Effects of Genetic Polymorphisms on Ritodrine Efficacy in Patients with Preterm Labors

Abstract

연구 목표 조기분만(임신 37주 이전의 분만)의 위험성이 있는 산모에게 투여되는 자궁수축 억제제인 ritodrine은β-2 adrenergic receptor 효능제로서 산모마다 약물반응성이 다양하게 나타난다. 본 연구는 이러한 ritodrine 약물반응성의 다양성에 산모의 인구학적 요인과 유전자의 단일염기다형성(SNP, Single Nucleotide Polymorphism)이 미치는 영향을 연구하고자 하였다. Method 이대목동병원 입원환자 중 조기진통으로 ritodrine을 투약 받은 산모들을 대상으로 전향적 연구를 진행하였다. 병원 EMR 기록을 통해 인구학적 자료를 수집하였고 약물사용~분만 혹은 치료실패 시점까지 걸린 시간(hr)을 종말점으로 하였다. 산모들의 혈액을 채취하여 DNA를 추출한 뒤, 총 10개의 유전자(ADRB2, PDE4D, PDE4B2, GRK5, GRK6, ARRB2, RGS2, RGS5, GNAS, CACNA1C)의 단일염기다형성들을 Taqman assay방법과 SNaPShot 방법으로 분석하였다. 산모의 단일염기다형성과 산모의 인구학적 요인이 ritodrine 약물반응성에 미치는 영향을 살펴보기 위해 Kaplan Meier 생존분석과 다양한 교란변수의 영향을 적절하게 보정하고 예후 인자만에 의한 진정한 효과를 비교하기 위한 비모수적인 생존기법인 Cox proportional hazard model을 시행하였다. Results 216명의 산모들이 연구에 포함되었고, 인구학적 요인 중 약물 사용 당시 임신주수 30주, 산모의 태반이상, modified Bishop score 3점 기준, 그리고 총 ritodrine 사용량이ritodrine 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 각각의 유전자 내에서의 단일염기다형성들 간의 연관불균형(Linkage diequilibrilum)을 살펴본 결과, 일본인 및 중국인 인구집단에서의 Haploview, Haploreg ver.2 데이터베이스에서 볼 수 없었던 연관불균형들이 PDE4D, GRK6, ARRB2, RGS2, RGS5, GNAS 에서 새롭게 밝혀졌다. Cox proportional hazard model 다변량 분석을 통해, 단변량 분석에서 p<0.2를 나타낸 산모의 인구학적 요인들과 유전형들 중 다중공선성을 나타날 수 있는 요인들을 제외하고 분석하였다. 산모의 인구학적 요인으로는 산모의 나이 35세 이상일 경우 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간이 짧아질 위험이 35세 미만인 경우보다 2.1배 증가했고(95% Cl 1.1-4.4, p=0.036) ritodrine 사용 당시 임신주수가 30주 이상인 산모가 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간이 짧아질 위험이 30주 미만 산모의 경우보다 7.3배 증가했다(95% Cl 3.4-15.6, p<0.001). Modified Bishop score가 3 이상일 때 3 미만인 경우보다 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간이 짧아질 위험이 4.4배 증가했고(95% Cl 2.1-9.14, p<0.001) 입원 후 태반에 이상이 있었던 산모가 그렇지 않았던 산모에 비해 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간이 짧아질 위험이 6.1배 증가한 것으로 나타났다(95% Cl 1.5-24.7, p=0.011). 산모의 단일염기다형성이 ritodrine 반응성에 미친 영향을 살펴보면 ADRB2 rs1042719 (G>C)의 GC, CC 유전형은 GG유전형보다 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간이 짧아질 위험이 2.7배나 높게 나타났다(95% Cl 1.5-5.0, p=0.001). PDE4D rs983280 (G>A)에서는 GA, AA 유전형은 GG 유전형에 비해 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간이 짧아질 위험이 2.1배 높게 나타났다(95% Cl 1.2-3.6, p=0.012). 반대로, PDE4B2 rs2180335 (A>G)에서는 AG, GG 유전형이 비변이형인 AA이 나타낸 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간이 짧아질 위험의 70%로 감소된 위험도를 나타났다(95Cl 0.1-0.9, p=0.033). RGS2 rs1152746 (C>T)의 CT, TT 유전형은 CC 유전형이 나타낸 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간이 짧아질 위험보다 90% 감소한 결과를 나타냈다(95% Cl 0.0-0.7, p=0.026). RGS5 rs4657251 (A>G)에서도 AG, GG 유전형은 AA 유전형이 나타낸 약물사용~분만 혹은 치료실패까지 걸린 시간이 짧아질 위험보다 50% 감소한 결과를 나타냈다(95% Cl 0.0-0.7, p=0.026). Conclusion 산모의 인구학적 요인으로는 산모의 나이 (≥35세), 약물 사용 당시 임신주수 (≥30주), Modified Bishop score (≥3점), 그리고 입원 후 발생한 산모의 태반 이상여부가Ritodrine 약물반응성에 영향을 미친 것으로 나타났다. 