 80 raske frivillige fra den øverste og nederste kvintil af en QT-genotypescore til vurdering af QT-respons på moxifloxacin sammenlignet med placebo på Massachusetts General Hospital (MGH).

III. Emneudvælgelse A. Inklusions-/udelukkelseskriterier: Dr. Newton-Cheh har gennem en separat protokol hidtil rekrutteret over 1000 raske frivillige i alderen 18 til 40 med samtykke til genkontakt på grundlag af genotyper bestemt efter et første screeningsbesøg, alle af dem har gennemgået DNA-ekstraktion. Fra den eksisterende samling på 1000 emner er ca. 75% selvskrevne europæiske/kaukasiske og 8% afroamerikanere. Disse er ellers raske personer i alderen 18 år og ældre. Til denne undersøgelse vil vi genotype 68 uafhængige QT SNP'er ved hjælp af Sequenom genotyping array i MGH Center for Human Genetic Research Sequenom kerne på disse prøver. Genotypescoren er summen af ​​de forudsagte effekter på QT-intervallet for hver genotype. Ud fra genotypescoren vil vi bestemme det sæt af individer, der tilhører den øverste eller nederste kvintil af QT-genotyperisikoscore, for at være berettiget til vores moxifloxacinundersøgelse (se nedenfor for detaljer om beregningen af ​​genotypescore). Tilsyneladende raske mandlige og kvindelige frivillige af europæisk og afroamerikansk herkomst, mellem 18 og 50 år, vil være berettigede, hvis de er fri for kendte kardiovaskulære, nyre-, leversygdomme, ikke har nogen personlig eller familiehistorie med pludselig hjertedød; brug ingen ordineret eller håndkøbsmedicin samt rekreative stoffer; har ingen bradykardi (defineret som hvilepuls < 50 bpm), overledningssygdom (QRS > 100ms) eller QTc-forlængelse på elektrokardiografi (QTc > 500msec); og har et normalt serumkalium (K>3,3) og magnesium (Mg>1,8), samt nyre- og leverfunktionstests. Vi vil udelukke kvinder, der ammer, er gravide eller planlægger at blive gravide i løbet af undersøgelsesperioden, rådgiver dem om vigtigheden af ​​at bruge prævention i undersøgelsesperioden og tjekker et serum-HCG på screeningsbesøget. Vi vurderer, at 266 individer (133 i henholdsvis den højeste og laveste kvintiler) vil være berettigede.

IV. Fagtilmelding

A. Metoder til tilmelding og procedurer for informeret samtykke:

Se ovenfor for detaljer om emneidentifikation for tilmelding. Kvalificerede personer vil blive inviteret til at komme ind til et screeningsbesøg for moxifloxacin-undersøgelsen med en målindskrivning på 40 i hver genotypegruppe. Vi planlægger at kontakte op til 266 personer, der er i den øvre og nedre kvintil af QT-genotype-score for at komme ind til screeningbesøget. Vi forventer at invitere cirka 160 personer til screeningsbesøget, med en målprøvestørrelse på 80 personer. Disse forsøgspersoner vil blive kontaktet telefonisk angående deltagelse i denne undersøgelse, og derefter vil informeret samtykke blive indhentet ved ankomsten til screeningsbesøget og verificeret ved efterfølgende besøg, om de er berettiget til undersøgelsesprotokollen.

V. Undersøgelsesprotokol A. Dataindsamling: Forsøgspersonerne vil blive bragt til MGH Clinical Research Center til et indledende screeningsbesøg, hvor berettigelseskriterierne vil blive gennemgået (med eksklusering/inkludering efter behov), og de vil få en EKG-optagelse. Kvalificerede personer til studiebesøgene vil senere blive bragt tilbage til MGH Clinical Research Center på to separate dage adskilt af mindst en uge (for at sikre udvaskning). Ved hvert besøg vil de modtage studielægemiddel (enten 400 mg oral moxifloxacin eller placebo) tildelt ved dobbeltblindet blokrandomisering (efter køn og genotypegruppe separat) kl. vil være blændet indtil studieafslutning). Kvinder vil blive screenet for graviditet ved hjælp af en urin-HCG på tidspunktet for begge undersøgelsesbesøg. De vil gennemgå 6 EKG'er på tidspunktet 0 og med 30 minutters intervaller derefter i siddende stilling efter mindst 15 minutters hvile med fast elektrodeplacering i i alt 6 timer efter administration af undersøgelseslægemidlet. Efter 2, 4 og 6 timer vil vi tage en blodprøve til plasmamoxifloxacinbestemmelse ved massespektrometri. Alle EKG'er uploades til en forskningspartition af GE MUSE 7 EKG-databasen fra Massachusetts General Hospital, og 12 SL-algoritmen anvendes til intervalmåling, som brugt i tidligere undersøgelser af vores gruppe. Vi overvåger QT hvert 30. minut gennem hele protokollen og vil identificere alle forsøgspersoner med markant QT-forlængelse. Enhver forsøgsperson, der har en QTc >500 ms, vil blive holdt i HCRC til yderligere observation, med beslutningen om enten at følge op på HCRC hver morgen, indtil den er mindre end 500 ms, eller blive indlagt på hospitalet til telemetri baseret på graden af forlængelse og klinikerens dømmekraft.

