Genetik der QT-Antwort auf Moxifloxacin (MOXIGEN)

I. Hintergrund und Bedeutung A. Historischer Hintergrund und wissenschaftliche Grundlage Die häufigste Ursache für das Absetzen oder die Beschränkung von bereits auf dem Markt befindlichen Arzneimitteln ist die Verlängerung des QT-Intervalls und die daraus folgende, potenziell tödliche Arrhythmie, Torsade de pointes1. Torsade de pointes wurde erstmals in den 1960er Jahren unter Chinidintherapie2 beschrieben und tritt am häufigsten bei Antiarrhythmika auf3, obwohl das Risiko eines plötzlichen Herztods bei Anwendung eines nicht kardialen QT-verlängernden Medikaments um 270 % erhöht ist4.

Das QT-Intervall des Elektrokardiogramms spiegelt die ventrikuläre myokardiale Repolarisation wider, und Anomalien in der Dauer des QT-Intervalls sind der häufigste Indikator für eine abnormale Repolarisation. Obwohl eine Reihe von Hypothesen darüber existieren, wie abnormale Repolarisation und insbesondere QT-Verlängerung zu ventrikulären Arrhythmien führen, scheint der konsistenteste Befund zu sein, dass sich Natriumkanäle während längerer Depolarisation von der Inaktivierung erholen und reaktivieren, was zu sogenannten frühen Nachdepolarisationen führt. Auch in Kombination mit der Heterogenität der Repolarisation schaffen diese frühen Nachdepolarisationen ein günstiges myokardiales Substrat für den Wiedereintritt, was zur Ausbreitung von intramyokardialen Wiedereintrittswellen und Torsade de Pointes führt5.

Die medikamenteninduzierte QT-Verlängerung ist die größte Hürde für neue Therapeutika, die es auf den Markt schaffen. Während eine Reihe von Medikamenten, Umweltfaktoren und genetischen Faktoren mit einer QT-Verlängerung in Verbindung gebracht wurden, ist unsere Fähigkeit, auf individueller Basis vorherzusagen, wer eine QT-Verlängerung entwickeln wird, ganz zu schweigen von Torsade de Pointes, begrenzt.

Ein personalisierter genetischer Ansatz zur Toxizitätsprävention wäre wichtig, da die Reaktion auf kardiotoxische Medikamente nicht spezifisch für eine einzelne Klasse von Medikamenten ist; Die Risikovorhersage für Arrhythmogenität kann auf Medikamente angewendet werden, die bei einer Vielzahl von Erkrankungen eingesetzt werden. Kurz gesagt, diese Forschung kann es ermöglichen, Medikamente mit derzeit marginalem Risiko-Nutzen-Profil auf den Markt zu bringen, die Risikogruppen zu verschonen und denjenigen, die es nicht sind, Zugang zu neuen Therapien zu verschaffen. Aus Sicht der öffentlichen Gesundheit wird es die potenziell tödliche Toxizität verringern und somit die menschliche Gesundheit verbessern, indem es besonders gefährdete Personen identifiziert.

B. Frühere Studien In einer Metaanalyse von drei prospektiven Kohorten – Cardiovascular Health Study, der Framingham Heart Study und der Rotterdam Study – bei 13.685 weißen Menschen europäischer Abstammung als Teil des QTGEN-Konsortiums identifizierten Newton-Cheh und Kollegen gemeinsame variante Assoziationen (p < 5 x 10-8) an fünf Loci, die zuvor mit dem QT-Intervall assoziiert waren: NOS1AP, KCNQ1, KCNE1, KCNH2 und SCN5A, sowie neue Assoziationen in 5 anderen Loci, von denen zuvor nicht erkannt wurde, dass sie die myokardiale Repolarisation beeinflussen10. An diesen 10 Loci erklärten 14 unabhängige Varianten 5,4–6,5 % der Variation des QT-Intervalls, was mehr war, als durch Geschlecht oder Alter, die stärksten nicht-genetischen klinischen Faktoren, erklärt werden10. Ein auf diesen Varianten basierender QT-Genotyp-Score war mit einem um 9,7–12,4 ms längeren QTc im oberen Quintil verglichen mit dem unteren Quintil in den Metaanalyseproben verbunden, die heterogenes Alter, Risikofaktoren und Arzneimittelexpositionsprofile umfassten10-12. Diese Effekte waren bei Individuen sowohl europäischer als auch afroamerikanischer Abstammung konsistent. Dieser QT-Score wurde in einer finnischen Bevölkerungsstichprobe unabhängig validiert, in der die vollständige Medikationsfeststellung den Ausschluss von Personen unter QT-verändernder Therapie ermöglichte und in der der QT-Score mit einer QT-Intervalldifferenz von 15,6 ms zwischen dem oberen und dem unteren Quintil assoziiert war13.

