Genetyka odpowiedzi QT na moksyfloksacynę (MOXIGEN)

I. Tło i znaczenie A. Tło historyczne i podstawy naukowe Najczęstszą przyczyną wycofywania lub ograniczania stosowania leków już dostępnych na rynku jest wydłużenie odstępu QT, a w konsekwencji potencjalnie śmiertelne zaburzenia rytmu serca typu torsade de pointes1. Torsade de pointes, po raz pierwszy opisany w latach 60. XX wieku w związku z terapią chinidyną2, występuje najczęściej w przypadku stosowania leków przeciwarytmicznych3, chociaż ryzyko nagłej śmierci sercowej wzrasta o 270% w przypadku stosowania leków, które nie powodują wydłużenia odstępu QT4.

Odstęp QT w elektrokardiogramie odzwierciedla repolaryzację mięśnia sercowego, a nieprawidłowości w czasie trwania odstępu QT są najczęstszym wskaźnikiem nieprawidłowej repolaryzacji. Chociaż istnieje wiele hipotez dotyczących tego, w jaki sposób nieprawidłowa repolaryzacja, a zwłaszcza wydłużenie odstępu QT, powoduje komorowe zaburzenia rytmu, najbardziej spójnym odkryciem wydaje się być to, że podczas przedłużonej depolaryzacji kanały sodowe odzyskują stan po inaktywacji i reaktywują się, powodując tak zwane wczesne depolaryzacje następcze. W połączeniu z heterogenicznością repolaryzacji, te wczesne depolaryzacje wtórne tworzą korzystne podłoże dla mięśnia sercowego dla ponownego wejścia, co skutkuje propagacją fal ponownego wejścia do mięśnia sercowego i torsade de pointes5.

Wywołane lekami wydłużenie odstępu QT jest barierą numer jeden dla nowych środków terapeutycznych wprowadzanych na rynek. Chociaż z wydłużeniem odstępu QT wiąże się wiele leków, czynników środowiskowych i czynników genetycznych, nasza zdolność do indywidualnego przewidywania, u kogo rozwinie się wydłużenie odstępu QT, nie wspominając o torsade de pointes, jest ograniczona.

Zindywidualizowane genetyczne podejście do zapobiegania toksyczności byłoby ważne, ponieważ kardiotoksyczna reakcja na leki nie jest specyficzna dla jednej klasy leków; przewidywanie ryzyka arytmogenności można zastosować w przypadku leków stosowanych w różnych stanach. Krótko mówiąc, badania te mogą umożliwić wprowadzenie na rynek leków o obecnie marginalnych profilach ryzyka i korzyści, oszczędzając osoby z grupy ryzyka i zapewniając dostęp do nowych terapii tym, którzy nie są. Z punktu widzenia zdrowia publicznego zmniejszy potencjalnie śmiertelną toksyczność, a tym samym poprawi zdrowie ludzi poprzez identyfikację konkretnych osób z grupy ryzyka.

B. Wcześniejsze badania W metaanalizie trzech prospektywnych kohort — Cardiovascular Health Study, Framingham Heart Study i Rotterdam Study — obejmujących 13 685 osób rasy białej pochodzenia europejskiego w ramach konsorcjum QTGEN, Newton-Cheh i współpracownicy zidentyfikowali wspólne warianty asocjacji (p < 5x10-8) w pięciu loci wcześniej związanych z odstępem QT: NOS1AP, KCNQ1, KCNE1, KCNH2 i SCN5A, jak również nowe asocjacje w 5 innych loci wcześniej nierozpoznanych jako mające wpływ na repolaryzację mięśnia sercowego10. W tych 10 loci 14 niezależnych wariantów wyjaśniało 5,4 - 6,5% zmienności odstępu QT, co było więcej niż można wytłumaczyć płcią lub wiekiem, najsilniejszymi niegenetycznymi czynnikami klinicznymi10. Wynik genotypu QT oparty na tych wariantach był związany z dłuższym QTc o 9,7 - 12,4 ms w górnym kwintylu w porównaniu z dolnym kwintylem w próbkach metaanalizy, które obejmowały heterogenny wiek, czynniki ryzyka i profile narażenia na lek10-12. Efekty te były spójne u osób pochodzenia europejskiego i afroamerykańskiego. Ten wynik QT został niezależnie zweryfikowany w próbie fińskiej populacji, w której pełne ustalenie leku umożliwiło wykluczenie osób stosujących terapię zmieniającą odstęp QT, i w której wynik QT był związany z różnicą odstępu QT wynoszącą 15,6 ms między górnym i dolnym kwintylem13.

