Genetica della risposta QT alla moxifloxacina (MOXIGEN)

I. Contesto e significato A. Contesto storico e basi scientifiche La causa più comune di ritiro o restrizione di farmaci già in commercio è il prolungamento dell'intervallo QT e la conseguente, potenzialmente fatale, aritmia, torsione di punta1. Descritta per la prima volta negli anni '60 con la terapia con chinidina2, la torsione di punta si verifica più comunemente con gli antiaritmici3, sebbene il rischio di morte cardiaca improvvisa aumenti del 270% con l'uso di un farmaco che non prolunga l'intervallo QT4.

L'intervallo QT dell'elettrocardiogramma riflette la ripolarizzazione miocardica ventricolare e le anomalie nella durata dell'intervallo QT sono l'indicatore più comune di ripolarizzazione anomala. Sebbene esistano numerose ipotesi su come la ripolarizzazione anormale, e in particolare il prolungamento dell'intervallo QT, provochi aritmie ventricolari, la scoperta più coerente sembra essere che durante la depolarizzazione prolungata i canali del sodio si riprendono dall'inattivazione e si riattivano, causando quelle che vengono definite postdepolarizzazioni precoci. Se combinate con l'eterogeneità anche nella ripolarizzazione, queste postdepolarizzazioni precoci creano un substrato miocardico favorevole per il rientro, con conseguente propagazione delle onde di rientro intramiocardiche e torsione di punta5.

Il prolungamento dell'intervallo QT indotto da farmaci è l'ostacolo numero uno per i nuovi agenti terapeutici che arrivano sul mercato. Mentre un certo numero di farmaci, fattori ambientali e fattori genetici sono stati associati al prolungamento dell'intervallo QT, la nostra capacità di prevedere su base individuale chi svilupperà il prolungamento dell'intervallo QT, per non parlare della torsione di punta, è limitata.

Un approccio genetico personalizzato alla prevenzione della tossicità sarebbe importante perché la risposta ai farmaci cardiotossici non è specifica per una singola classe di farmaci; la previsione del rischio per l'aritmogenicità può essere applicata a tutti i farmaci utilizzati in una varietà di condizioni. In senso stretto, questa ricerca può consentire di immettere sul mercato farmaci con profili di rischio/beneficio attualmente marginali, risparmiando coloro che sono a rischio e fornendo accesso a nuove terapie per coloro che non lo sono. Dal punto di vista della salute pubblica, ridurrà la tossicità potenzialmente fatale e quindi migliorerà la salute umana attraverso l'identificazione di particolari individui a rischio.

B. Studi precedenti In una meta-analisi di tre potenziali coorti - Cardiovascular Health Study, Framingham Heart Study e Rotterdam Study - su 13.685 persone bianche di origine europea come parte del consorzio QTGEN, Newton-Cheh e colleghi hanno identificato associazioni di varianti comuni (p <5x10-8) in cinque loci precedentemente associati all'intervallo QT: NOS1AP, KCNQ1, KCNE1, KCNH2 e SCN5A, nonché nuove associazioni in altri 5 loci precedentemente non riconosciuti per influenzare la ripolarizzazione miocardica10. In questi 10 loci, 14 varianti indipendenti spiegavano il 5,4 - 6,5% della variazione dell'intervallo QT, che era più di quanto spiegato dal sesso o dall'età, i più forti fattori clinici non genetici10. Un punteggio del genotipo QT basato su queste varianti è stato associato a un QTc più lungo di 9,7-12,4 ms nel quintile superiore rispetto al quintile inferiore nei campioni della meta-analisi, che includevano età eterogenea, fattore di rischio e profili di esposizione al farmaco10-12. Questi effetti erano coerenti in individui di origine sia europea che afroamericana. Questo punteggio QT è stato convalidato in modo indipendente in un campione di popolazione finlandese in cui l'accertamento completo dei farmaci ha consentito di escludere quelli in terapia che alterano il QT e in cui il punteggio QT era associato a una differenza dell'intervallo QT di 15,6 ms tra il quintile superiore e quello inferiore13.