Moxifloxacin eignet sich gut zur Untersuchung der arzneimittelinduzierten QT-Verlängerung, da bekannt ist, dass es eine vorübergehende und leichte QT-Verlängerung verursacht. Im Vergleich zu Placebo sind 400 mg orales Moxifloxacin mit einer Verlängerung des herzfrequenzkorrigierten QT-Intervalls um etwa 10 ms verbunden14, 15. Trotz dieser Verlängerung des QT-Intervalls wird kein erhöhtes Risiko eines plötzlichen Todes bei oraler Verabreichung einer Einzeldosis Moxifloxacin16 berichtet, daher ist es ein sicheres und gut validiertes Medikament zur Verwendung in Studien zur kardiotoxischen Arzneimittelwirkung bei gesunden Probanden. Darüber hinaus wurde es von der pharmazeutischen Industrie weithin als Positivkontrolle verwendet, wie von der FDA gefordert, um eine ausreichend empfindliche Methode zum Nachweis einer QT-Verlängerung zu demonstrieren.

C. Begründung des vorgeschlagenen Nutzens der Forschung Die arzneimittelinduzierte QT-Verlängerung ist ein erhebliches Risiko für die öffentliche Gesundheit und ein Haupthindernis für die Arzneimittelentwicklung19-21. Beispielsweise hat Cisaprid, ein Mittel zur Motilität der Speiseröhre, das bei gastroösophagealem Reflux eingesetzt wird, möglicherweise zu mehr als 80 Todesfällen geführt, bevor es vom Markt genommen wurde22. Neben der Identifizierung der ursächlichen Medikamente gibt es auch Merkmale des anfälligen Patienten, darunter weibliches Geschlecht23, Bradykardie24, Hypokaliämie25 und genetische Veranlagung durch seltene Mutationen3, 6, 26, die bestimmte Personen einem höheren Risiko für tödliche Arrhythmien aussetzen. Die Identifizierung dieser gefährdeten Personen mit genetischen Markern wäre ein entscheidender Fortschritt in Richtung einer sichereren Pharmakotherapie7. Die Grundlage dieser Studie besteht darin, die Verwendung von Genetik über seltene familiäre Mutationen hinaus auszudehnen, die für das Risiko einer QT-Verlängerung prädisponieren, auf ein groß angelegtes Screening der Allgemeinbevölkerung durch Genotypisierung (Untersuchung auf spezifische Varianten) für relativ häufige Polymorphismen, die das QT-Risiko erhöhen könnten Verlängerung und anschließende Torsade de Pointes.

II. Spezifisches Ziel Wir nehmen an, dass häufige genetische Varianten mit intermediären Wirkungen auf das Ruhe-QT, wenn sie zusammen untersucht werden, eine Untergruppe von Personen identifizieren können, bei denen das Risiko einer übertriebenen Verlängerung des QT-Intervalls als Reaktion auf ein QT-verlängerndes Medikament besteht.

Diese Hypothese wird anhand des folgenden spezifischen Ziels getestet:

Bewertung der Fähigkeit gemeinsamer genetischer Varianten insgesamt, eine arzneimittelinduzierte QT-Verlängerung bei gesunden Probanden vorherzusagen. Wir werden 80 gesunde Freiwillige aus dem oberen und unteren Quintil eines QT-Genotyp-Scores für die Bewertung der QT-Reaktion auf Moxifloxacin im Vergleich zu Placebo am Massachusetts General Hospital (MGH) rekrutieren.

III. Probandenauswahl A. Einschluss-/Ausschlusskriterien: Durch ein separates Protokoll hat Dr. Newton-Cheh bis heute über 1000 gesunde Freiwillige im Alter von 18 bis 40 Jahren mit Zustimmung zum erneuten Kontakt auf der Grundlage von Genotypen, die nach einem ersten Screening-Besuch bestimmt wurden, rekrutiert von denen eine DNA-Extraktion durchgeführt wurde. Von der bestehenden Sammlung von 1000 Probanden sind etwa 75 % selbsternannte Europäer/Kaukasier und 8 % Afroamerikaner. Dies sind ansonsten gesunde Personen ab 18 Jahren. Für diese Studie werden wir 68 unabhängige QT-SNPs unter Verwendung des Sequenom-Genotypisierungsarrays im Sequenom-Core des MGH-Zentrums für Humangenetikforschung an diesen Proben genotypisieren. Der Genotyp-Score ist die Summe der prognostizierten Auswirkungen auf das QT-Intervall für jeden Genotyp. Anhand des Genotyp-Scores bestimmen wir die Gruppe von Personen, die zum obersten oder untersten Quintil des QT-Genotyp-Risiko-Scores gehören, um für unsere Moxifloxacin-Studie geeignet zu sein (Einzelheiten zur Berechnung des Genotyp-Scores siehe unten). Scheinbar gesunde männliche und weibliche Freiwillige europäischer und afroamerikanischer Abstammung im Alter zwischen 18 und 50 Jahren sind förderfähig, wenn sie frei von bekannten Herz-Kreislauf-, Nieren- oder Lebererkrankungen sind und keine persönliche oder familiäre Vorgeschichte eines plötzlichen Herztods haben; Verwenden Sie keine verschreibungspflichtigen oder rezeptfreien Medikamente sowie Freizeitdrogen; keine Bradykardie (definiert als Ruheherzfrequenz < 50 Schläge pro Minute), Leitungsstörung (QRS > 100 ms) oder QTc-Verlängerung im Elektrokardiogramm (QTc > 500 ms) haben; und ein normales Serumkalium (K>3,3) und Magnesium (Mg>1,8) haben, sowie Nieren- und Leberfunktionstests. Wir werden Frauen, die stillen, schwanger sind oder eine Schwangerschaft planen, während des Studienzeitraums ausschließen, sie über die Bedeutung der Anwendung von Empfängnisverhütung während des Studienzeitraums beraten und ein Serum-HCG beim Screening-Besuch überprüfen. Wir schätzen, dass 266 Personen (133 im höchsten bzw. niedrigsten Quintil) teilnahmeberechtigt sein werden.

