약물유전형에 따른 약물반응과의 상관성 규명을 위한 다기관 임상연구 = Multicenter clinical study to investigate association between genotyping and drug response

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background and Objective : Warfarin is a commonly prescribed anticoagulant drug for the prevention of thromboses. Current dosing algorithms do not account for genetic and environmental factors for warfarin dose determinations. To assess the association of the VKORC1 and CYP2C9 genotypes and age, gender, and weight of the patients with the warfarin dose requirement in Korean, we genotyped three candidate genes involved in the warfarin interactive pathway and analyzed its pharmacokinetics of warfarin.
Methods : We recruited 565 Korean patients with stable warfarin dose requirements in the target range (1.2-3.0) of international normalized ration (INR). The polymorphisms for the VKORC1 (1173C>T, 3730G>A, 2255A>G, and 1542G>C), CYP2C9 (CYP2C9*3, rs9332092 and 9332098) and GGCX (8016G>A) and plasma concentration of warfarin were analyzed. PCR and direct sequencing were used to investigate the sequence polymorphisms.
Results : We found an association of effective warfarin maintenance dose with the 1173T>C (P<.0001), 3730G>A (P=0.0001), 2255A>G (P<.0001) and 1542G>C genotypes in VKORC1 and the CYP2C9*3, rs9332092 and rs9332098 genotypes in CYP2C9 (P<.0001). VKORC1 (1173T>C) genotyping showed that 494 patients were homozygous TT, 65 were heterozygous TC, and 5 was homozygous for the CC genotype. CYP2C9*3 genotype showed that 519 patients were *1/*1, and 46 patients were heterozygous *1/*3. Patients with the VKORC1 1173CC (5.0 ±1.4 mg/day), CYP2C9 rs9332092 TT (3.7 ± 1.4 mg/day), and CYP2C9 *1/*1 (3.7 ± 1.4 mg/day) genotypes required a significantly higher warfarin dose than those with the 1173TT (3.5 ± 1.4 mg/day; P<.0001), rs9332092 CT (2.4 ± 0.9 mg/day; P<.0001) or CYP2C9*1/*3 (2.5 ± 1.0 mg/day; P<.0001) genotype. The multivariate regression model including the variable of age, gender, INR, body surface area, VKORC1, CYP2C9 and GGCX genotype showed the best model for estimating optimal warfarin dose (R²=0.3854; P<.0001). The contribution of inter-individual variation in warfarin dose was 16.9% for age, 2.2% for gender, 1.1% for INR, 11.3% for BSA and 23.2% for age, gender, INR, and BSA. CYP2C9 genotype did not significantly contributed to pharmacokinetics of warfarin.
Conclusion : Based upon these, a novel warfarin dosing regimen has been developed. Translation of this knowledge into clinical guidelines for warfarin prescription may improve the safety and efficacy of warfarin treatment for Korean patients.

국문 초록 (Abstract)