La moxifloxacina è adatta per studiare il prolungamento dell'intervallo QT indotto da farmaci, poiché è noto che causa un prolungamento dell'intervallo QT transitorio e lieve. Rispetto al placebo, 400 mg di moxifloxacina orale sono associati a un aumento di circa 10 msec dell'intervallo QT corretto per la frequenza cardiaca14, 15. Nonostante questo aumento dell'intervallo QT, non è stato riportato un aumento del rischio di morte improvvisa con la somministrazione orale di una singola dose di moxifloxacina16, quindi è un farmaco sicuro e ben validato da utilizzare nello studio della risposta ai farmaci cardiotossici in soggetti umani sani. Inoltre, è stato ampiamente utilizzato dall'industria farmaceutica come controllo positivo, come richiesto dalla FDA per dimostrare un metodo sufficientemente sensibile per rilevare il prolungamento dell'intervallo QT.

C. Motivazione del vantaggio proposto della ricerca Il prolungamento dell'intervallo QT indotto da farmaci rappresenta un rischio significativo per la salute pubblica e un ostacolo importante allo sviluppo di farmaci19-21. Ad esempio, la cisapride, un agente per la motilità esofagea utilizzato per il reflusso gastroesofageo, potrebbe aver provocato più di 80 decessi prima di essere ritirato dal mercato22. Oltre all'identificazione dei farmaci colpevoli, ci sono anche caratteristiche del paziente vulnerabile, tra cui il sesso femminile23, la bradicardia24, l'ipokaliemia25 e la predisposizione genetica per mutazioni rare3, 6, 26, che espongono alcuni individui a un rischio più elevato di aritmia fatale. L'identificazione di questi individui a rischio con l'uso di marcatori genetici rappresenterebbe un progresso fondamentale verso una farmacoterapia più sicura7. La base di questo studio è espandere l'uso della genetica oltre le rare mutazioni familiari che predispongono al rischio di prolungamento dell'intervallo QT allo screening su larga scala della popolazione generale mediante genotipizzazione (analisi per varianti specifiche) per polimorfismi relativamente comuni che potrebbero aumentare il rischio di QT prolungamento e successiva torsione di punta.

II. Obiettivo specifico Ipotizziamo che varianti genetiche comuni con effetti intermedi sull'intervallo QT a riposo, se esaminate in forma aggregata, possano identificare un sottogruppo di individui a rischio di prolungamento esagerato dell'intervallo QT in risposta a un farmaco che prolunga l'intervallo QT.

Questa ipotesi sarà testata attraverso il seguente obiettivo specifico:

Valutare la capacità delle varianti genetiche comuni in aggregato di prevedere il prolungamento dell'intervallo QT indotto da farmaci in soggetti sani. Recluteremo 80 volontari sani estratti dai quintili superiore e inferiore di un punteggio del genotipo QT per la valutazione della risposta QT alla moxifloxacina rispetto al placebo presso il Massachusetts General Hospital (MGH).

III. Selezione del soggetto A. Criteri di inclusione/esclusione: attraverso un protocollo separato, il Dr. Newton-Cheh ha reclutato fino ad oggi oltre 1000 volontari sani di età compresa tra 18 e 40 anni con il consenso per il ricontatto sulla base dei genotipi determinati dopo una visita di screening iniziale, tutti dei quali hanno subito l'estrazione del DNA. Della raccolta esistente di 1000 soggetti, circa il 75% si autodefiniscono europei/caucasici e l'8% sono afroamericani. Si tratta di individui altrimenti sani di età pari o superiore a 18 anni. Per questo studio, genotipizzeremo 68 SNP QT indipendenti utilizzando l'array di genotipizzazione Sequenom nel core Sequenom del MGH Center for Human Genetic Research su questi campioni. Il punteggio del genotipo è la somma degli effetti previsti sull'intervallo QT per ciascun genotipo. Dal punteggio del genotipo, determineremo l'insieme di individui che appartengono al quintile superiore o inferiore del punteggio di rischio del genotipo QT per essere idonei per il nostro studio sulla moxifloxacina (vedi sotto per i dettagli del calcolo del punteggio del genotipo). Volontari maschi e femmine apparentemente sani di discendenza europea e afroamericana, di età compresa tra 18 e 50 anni, saranno idonei se non presentano malattie cardiovascolari, renali ed epatiche note, non hanno una storia personale o familiare di morte cardiaca improvvisa; non usare farmaci prescritti o da banco così come droghe ricreative; assenza di bradicardia (definita come frequenza cardiaca a riposo < 50 bpm), malattia della conduzione (QRS > 100 ms) o prolungamento dell'intervallo QTc all'elettrocardiografia (QTc > 500 msec); e avere un normale potassio sierico (K>3.3) e magnesio (Mg>1.8), nonché test di funzionalità renale ed epatica. Escluderemo le donne che allattano, sono incinte o stanno pianificando una gravidanza durante il periodo di studio, le consiglieremo sull'importanza di utilizzare il controllo delle nascite durante il periodo di studio e controlleremo un siero HCG durante la visita di screening. Stimiamo che 266 individui (133 nei quintili più alti e più bassi, rispettivamente) saranno ammissibili.