IV. Thema Einschreibung

A. Anmeldemethoden und Verfahren für die Einverständniserklärung:

Siehe oben für Einzelheiten zur Fachidentifikation für die Immatrikulation. Geeignete Personen werden zu einem Screening-Besuch für die Moxifloxacin-Studie mit einer Zielrekrutierung von 40 in jeder Genotypgruppe eingeladen. Wir planen, bis zu 266 Personen zu kontaktieren, die sich im oberen und unteren Quintil des QT-Genotyp-Scores befinden, um zum Screening-Besuch zu kommen. Wir gehen davon aus, dass etwa 160 Personen zum Screening-Besuch eingeladen werden, mit einer angestrebten Stichprobengröße von 80 Personen. Diese Probanden werden bezüglich der Teilnahme an dieser Studie telefonisch kontaktiert, und dann wird bei der Ankunft für den Screening-Besuch eine informierte Zustimmung eingeholt und bei späteren Besuchen überprüft, ob sie für das Studienprotokoll in Frage kommen.

V. Studienprotokoll A. Datenerhebung: Die Probanden werden zu einem ersten Screening-Besuch in das MGH Clinical Research Center gebracht, bei dem die Eignungskriterien überprüft werden (mit Ausschluss/Einschluss, falls zutreffend), und ihnen wird eine EKG-Aufzeichnung gegeben. Berechtigte Personen für die Studienbesuche werden später an zwei getrennten Tagen, die mindestens eine Woche voneinander entfernt sind, zum MGH Clinical Research Center zurückgebracht (um eine Auswaschung sicherzustellen). Bei jedem Besuch erhalten sie das Studienmedikament (entweder 400 mg orales Moxifloxacin oder Placebo), das durch doppelblinde Block-Randomisierung (getrennt nach Geschlecht und Genotypgruppe) um 10:00 Uhr im nüchternen Zustand zugeteilt wird (der Statistiker hält den Randomisierungsschlüssel; alle anderen Studienmitarbeiter). wird bis zum Studienabschluss verblindet). Frauen werden zum Zeitpunkt beider Studienbesuche unter Verwendung eines Urin-HCG auf Schwangerschaft untersucht. Sie werden 6 EKGs zum Zeitpunkt 0 und danach in 30-Minuten-Intervallen in sitzender Position nach mindestens 15-minütiger Ruhe unter Verwendung einer festen Elektrodenplatzierung für insgesamt 6 Stunden nach der Verabreichung des Studienmedikaments unterzogen. Nach 2, 4 und 6 Stunden werden wir eine Blutprobe zur Plasma-Moxifloxacin-Bestimmung durch Massenspektrometrie entnehmen. Alle EKGs werden in eine Forschungspartition der GE MUSE 7 ECG-Datenbank des Massachusetts General Hospital hochgeladen, und der 12 SL-Algorithmus wird für die Intervallmessung angewendet, wie er in früheren Studien unserer Gruppe verwendet wurde. Wir werden das QT während des gesamten Protokolls alle 30 Minuten überwachen und alle Probanden mit deutlicher QT-Verlängerung identifizieren. Jeder Proband mit einem QTc > 500 ms wird zur weiteren Beobachtung im HCRC gehalten, mit der Entscheidung, entweder jeden Morgen im HCRC nachzuverfolgen, bis es weniger als 500 ms beträgt, oder je nach Grad zur Telemetrie ins Krankenhaus eingeliefert zu werden Verlängerung und Beurteilung durch den Arzt.