Moksyfloksacyna dobrze nadaje się do badania wydłużenia odstępu QT wywołanego lekami, ponieważ wiadomo, że powoduje przejściowe i łagodne wydłużenie odstępu QT. W porównaniu z placebo, doustna dawka 400 mg moksyfloksacyny jest związana z wydłużeniem odstępu QT skorygowanego o częstość akcji serca o około 10 ms14,15. Pomimo tego wydłużenia odstępu QT nie ma doniesień o zwiększonym ryzyku nagłej śmierci po doustnym podaniu pojedynczej dawki moksyfloksacyny16, więc jest to bezpieczny i dobrze zwalidowany lek do stosowania w badaniu kardiotoksycznej odpowiedzi na lek u zdrowych osób. Ponadto jest szeroko stosowany w przemyśle farmaceutycznym jako kontrola pozytywna zgodnie z wymaganiami FDA w celu wykazania wystarczająco czułej metody wykrywania wydłużenia odstępu QT.

C. Uzasadnienie proponowanych korzyści z badań Wydłużenie odstępu QT wywołane lekami stanowi istotne zagrożenie dla zdrowia publicznego i główną przeszkodę w opracowywaniu leków19-21. Na przykład cyzapryd, środek pobudzający motorykę przełyku stosowany w leczeniu refluksu żołądkowo-przełykowego, mógł spowodować ponad 80 zgonów, zanim został wycofany z rynku22. Poza identyfikacją leków winowajców istnieją również cechy wrażliwego pacjenta, w tym płeć żeńska23, bradykardia24, hipokaliemia25 oraz predyspozycje genetyczne w postaci rzadkich mutacji3,6,26, które stawiają niektóre osoby w grupie zwiększonego ryzyka śmiertelnych zaburzeń rytmu. Identyfikacja tych zagrożonych osób za pomocą markerów genetycznych stanowiłaby krytyczny postęp w kierunku bezpieczniejszej farmakoterapii7. Podstawą tego badania jest rozszerzenie zastosowania genetyki poza rzadkie mutacje rodzinne, które predysponują do ryzyka wydłużenia odstępu QT, do badań przesiewowych populacji ogólnej na dużą skalę poprzez genotypowanie (badanie pod kątem określonych wariantów) pod kątem stosunkowo powszechnych polimorfizmów, które mogą zwiększać ryzyko wystąpienia odstępu QT przedłużenie i późniejsze torsade de pointes.

II. Cel szczegółowy Stawiamy hipotezę, że wspólne warianty genetyczne o pośrednim wpływie na spoczynkowy odstęp QT, badane łącznie, mogą zidentyfikować podgrupę osób zagrożonych przesadnym wydłużeniem odstępu QT w odpowiedzi na leki wydłużające odstęp QT.

Hipoteza ta zostanie sprawdzona w następującym celu szczegółowym:

Ocena łącznej zdolności wspólnych wariantów genetycznych do przewidywania wydłużenia odstępu QT wywołanego lekami u zdrowych osób. Zrekrutujemy 80 zdrowych ochotników wylosowanych z górnego i dolnego kwintyla wyniku genotypu QT w celu oceny odpowiedzi QT na moksyfloksacynę w porównaniu z placebo w Massachusetts General Hospital (MGH).