항응고제인 Warfarin은 혈전증 (thrombosis), 심방세동 (atrial fibrillation)과 같은 혈전색전증 증상의 장단기적 치료에 사용되고 있다. 한국인에서 나타나는 특이 유전자 변이형과 약물약동학, 임상인자와의 상관성을 분석함으로써 Warfarin의 적정 투여량을 예측할 수 있는 약물 유전형 지표를 개발하고자 하였다. 유전자에서 Warfarin 투여용량과의 상관성을 분석하고 Warfarin 분석법을 개발하여 혈청 중 와파린 농도로부터 약동학적 파라미터를 산출하였다.
Warfarin을 투여받는 565명의 환자를 대상으로 임상정보를 수집하고 중합연쇄반응 (polymerase chain reaction, PCR)과 직접 염기서열 분석 (direct sequencing)을 통한 유전형 분석을 실시하였다. 또한 Warfarin 투여환자와 건강인에서 HPLC를 이용하여 혈청내 Warfarin 농도를 정량하여 약동학적 파라미터를 분석하였다.
565명 환자들의 평균 연령은 63.2세였고 평균 Warfarin 투여용량은 3.6 mg/day로 나타났다. 대상환자들의 평균 PT-INR (prothrombin-international normalized ratio) 수치는 2.1로 전체 환자의 30.8%가 INR 1.5-2.0 범위에서 관찰되었다. Warfarin을 투여하게 된 원인 질환은 59.8%가 심방세동이었고, 이중 30.0%의 환자들이 고혈압을 동반하여 병용치료를 받고 있는 것으로 분석되었다. VKORC1 유전자에서 1173T>C, 3730G>A, 2255A>G와 1542G>C의 유전형을 분석하였다. 1173T>C 유전형 분석에서 정상 유전형을 가진 환자 (wildtype TT 유전형을 가진 환자)는 적정 INR을 유지하기 위해 3.5 ± 1.4 mg/day의 용량을 투여받으며, 변이유전형을 가진 환자 (homozygous CC 유전형을 가진 환자)는 적정 INR을 유지하기 위해 평균 5.0 ± 1.4 mg/day의 용량을 투여받는 것으로 나타났고 통계적인 유의성이 관찰되었다 (P<.0001). CYP2C9*3 유전형의 경우 정상 유전형인 *1/*1 유전형을 가진 환자들의 평균 Warfarin 유지용량은 3.7 ± 1.4 mg/day로 변이 유전형인 *1/*3 유전형을 가진 환자들의 평균 투여용량 (2.5 ± 1.0 mg/day)보다 높았으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (P<.0001). CYP2C9 유전자의 rs9332092에서는 정상 유전형인 TT를 가진 환자들의 평균 Warfarin 투여용량 (3.7 ± 1.4 mg/day)이 변이유전형인 CT (2.4 ± 0.9 mg/day)을 가진 환자들에 비해 높았고 통계적인 상관성이 있었다 (P<.0001). 대상환자의 연령, 성별, 체표면적 (Body surface area, BSA), INR, VKORC1, CYP2C9 유전형과 GGCX 유전형의 단일변수를 이용해서 Warfarin 유지용량을 예측하는 회귀분석 모형을 구축하였다. 연령에 의한 추정회귀식의 설명력은 16.9 % 였고 (R² = 0.1689, P<.0001), 성별과 체표면적으로 예측할 수 있는 설명력은 각각 2.2 % (R² = 0.0218, P=0.0025), 11.28% (R² = 0.1128, P<.0001)였다. 임상인자들인 연령, 성별, INR과 체표면적을 조합하여 추정된 회귀분석식의 설명력은 23.1%였다.
임상인자들과 각 유전형을 이용한 다중회귀분석 모형으로 각 변수에 따른 Warfarin 유지용량의 증감을 분석하였다. 연령이 1세씩 증가함에 따라 Warfarin 유지용량은 0.03 mg 감소하고 (β = -0.03, P<.0001), 체표면적 0.1 m²씩 증가할수록 Warfarin 유지용량은 1.77 mg (β = 1.77, p<.0001) 증가하는 것으로 나타났다. VKORC1 유전자의 1542G>C SNP의 경우 변이 유전형인 1542GC 유전형을 가질 때 정상 유전형인 1542GG 유전형일 경우보다 Warfarin 유지용량이 1.35 mg 증가한다는 것을 알 수 있었고 (β = 1.35, P=0.0253), 3730G>C의 유전형인 3730GA를 가진 환자는 정상 유전형인 3730GG를 가진 환자에 비해 Warfarin 유지용량이 0.96 mg 감소됨을 관찰하였다 (β = -0.96, P=0.0064). 또한 CYP2C9 유전자에서 *1/*1 의 정상 유전형을 가진 환자와 비교해서 변이유전형인 *1/*3 유전형을 가진 환자는 Warfarin 유지용량이 1.13 mg 감소하였다 (β = -1.13, P<.0001). 환자의 연령, 성별, INR, 체표면 면적, VKORC1 3730G>A, 1173C>T, 1542G>C, 2255A>G 유전형, CYP2C9*3, rs9332092 유전형과 GGCX 8016G>A 유전형의 다중변수를 이용한 다중회귀분석에서 Warfarin의 유지용량을 예측하는 설명력은 38.5 % (R² = 0.385)로 나타났다. CYP2C9 유전형 군간의 약동학적 파라미터 차이는 SPSS 프로그램 (SPSS 12.0.1, SPSS Inc.)을 이용하여 Mann-Whitney test로 α (유의수준)=0.05에서 검정하였다. 각 군간 파라미터를 비교한 결과, CYP2C9 유전형 군간 약동학적 파라미터는 통계적으로 유의한 차이는 없었지만, *1*3군에서 CYP2C9의 기능이 감소되는 경향을 확인하였다.
임상인자와 유전형을 이용하여 약물유전학적 효능예측 생체 표지자를 제시함으로써 한국인에서 Warfarin의 적정 유지용량을 예측하는 약물유전형 지표를 개발하였고 다중회귀분석을 통해 38.5 %의 예측 설명력을 제시하였다. 다인종 국가인 미국인과 유럽인에서 나타나는 Warfarin 투여용량 예측력에 비해 본 연구를 포함한 아시아인에서의 Warfarin 투여량 예측력은 40% 내외로 인종적 차이가 존재함을 확인하였고, 유전형에 따른 예측 설명력은 일본인과 비슷한 수준이었다. 개발된 모형으로 설명되지 못하는 환자들에서는 Warfarin의 활성에 관여한다고 알려진 CYP4F2 유전자에서의 다형성과 돌연변이, 병용약물과의 상호작용과 식이 등 다양한 변수들의 영향이 있을 것으로 추정할 수 있다. 본 연구를 통해서 혈청 중 정밀하고 정확한 Warfarin의 분석법을 확립하고 검증함으로써 이를 이용하여 국내에서 와파린의 TDM에 활용할 수 있을 것으로 보여진다.○ 연구목표
● 다기관 연구를 통해 한국인에서 Warfarin의 약물반응에 관여하는 특정 유전자를 규명하고 다빈도로 나타나는 주요 유전자들의 변이형 빈도를 분석한다.
● 한국인에서 나타나는 특이 유전자 변이형과 약물약동학,임상인자와의 상관성을 분석함으로써 Warfarin의 적정 투여량을 예측할 수 있는 약물 유전형 지표를 개발한다.
● Warfarin 분석법을 개발하고 validation자료를 구축하여 분석법을 확증한다. 확립한 분석법으로 총괄과제 책임자로부터 warfarin 투여환자와 건강인의 샘플을 수령 받아 이를 분석한 후, 혈청 중 와파린 농도로부터 WinNonlin 프로그램을 이용하여 약동학적 파라미터 산출하고자 하였다.
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