B. Venepunktur: Venepunktur vil blive udført ved brug af standardteknikker for at opnå plasma til kvantificering af moxifloxacin-niveauer. Vi opsamler 10 ml blod efter 2 timer, 4 timer og 6 timer efter administration af studielægemidlet (i alt 30 ml).

C. Genotyping: Genotyping vil blive udført af Sequenom genotyping array i MGH Center for Human Genetic Research Sequenom kerne på eksisterende genomisk DNA isoleret i.

VI. Biostatistisk analyse:

QT Genotype Score. Vi planlægger at bruge en modifikation af QT-genotype-scoren, som tidligere er blevet etableret11, 12 og valideret af os i en separat finsk kohorte13. Scoren er konstrueret ved hjælp af allel kopiantal ganget med effektestimater Ud fra genotypescoren vil vi bestemme det sæt af individer, der tilhører den øverste eller nederste kvintil af QT genotype risikoscore (hvoraf vi forventer 75 % (n=133 pr. kvintil)) for at være berettiget til vores moxifloxacin-undersøgelse, baseret på vores tidligere pilotarbejde. Vi vil invitere disse personer til at komme ind til et screeningsbesøg (se ovenfor) for moxifloxacin-studiet med en målindskrivning på 40 i hver genotypegruppe.

Resultatvurdering: Enhver person med sinusarytmi til stede i over 50 % af EKG'erne under de to undersøgelsesbesøg vil blive udelukket fra analysen. EKG'er med for tidlige ventrikulære eller atrielle slag vil blive udeladt fra analyse (disse er meget usædvanlige hos raske frivillige). QTc ved hjælp af Fridericias hjertefrekvenskorrektion (QTc = QT/3√RR) vil blive taget som gennemsnittet af alle kvalificerede EKG'er fra hvert tidspunkt. ΔQTc vil blive beregnet som forskellen i QTc fra baseline (efter undersøgelseslægemiddel/placeboadministration) for hvert tidspunkt. Ud fra ΔQTc vil forskellen mellem post-moxifloxacin og post-placebo ΔQTc derefter også blive beregnet på hvert tidspunkt (ΔΔQTc). Den gennemsnitlige ΔΔQTc fra 180-300 minutters tidspunkter (som fra vores pilotarbejde og offentliggjorte rapporter forventes at være 10 msek) vil derefter blive sammenlignet mellem de to genotypegrupper (top og bund og kvintil) ved hjælp af en uparret t-test. Vi anslår, at 40 personer i hver gruppe vil være nødvendige for at have tilstrækkelig kraft til at påvise en klinisk meningsfuld (6,3 msek) forskel i QT-forlængelse mellem de to grupper baseret på vores pilotdata (tabel 2). En stigning på 6 msek efter eksponering for et lægemiddel sammenlignet med placebo er den tærskel, hvor FDA rejser bekymring for et lægemiddels potentiale til at forårsage torsade de pointes og er således klinisk signifikant.

Sekundære analyser. Vi planlægger at udføre tre sekundære analyser. Først vil vi undersøge indflydelsen af ​​enkelte SNP'er med stærkere effekt på QT-respons på moxifloxacin. Da effektberegninger og studietilmelding er baseret på den aggregerede genotypescore, forventer vi, at disse sekundære analyser er underbelastede. For det andet, hvis vi observerer en signifikant forskel i QT-respons mellem øverste og nederste kvintiler af QT-genotype-score, vil vi undersøge indflydelsen af ​​deciler på observerede resultater ved at sammenligne den 9. (80-90%ile) og 10. decil (>90%ile) af score til den nederste decil eller kvintil, selvom givet den sammensatte karakter af genotypescoren og additiv karakter af varianterne, forventer vi ikke en tærskeleffekt. Til sidst vil vi bestemme indvirkningen af ​​baseline QTc på QT-respons og teste, om yderligere justering for baseline QTc ændrer en observeret effekt af genotype-score på QT-respons på moxifloxacin.