III. Wybór podmiotu A. Kryteria włączenia/wyłączenia: Za pomocą osobnego protokołu dr Newton-Cheh zrekrutował do tej pory ponad 1000 zdrowych ochotników w wieku od 18 do 40 lat, którzy wyrazili zgodę na ponowny kontakt na podstawie genotypów określonych po wstępnej wizycie przesiewowej, wszyscy z nich przeszło ekstrakcję DNA. Z istniejącego zbioru 1000 osób około 75% to Europejczycy/kaukascy, którzy sami siebie opisują, a 8% to Afroamerykanie. Są to poza tym zdrowe osoby w wieku 18 lat i starsze. W tym badaniu genotypujemy 68 niezależnych SNP QT przy użyciu tablicy genotypowania Sequenom w MGH Center for Human Genetic Research Sequenom core na tych próbkach. Wynik genotypu jest sumą przewidywanych wpływów na odstęp QT dla każdego genotypu. Na podstawie wyniku genotypu określimy zestaw osób, które należą do górnego lub dolnego kwintyla wyniku ryzyka genotypu QT, aby kwalifikować się do naszego badania moksyfloksacyny (szczegóły dotyczące obliczania wyniku genotypu znajdują się poniżej). Najwyraźniej zdrowi ochotnicy płci męskiej i żeńskiej pochodzenia europejskiego i afroamerykańskiego, w wieku od 18 do 50 lat, będą się kwalifikować, jeśli nie mają znanych chorób układu krążenia, nerek ani wątroby, nie mieli w życiu osobistym ani rodzinnym nagłej śmierci sercowej; nie stosować leków na receptę ani leków dostępnych bez recepty, a także narkotyków rekreacyjnych; nie mają bradykardii (zdefiniowanej jako tętno spoczynkowe < 50 uderzeń na minutę), zaburzeń przewodzenia (QRS > 100 ms) ani wydłużenia odstępu QTc w elektrokardiografii (QTc > 500 ms); oraz mieć prawidłowe stężenie potasu w surowicy (K>3,3) i magnezu (Mg>1,8), a także testy czynnościowe nerek i wątroby. Wykluczymy kobiety karmiące piersią, ciężarne lub planujące zajście w ciążę w okresie badania, doradzimy im, jak ważne jest stosowanie antykoncepcji w okresie badania i sprawdzimy HCG w surowicy podczas wizyty przesiewowej. Szacujemy, że kwalifikuje się 266 osób (133 odpowiednio w najwyższym i najniższym kwintylu).

IV. Rejestracja przedmiotu

A. Metody rejestracji i procedury uzyskiwania świadomej zgody:

Zobacz powyżej, aby uzyskać szczegółowe informacje dotyczące identyfikacji podmiotu do rejestracji. Kwalifikujące się osoby zostaną zaproszone na wizytę przesiewową w celu przeprowadzenia badania moksyfloksacyny z docelową liczbą 40 osób w każdej grupie genotypowej. Planujemy skontaktować się z maksymalnie 266 osobami, które znajdują się w górnym i dolnym kwintylu wyniku genotypu QT, aby przyjść na wizytę przesiewową. Przewidujemy zaproszenie około 160 osób na wizytę przesiewową, przy docelowej wielkości próby rekrutacyjnej wynoszącej 80 osób. Osoby te zostaną powiadomione telefonicznie o udziale w tym badaniu, a następnie po przybyciu na wizytę przesiewową uzyskana zostanie świadoma zgoda i zweryfikowana na kolejnych wizytach, czy kwalifikują się do protokołu badania.

V. Protokół badania A. Zbieranie danych: Pacjenci zostaną przywiezieni do Centrum Badań Klinicznych MGH na wstępną wizytę przesiewową, podczas której zostaną zweryfikowane kryteria kwalifikacyjne (z wykluczeniem/włączeniem, jeśli ma to zastosowanie), i otrzymają zapis EKG. Osoby zakwalifikowane na wizyty studyjne zostaną później przywiezione z powrotem do Centrum Badań Klinicznych MGH w dwa oddzielne dni oddzielone co najmniej tygodniem (w celu zapewnienia wypłukania). Podczas każdej wizyty otrzymają badany lek (400 mg doustnej moksyfloksacyny lub placebo) przydzielony w drodze randomizacji blokowej z podwójnie ślepą próbą (oddzielnie według płci i grupy genotypowej) o godzinie 10 rano na czczo (statystyk będzie posiadał klucz do randomizacji; cały pozostały personel badawczy będzie zaślepiony do czasu zamknięcia badania). Kobiety będą badane pod kątem ciąży przy użyciu HCG w moczu w czasie obu wizyt badawczych. Zostaną poddani 6 EKG w czasie 0, a następnie w odstępach 30-minutowych, w pozycji siedzącej po co najmniej 15-minutowym odpoczynku z zastosowaniem stałej elektrody przez łącznie 6 godzin po podaniu badanego leku. Po 2, 4 i 6 godzinach pobierzemy próbkę krwi do oznaczenia moksyfloksacyny w osoczu metodą spektrometrii mas. Wszystkie EKG są przesyłane do partycji badawczej bazy danych GE MUSE 7 EKG w Massachusetts General Hospital, a algorytm 12 SL jest stosowany do pomiaru interwałów, tak jak to było stosowane we wcześniejszych badaniach naszej grupy. Będziemy monitorować odstęp QT co 30 minut w całym protokole i zidentyfikujemy osoby z wyraźnym wydłużeniem odstępu QT. Każdy pacjent, u którego QTc > 500 ms będzie przetrzymywany w HCRC w celu dalszej obserwacji, z decyzją o obserwacji w HCRC każdego ranka, aż będzie mniejszy niż 500 ms, lub o przyjęciu do szpitala na telemetrię na podstawie stopnia przedłużenia i oceny lekarza.