IV. Iscrizione del soggetto

A. Modalità di iscrizione e procedure per il consenso informato:

Vedi sopra per i dettagli sull'identificazione del soggetto per l'iscrizione. Le persone idonee saranno invitate a partecipare a una visita di screening per lo studio sulla moxifloxacina con un arruolamento target di 40 in ciascun gruppo di genotipi. Abbiamo in programma di contattare fino a 266 persone che si trovano nei quintili superiore e inferiore del punteggio del genotipo QT per partecipare alla visita di screening. Prevediamo di invitare circa 160 persone per la visita di screening, con una dimensione del campione di iscrizione obiettivo di 80 persone. Questi soggetti saranno contattati telefonicamente per la partecipazione a questo studio, quindi il consenso informato sarà ottenuto all'arrivo per la visita di screening e verificato alle visite successive se sono idonei per il protocollo di studio.

V. Protocollo di studio A. Raccolta dati: i soggetti saranno portati al Centro di ricerca clinica MGH per una visita di screening iniziale in cui verranno esaminati i criteri di ammissibilità (con esclusione/inclusione a seconda dei casi) e verrà loro fornita una registrazione ECG. Le persone idonee per le visite di studio verranno riportate successivamente al Centro di ricerca clinica MGH in due giorni separati separati da almeno una settimana (per garantire il washout). Ad ogni visita, riceveranno il farmaco in studio (400 mg di moxifloxacina orale o placebo) assegnato mediante randomizzazione in blocco in doppio cieco (per sesso e gruppo genotipico separatamente) alle 10:00 nello stato di digiuno (lo statistico manterrà la chiave di randomizzazione; tutto il resto del personale dello studio sarà cieco fino alla chiusura dello studio). Le donne saranno sottoposte a screening per la gravidanza utilizzando un'urina HCG al momento di entrambe le visite di studio. Verranno sottoposti a 6 ECG al tempo 0 e successivamente a intervalli di 30 minuti, in posizione seduta dopo almeno 15 minuti di riposo utilizzando il posizionamento fisso dell'elettrodo per un totale di 6 ore dopo la somministrazione del farmaco oggetto dello studio. A 2, 4 e 6 ore preleveremo un campione di sangue per la determinazione della moxifloxacina plasmatica mediante spettrometria di massa. Tutti gli ECG vengono caricati in una partizione di ricerca del database GE MUSE 7 ECG del Massachusetts General Hospital e l'algoritmo 12 SL applicato per la misurazione dell'intervallo, come utilizzato negli studi precedenti dal nostro gruppo. Monitoreremo il QT ogni 30 minuti durante tutto il protocollo e identificheremo eventuali soggetti con marcato prolungamento del QT. Qualsiasi soggetto che ha un QTc> 500 ms verrà tenuto nell'HCRC per ulteriore osservazione, con la decisione di eseguire il follow-up presso l'HCRC ogni mattina fino a quando non sarà inferiore a 500 ms o di essere ricoverato in ospedale per la telemetria in base al grado di prolungamento e giudizio del medico.