B. Venenpunktion: Die Venenpunktion wird unter Verwendung von Standardtechniken durchgeführt, um Plasma zur Quantifizierung der Moxifloxacin-Spiegel zu erhalten. Wir werden 10 ml Blut 2 Stunden, 4 Stunden und 6 Stunden nach der Verabreichung des Studienmedikaments entnehmen (insgesamt 30 ml).

C. Genotypisierung: Die Genotypisierung wird mit dem Sequenom-Genotypisierungs-Array im Sequenom-Kern des MGH-Zentrums für humangenetische Forschung an vorhandener genomischer DNA durchgeführt, die in isoliert wurde.

VI. Biostatistische Analyse:

QT-Genotyp-Score. Wir planen, eine Modifikation des QT-Genotyp-Scores zu verwenden, der zuvor etabliert wurde11, 12 und von uns in einer separaten finnischen Kohorte13 validiert wurde. Der Score wird aus der Allelkopienzahl multipliziert mit Effektschätzungen erstellt. Aus dem Genotyp-Score bestimmen wir die Gruppe von Personen, die zum obersten oder untersten Quintil des QT-Genotyp-Risiko-Scores gehören (von denen wir 75 % (n = 133 pro Person) erwarten Quintil)), um für unsere Moxifloxacin-Studie in Frage zu kommen, basierend auf unserer früheren Pilotarbeit. Wir werden diese Personen zu einem Screening-Besuch (siehe oben) für die Moxifloxacin-Studie mit einer Zielrekrutierung von 40 in jeder Genotypgruppe einladen.

Ergebnisbewertung: Jede Person mit Sinusarrhythmie, die während der beiden Studienbesuche in über 50 % der EKGs auftritt, wird aus der Analyse ausgeschlossen. EKGs mit vorzeitigen ventrikulären oder atrialen Schlägen werden aus der Analyse ausgeschlossen (diese sind bei gesunden Probanden sehr selten). Die QTc unter Verwendung der Fridericia-Herzfrequenzkorrektur (QTc = QT/3√RR) wird als Durchschnitt aller geeigneten EKGs von jedem Zeitpunkt genommen. ΔQTc wird als QTc-Differenz zum Ausgangswert (nach Verabreichung des Studienmedikaments/Placebos) für jeden Zeitpunkt berechnet. Aus dem ΔQTc wird dann auch die Differenz zwischen dem Post-Moxifloxacin- und dem Post-Placebo-ΔQTc zu jedem Zeitpunkt (ΔΔQTc) berechnet. Das mittlere ΔΔQTc von den 180–300-Minuten-Zeitpunkten (die nach unserer Pilotarbeit und veröffentlichten Berichten voraussichtlich 10 ms betragen) wird dann zwischen den beiden Genotypgruppen (oberes und unteres und Quintil) unter Verwendung eines ungepaarten t-Tests verglichen. Wir schätzen, dass 40 Personen in jeder Gruppe benötigt werden, um eine ausreichende Leistung zu haben, um einen klinisch bedeutsamen (6,3 ms) Unterschied in der QT-Verlängerung zwischen den beiden Gruppen auf der Grundlage unserer Pilotdaten (Tabelle 2) zu erkennen. Eine Zunahme von 6 ms nach der Exposition gegenüber einem Medikament im Vergleich zu Placebo ist der Schwellenwert, ab dem die FDA Bedenken hinsichtlich des Potenzials eines Medikaments äußert, Torsade de Pointes zu verursachen, und ist daher klinisch signifikant.

Sekundäranalysen. Wir planen, drei Sekundäranalysen durchzuführen. Zunächst untersuchen wir den Einfluss einzelner SNPs mit stärkerer Wirkung auf die QT-Antwort auf Moxifloxacin. Da Power-Berechnungen und Studienrekrutierung auf dem aggregierten Genotyp-Score basieren, gehen wir davon aus, dass diese Sekundäranalysen zu wenig Power haben. Zweitens, wenn wir einen signifikanten Unterschied in der QT-Reaktion zwischen dem oberen und unteren Quintil des QT-Genotyp-Scores beobachten, werden wir den Einfluss der Dezile auf die beobachteten Ergebnisse untersuchen, indem wir das 9. (80-90-Perzentil) und das 10. Dezil (> 90-Perzentil) vergleichen. des Scores auf das unterste Dezil oder Quintil, obwohl wir angesichts der zusammengesetzten Natur des Genotyp-Scores und der additiven Natur der Varianten keinen Schwelleneffekt erwarten. Schließlich werden wir den Einfluss des QTc-Ausgangswerts auf die QT-Antwort bestimmen und testen, ob eine zusätzliche Anpassung des QTc-Ausgangswerts eine beobachtete Wirkung des Genotyp-Scores auf die QT-Antwort auf Moxifloxacin verändert.