Genetica van QT-respons op Moxifloxacine (MOXIGEN)

I. Achtergrond en betekenis A. Historische achtergrond en wetenschappelijke basis De meest voorkomende oorzaak van stopzetting of beperking van geneesmiddelen die al op de markt zijn, is verlenging van het QT-interval en de daaruit voortvloeiende, mogelijk fatale, aritmie, torsade de pointes1. Torsade de pointes, voor het eerst beschreven in de jaren zestig met kinidinetherapie2, komt het meest voor bij antiaritmica3, hoewel het risico op plotselinge hartdood met 270% toeneemt bij gebruik van niet-cardiale QT-verlengende medicatie4.

Het QT-interval van het elektrocardiogram weerspiegelt ventriculaire myocardrepolarisatie en afwijkingen in de duur van het QT-interval zijn de meest voorkomende indicator van abnormale repolarisatie. Hoewel er een aantal hypothesen bestaat over hoe abnormale repolarisatie, en in het bijzonder QT-verlenging, resulteert in ventriculaire aritmieën, lijkt de meest consistente bevinding te zijn dat tijdens langdurige depolarisatie natriumkanalen herstellen van inactivatie en reactiveren, wat vroege afterdepolarisaties veroorzaakt. In combinatie met heterogeniteit in repolarisatie creëren deze vroege afterdepolarisaties een gunstig myocardsubstraat voor terugkeer, resulterend in verspreiding van intramyocardiale terugkeergolven en torsade de pointes5.

Geneesmiddelgeïnduceerde QT-verlenging is de grootste barrière voor het op de markt brengen van nieuwe therapeutische middelen. Hoewel een aantal medicijnen, omgevingsfactoren en genetische factoren in verband zijn gebracht met QT-verlenging, is ons vermogen om op individuele basis te voorspellen wie QT-verlenging zal ontwikkelen, om nog maar te zwijgen van torsade de pointes, beperkt.

Een gepersonaliseerde genetische benadering van toxiciteitspreventie zou belangrijk zijn omdat de respons op cardiotoxische geneesmiddelen niet specifiek is voor een enkele klasse geneesmiddelen; risicovoorspelling voor aritmogeniciteit kan worden toegepast op medicijnen die bij verschillende aandoeningen worden gebruikt. Enerzijds kan dit onderzoek het mogelijk maken dat geneesmiddelen met momenteel marginale risico-/batenprofielen op de markt worden gebracht, waardoor degenen die risico lopen worden gespaard en toegang krijgen tot nieuwe therapieën voor degenen die dat niet zijn. Vanuit het oogpunt van de volksgezondheid zal het potentieel dodelijke toxiciteit verminderen en zo de menselijke gezondheid verbeteren door identificatie van bepaalde risicopersonen.

B. Eerdere studies In een meta-analyse van drie prospectieve cohorten - Cardiovascular Health Study, de Framingham Heart Study en de Rotterdam Study - bij 13.685 blanke mensen van Europese afkomst als onderdeel van het QTGEN-consortium, identificeerden Newton-Cheh en collega's gemeenschappelijke variantassociaties (p < 5x10-8) op vijf loci die voorheen geassocieerd waren met het QT-interval: NOS1AP, KCNQ1, KCNE1, KCNH2 en SCN5A, evenals nieuwe associaties in 5 andere loci die voorheen niet werden herkend om myocardiale repolarisatie te beïnvloeden. Op deze 10 loci verklaarden 14 onafhankelijke varianten 5,4 - 6,5% van de variatie van het QT-interval, wat meer was dan wordt verklaard door geslacht of leeftijd, de sterkste niet-genetische klinische factoren10. Een QT-genotypescore op basis van deze varianten was geassocieerd met een 9,7 - 12,4 ms langere QTc in het bovenste kwintiel in vergelijking met het onderste kwintiel in de meta-analysemonsters, waaronder heterogene profielen voor leeftijd, risicofactor en blootstelling aan geneesmiddelen10-12. Deze effecten waren consistent bij personen van zowel Europese als Afro-Amerikaanse afkomst. Deze QT-score werd onafhankelijk gevalideerd in een Finse bevolkingssteekproef waarin volledige medicatievaststelling het mogelijk maakte om degenen op QT-veranderende therapie uit te sluiten, en waarin de QT-score geassocieerd was met een QT-intervalverschil van 15,6 ms tussen de bovenste en onderste kwintielen13.