B. Venipuntura: la venipuntura verrà eseguita utilizzando tecniche standard per ottenere plasma per la quantificazione dei livelli di moxifloxacina. Raccoglieremo 10 ml di sangue a 2 ore, 4 ore e 6 ore dopo la somministrazione del farmaco in studio (totale 30 ml).

C. Genotipizzazione: la genotipizzazione sarà eseguita dall'array di genotipizzazione Sequenom nel nucleo Sequenom del MGH Center for Human Genetic Research su DNA genomico esistente isolato in.

VI. Analisi biostatistica:

Punteggio del genotipo QT. Intendiamo utilizzare una modifica del punteggio del genotipo QT che è stato precedentemente stabilito11, 12 e convalidato da noi in una coorte finlandese separata13. Il punteggio è costruito utilizzando il numero di copie dell'allele moltiplicato per le stime dell'effetto Dal punteggio del genotipo, determineremo l'insieme di individui che appartengono al quintile superiore o inferiore del punteggio di rischio del genotipo QT (di cui, ci aspettiamo il 75% (n=133 per quintile)) per essere ammessi al nostro studio sulla moxifloxacina, sulla base del nostro precedente lavoro pilota. Inviteremo queste persone a partecipare a una visita di screening (vedi sopra) per lo studio sulla moxifloxacina con un arruolamento target di 40 in ciascun gruppo di genotipi.

Valutazione dell'esito: qualsiasi individuo con aritmia sinusale presente in oltre il 50% degli ECG durante le due visite di studio verrà escluso dall'analisi. Gli ECG con battiti ventricolari o atriali prematuri verranno eliminati dall'analisi (questi sono molto rari nei volontari sani). Il QTc utilizzando la correzione della frequenza cardiaca di Fridericia (QTc = QT/3√RR) sarà preso come media di tutti gli ECG idonei da ciascun punto temporale. Il ΔQTc sarà calcolato come la differenza nel QTc rispetto al basale (dopo la somministrazione del farmaco oggetto dello studio/placebo) per ciascun punto temporale. Dal ΔQTc, verrà quindi calcolata anche la differenza tra il ΔQTc post-moxifloxacina e quello post-placebo in ogni punto temporale (ΔΔQTc). Il ΔΔQTc medio dai punti temporali di 180-300 minuti (che dal nostro lavoro pilota e dai rapporti pubblicati dovrebbe essere di 10 msec) verrà quindi confrontato tra i due gruppi di genotipi (superiore, inferiore e quintile) utilizzando un test t non appaiato. Stimiamo che saranno necessarie 40 persone in ciascun gruppo per avere una potenza adeguata per rilevare una differenza clinicamente significativa (6,3 msec) nel prolungamento dell'intervallo QT tra i due gruppi sulla base dei nostri dati pilota (Tabella 2). Un aumento di 6 msec dopo l'esposizione a un farmaco rispetto al placebo è la soglia alla quale la FDA solleva preoccupazione per il potenziale di un farmaco di causare torsioni di punta ed è quindi clinicamente significativo.

Analisi secondarie. Abbiamo in programma di eseguire tre analisi secondarie. In primo luogo, esamineremo l'influenza di singoli SNP di maggiore effetto sulla risposta QT alla moxifloxacina. Poiché i calcoli della potenza e l'iscrizione allo studio si basano sul punteggio del genotipo aggregato, ci aspettiamo che queste analisi secondarie siano sottodimensionate. In secondo luogo, se osserviamo una differenza significativa nella risposta QT tra i quintili superiore e inferiore del punteggio del genotipo QT, esamineremo l'influenza dei decili sui risultati osservati confrontando il 9° (80-90%ile) e il 10° decile (>90%ile) del punteggio all'ultimo decile o quintile, anche se data la natura composita del punteggio del genotipo e la natura additiva delle varianti, non ci aspettiamo un effetto soglia. Infine, determineremo l'impatto del QTc basale sulla risposta QT e verificheremo se un ulteriore aggiustamento per il QTc basale alteri qualsiasi effetto osservato del punteggio genotipico sulla risposta QT alla moxifloxacina.