B. Nakłucie żyły: Nakłucie żyły zostanie wykonane przy użyciu standardowych technik w celu uzyskania osocza do ilościowego oznaczenia poziomów moksyfloksacyny. Pobierzemy 10 ml krwi po 2, 4 i 6 godzinach od podania badanego leku (łącznie 30 ml).

C. Genotypowanie: Genotypowanie zostanie przeprowadzone przez macierz genotypowania Sequenom w MGH Center for Human Genetic Research Sequenom core na istniejącym genomowym DNA wyizolowanym w.

VI. Analiza biostatystyczna:

Wynik genotypu QT. Planujemy zastosować modyfikację wyniku genotypu QT, która została wcześniej ustalona11,12 i potwierdzona przez nas w oddzielnej fińskiej kohorcie13. Wynik jest konstruowany przy użyciu liczby kopii alleli pomnożonej przez oszacowania efektu Na podstawie wyniku genotypu określimy zestaw osób, które należą do górnego lub dolnego kwintyla wyniku ryzyka genotypu QT (z których spodziewamy się 75% (n = 133 na kwintyl)), aby kwalifikować się do naszego badania moksyfloksacyny, w oparciu o naszą wcześniejszą pracę pilotażową. Zaprosimy te osoby na wizytę przesiewową (patrz wyżej) w celu przeprowadzenia badania moksyfloksacyny z docelową liczbą 40 osób w każdej grupie genotypowej.

Ocena wyniku: Każda osoba z arytmią zatokową obecną w ponad 50% zapisów EKG podczas dwóch wizyt badawczych zostanie usunięta z analizy. Zapisy EKG z przedwczesnymi pobudzeniami komorowymi lub przedsionkowymi zostaną usunięte z analizy (są to bardzo rzadkie przypadki u zdrowych ochotników). QTc przy użyciu korekcji częstości akcji serca Fridericia (QTc = QT/3√RR) zostanie przyjęte jako średnia wszystkich kwalifikujących się EKG z każdego punktu czasowego. ΔQTc zostanie obliczone jako różnica w QTc od linii bazowej (po podaniu badanego leku/placebo) dla każdego punktu czasowego. Na podstawie ΔQTc w każdym punkcie czasowym (ΔΔQTc) zostanie obliczona różnica między ΔQTc po podaniu moksyfloksacyny i po placebo. Średnia ΔΔQTc z punktów czasowych 180-300 minut (które z naszej pracy pilotażowej i opublikowanych raportów mają wynosić 10 ms) zostanie następnie porównana między dwiema grupami genotypów (górną i dolną oraz kwintylową) przy użyciu niesparowanego testu t. Szacujemy, że 40 osób w każdej grupie będzie potrzebnych, aby mieć odpowiednią moc do wykrycia klinicznie znaczącej (6,3 ms) różnicy w wydłużeniu odstępu QT między dwiema grupami na podstawie naszych danych pilotażowych (Tabela 2). Wydłużenie o 6 ms po ekspozycji na lek w porównaniu z placebo jest progiem, przy którym FDA budzi obawy co do potencjalnego wywoływania torsade de pointes przez lek, a zatem ma znaczenie kliniczne.

Analizy wtórne. Planujemy wykonać trzy analizy wtórne. Najpierw zbadamy wpływ pojedynczych SNP o silniejszym działaniu na odpowiedź QT na moksyfloksacynę. Ponieważ obliczenia mocy i rejestracja do badania opierają się na zagregowanym wyniku genotypu, spodziewamy się, że te drugorzędne analizy będą niewystarczające. Po drugie, jeśli zaobserwujemy znaczącą różnicę w odpowiedzi QT między górnymi i dolnymi kwintylami wyniku genotypu QT, zbadamy wpływ decyli na obserwowane wyniki, porównując dziewiąty (80-90%ile) i 10. decyl (>90%ile) wyniku do dolnego decyla lub kwintyla, chociaż biorąc pod uwagę złożony charakter wyniku genotypu i addytywny charakter wariantów, nie oczekujemy efektu progowego. Na koniec określimy wpływ wyjściowego odstępu QTc na odpowiedź QT i sprawdzimy, czy dodatkowa korekta wyjściowego odstępu QTc zmienia obserwowany wpływ wyniku genotypu na odpowiedź QT na moksyfloksacynę.