Moxifloxacine is zeer geschikt om door geneesmiddelen geïnduceerde QT-verlenging te bestuderen, omdat bekend is dat het voorbijgaande en milde QT-verlenging veroorzaakt. In vergelijking met placebo gaat 400 mg oraal moxifloxacine gepaard met een toename van ongeveer 10 msec in het voor de hartslag gecorrigeerde QT-interval14, 15. Ondanks deze verlenging van het QT-interval is er geen gerapporteerd verhoogd risico op plotseling overlijden bij orale toediening van een enkele dosis moxifloxacine16, dus het is een veilig en goed gevalideerd geneesmiddel om te gebruiken in de studie van cardiotoxische geneesmiddelrespons bij gezonde mensen. Bovendien is het op grote schaal gebruikt door de farmaceutische industrie als een positieve controle, zoals vereist door de FDA om een ​​voldoende gevoelige methode aan te tonen om QT-verlenging te detecteren.

C. Grondgedachte van het voorgestelde voordeel van onderzoek Geneesmiddelgeïnduceerde QT-verlenging is een aanzienlijk risico voor de volksgezondheid en een grote belemmering voor de ontwikkeling van geneesmiddelen19-21. Zo kan cisapride, een slokdarmmotiliteitsmiddel dat wordt gebruikt voor gastro-oesofageale reflux, tot meer dan 80 doden hebben geleid voordat het van de markt werd gehaald22. Naast identificatie van medicijnen die de boosdoener zijn, zijn er ook kenmerken van de kwetsbare patiënt, waaronder vrouwelijk geslacht23, bradycardie24, hypokaliëmie25 en genetische aanleg door zeldzame mutaties3, 6, 26, waardoor bepaalde personen een hoger risico lopen op fatale aritmie. Identificatie van deze risicopersonen met behulp van genetische markers zou een cruciale vooruitgang betekenen in de richting van veiligere farmacotherapie7. De basis van deze studie is om het gebruik van genetica uit te breiden tot voorbij zeldzame familiemutaties die vatbaar zijn voor het risico van QT-verlenging tot grootschalige screening van de algemene bevolking door genotypering (testen op specifieke varianten) voor relatief veel voorkomende polymorfismen die het risico op QT zouden kunnen verhogen. verlenging en daaropvolgende torsade de pointes.

II. Specifiek doel We veronderstellen dat gemeenschappelijke genetische varianten met intermediaire effecten op QT in rust, wanneer ze in totaal worden onderzocht, een subgroep van individuen kunnen identificeren die het risico lopen op overdreven verlenging van het QT-interval als reactie op een QT-verlengende medicatie.

Deze hypothese zal worden getest met het volgende specifieke doel:

Om het vermogen van algemene genetische varianten in totaal te beoordelen om door geneesmiddelen geïnduceerde QT-verlenging bij gezonde proefpersonen te voorspellen. We zullen 80 gezonde vrijwilligers rekruteren uit de bovenste en onderste kwintielen van een QT-genotypescore voor beoordeling van de QT-respons op moxifloxacine in vergelijking met placebo in het Massachusetts General Hospital (MGH).

III. Onderwerpselectie A. Inclusie-/uitsluitingscriteria: Dr. Newton-Cheh heeft via een apart protocol tot op heden meer dan 1000 gezonde vrijwilligers in de leeftijd van 18 tot 40 geworven met toestemming voor opnieuw contact op basis van genotypes bepaald na een eerste screeningbezoek, allemaal van wie DNA-extractie is ondergaan. Van de bestaande verzameling van 1000 proefpersonen is ongeveer 75% zelf beschreven Europeaan/Kaukasisch en 8% Afro-Amerikaans. Dit zijn overigens gezonde personen van 18 jaar en ouder. Voor deze studie zullen we 68 onafhankelijke QT-SNP's genotyperen met behulp van de Sequenom-genotyperingsarray in de MGH Center for Human Genetic Research Sequenom-kern op deze monsters. De genotypescore is de som van de voorspelde effecten op het QT-interval voor elk genotype. Op basis van de genotypescore zullen we de groep personen bepalen die tot het bovenste of onderste kwintiel van de QT-genotyperisicoscore behoren om in aanmerking te komen voor ons moxifloxacine-onderzoek (zie hieronder voor details over de berekening van de genotypescore). Blijkbaar zullen gezonde mannelijke en vrouwelijke vrijwilligers van Europese en Afro-Amerikaanse afkomst, tussen 18 en 50 jaar oud, in aanmerking komen als ze vrij zijn van bekende cardiovasculaire, nier- of leveraandoeningen, geen persoonlijke of familiegeschiedenis van plotselinge hartdood hebben; geen voorgeschreven of vrij verkrijgbare medicijnen gebruiken, evenals recreatieve drugs; geen bradycardie (gedefinieerd als hartslag in rust < 50 spm), geleidingsziekte (QRS > 100 ms) of QTc-verlenging op elektrocardiografie (QTc > 500 msec) hebben; en een normaal serumkalium (K>3,3) en magnesium (Mg>1,8) hebben, evenals nier- en leverfunctietesten. We sluiten vrouwen uit die borstvoeding geven, zwanger zijn of van plan zijn zwanger te worden tijdens de onderzoeksperiode, adviseren hen over het belang van het gebruik van anticonceptie tijdens de onderzoeksperiode en controleren een serum-HCG tijdens het screeningsbezoek. We schatten dat 266 personen (respectievelijk 133 in het hoogste en laagste kwintielen) in aanmerking zullen komen.

IV. Onderwerp inschrijving

A. Inschrijvingsmethoden en procedures voor geïnformeerde toestemming:

Zie hierboven voor meer informatie over onderwerpidentificatie voor inschrijving. In aanmerking komende personen zullen worden uitgenodigd voor een screeningbezoek voor de moxifloxacine-studie met een beoogde inschrijving van 40 in elke genotypegroep. We zijn van plan om contact op te nemen met maximaal 266 personen die zich in de bovenste en onderste kwintielen van de QT-genotypescore bevinden om binnen te komen voor het screeningbezoek. We verwachten ongeveer 160 personen uit te nodigen voor het screeningbezoek, met een beoogde steekproefomvang van 80 personen. Deze proefpersonen zullen telefonisch worden gecontacteerd over deelname aan dit onderzoek, en vervolgens zal geïnformeerde toestemming worden verkregen bij aankomst voor het screeningbezoek, en bij volgende bezoeken zal worden geverifieerd of ze in aanmerking komen voor het onderzoeksprotocol.

V. Studieprotocol A. Gegevensverzameling: Proefpersonen worden naar het MGH Clinical Research Center gebracht voor een eerste screeningbezoek waarin geschiktheidscriteria worden beoordeeld (met uitsluiting/inclusie indien van toepassing), en ze krijgen een ECG-opname. Personen die in aanmerking komen voor de studiebezoeken zullen later worden teruggebracht naar het MGH Clinical Research Center op twee afzonderlijke dagen met een tussenpoos van ten minste een week (om uitspoeling te garanderen). Bij elk bezoek krijgen ze het onderzoeksgeneesmiddel (ofwel 400 mg oraal moxifloxacine of placebo) toegewezen door dubbelblinde blokrandomisatie (naar geslacht en genotypegroep afzonderlijk) om 10.00 uur in nuchtere toestand (statisticus houdt de randomisatiesleutel vast; al het andere onderzoekspersoneel zal geblindeerd zijn tot sluiting van de studie). Vrouwen zullen op het moment van beide studiebezoeken worden gescreend op zwangerschap met behulp van een HCG-urine. Ze ondergaan 6 ECG's op tijdstip 0 en daarna met tussenpozen van 30 minuten, in zittende positie na ten minste 15 minuten rust met behulp van vaste elektrodeplaatsing gedurende in totaal 6 uur na toediening van het onderzoeksgeneesmiddel. Om 2, 4 en 6 uur nemen we bloed af voor plasma moxifloxacine bepaling door middel van massaspectrometrie. Alle ECG's worden geüpload naar een onderzoekspartitie van de GE MUSE 7 ECG-database van het Massachusetts General Hospital, en het 12 SL-algoritme wordt toegepast voor intervalmeting, zoals gebruikt in eerdere onderzoeken door onze groep. We zullen de QT gedurende het hele protocol elke 30 minuten controleren en zullen proefpersonen met duidelijke QT-verlenging identificeren. Elke proefpersoon met een QTc >500 ms wordt in het HCRC gehouden voor verdere observatie, met de beslissing om ofwel elke ochtend op te volgen in het HCRC tot het minder is dan 500 ms of wordt opgenomen in het ziekenhuis voor telemetrie op basis van de graad van verlenging en het oordeel van de arts.

B. Venapunctie: Venapunctie zal worden uitgevoerd met behulp van standaardtechnieken om plasma te verkrijgen voor kwantificering van moxifloxacinespiegels. We verzamelen 10 ml bloed 2 uur, 4 uur en 6 uur na toediening van het onderzoeksgeneesmiddel (totaal 30 ml).

C. Genotypering: Genotypering zal worden uitgevoerd door de Sequenom-genotyperingsreeks in het MGH Centrum voor Menselijk Genetisch Onderzoek Sequenom-kern op bestaand genomisch DNA geïsoleerd in.

VI. Biostatistische analyse:

QT Genotype-score. We zijn van plan een wijziging van de QT-genotypescore te gebruiken die eerder is vastgesteld11, 12 en door ons is gevalideerd in een apart Fins cohort13. De score wordt geconstrueerd met behulp van het aantal allelkopieën vermenigvuldigd met effectschattingen. Uit de genotypescore bepalen we de groep individuen die tot het bovenste of onderste kwintiel van de QT-genotyperisicoscore behoren (van wie we verwachten dat 75% (n=133 per kwintiel)) om in aanmerking te komen voor onze moxifloxacine-studie, op basis van ons eerdere pilotwerk. We zullen deze personen uitnodigen voor een screeningsbezoek (zie hierboven) voor de moxifloxacine-studie met een beoogde inschrijving van 40 in elke genotypegroep.

Resultaatbeoordeling: elk individu met sinusaritmie aanwezig in meer dan 50% van de ECG's tijdens de twee studiebezoeken zal uit de analyse worden geschrapt. ECG's met premature ventriculaire of atriale slagen worden uit de analyse verwijderd (deze komen zeer zelden voor bij gezonde vrijwilligers). De QTc die de hartslagcorrectie van Fridericia gebruikt (QTc = QT/3√RR) wordt genomen als het gemiddelde van alle in aanmerking komende ECG's van elk tijdstip. De ΔQTc wordt berekend als het verschil in QTc ten opzichte van de uitgangswaarde (na toediening van het onderzoeksgeneesmiddel/placebo) voor elk tijdstip. Uit de ΔQTc wordt dan ook het verschil tussen de post-moxifloxacine en post-placebo ΔQTc berekend op elk tijdstip (ΔΔQTc). De gemiddelde ΔΔQTc van de tijdspunten van 180-300 minuten (die volgens ons proefwerk en gepubliceerde rapporten naar verwachting 10 msec zal zijn) zal vervolgens worden vergeleken tussen de twee genotypegroepen (boven en onder en kwintiel) met behulp van een ongepaarde t-test. We schatten dat er 40 mensen in elke groep nodig zullen zijn om voldoende vermogen te hebben om een ​​klinisch relevant (6,3 msec) verschil in QT-verlenging tussen de twee groepen te detecteren op basis van onze pilotgegevens (Tabel 2). Een toename van 6 msec na blootstelling aan een medicijn in vergelijking met placebo is de drempel waarbij de FDA haar bezorgdheid uit over het potentieel van een medicijn om torsade de pointes te veroorzaken en is dus klinisch significant.

Secundaire analyses. We zijn van plan om drie secundaire analyses uit te voeren. Eerst zullen we de invloed onderzoeken van afzonderlijke SNP's met een sterker effect op de QT-respons op moxifloxacine. Aangezien powerberekeningen en studie-inschrijvingen gebaseerd zijn op de geaggregeerde genotypescore, verwachten we dat deze secundaire analyses onvoldoende power hebben. Ten tweede, als we een significant verschil in QT-respons waarnemen tussen de bovenste en onderste kwintielen van de QT-genotypescore, zullen we de invloed van decielen op waargenomen resultaten onderzoeken door het 9e (80-90% ile) en 10e deciel (> 90% ile) te vergelijken. van score naar het onderste deciel of kwintiel, hoewel we gezien de samengestelde aard van de genotypescore en de additieve aard van de varianten geen drempeleffect verwachten. Ten slotte zullen we de impact van baseline-QTc op de QT-respons bepalen en testen of aanvullende aanpassing voor baseline-QTc enig waargenomen effect van de genotypescore op de QT-respons op moxifloxacine verandert.