산모의 유전적 요인으로는 ADRB2 rs1042719, PDE4D rs983280, PDE4B2 rs2180335, RGS2 rs1152746, RGS5 rs4657251이 유의한 영향을 미친 것으로 나타났다. 향후 이번 결과가 ritodrine의 효과와 부작용을 예측하는 데 이용되고 ritodrine 개인 맞춤형 약료의 실현에 기여할 수 있을 것으로 기대한다. 나아가 이번 결과가 GPCR (G-protein coupled receptor) 타깃으로 하는 다른 약물들의 약물 반응성과 부작용을 예측하는 데에 도움이 될 것으로 기대한다. ;OBJECTIVES The purpose of this study is to provide individualized drug therapy by evaluating the effects of maternal genetic polymorphisms on treatment outcomes of ritodrine, which is used to prevent preterm labor. METHODS A total 216 preterm labor patients who were treated with ritodrine were enrolled in this study. Baseline characteristics and blood samples of patients were collected. The endpoint was time to delivery or therapeutic failure. Ritodrine-related genes (ADRB2, PDE4D, PDE4B2, GRK5, GRK6, ARRB2, RGS2, RGS5, GNAS and CACNA1C) which may affect the drug efficacy were selected, and their single nucleotide polymorphisms (SNPs) were analyzed. Correlations between maternal genetic polymorphisms and the endpoint were evaluated by survival analysis. RESULTS Among demographic factors, maternal age, gestational age at start of the therapy, modified Bishop score, and placental abnormalities were statistically significant factors for time to delivery or therapeutic failure in multivariate analysis. Carriers with variant C allele of ADRB2 rs1042719 showed 2.7 times shorter time to delivery or therapeutic failure than those with wild-type homozygote (95% Cl 1.5-5.0, p=0.001). In PDE4D rs983280, patients with variant allele carriers had 2.1 times higher risk of having shorter time to delivery or therapeutic failure than other genotype groups (95% Cl 1.2-3.6, p=0.012). On the contrary, variant allele carriers of PDE4B2 rs2180335 showed 70% reduced risk of having shorter time to delivery or therapeutic failure than other genotype groups (95% Cl 0.1-0.9, p=0.033). Variant allele carriers of RGS2 rs1152746 showed 90% decreased risk of having poor ritodrine response than other genotype groups (95% Cl 0.0-0.7, p=0.026). Likewise, variant allele carriers of RGS5 rs4657251 showed 50% reduced risk of having poor ritodrine response than other genotype groups (95% Cl 0.3-0.9, p=0.026). CONCLUSIONS Our prospective study demonstrated the genetic influences, which are related to ritodrine signaling pathway (GPCR cascade), toward ritodrine efficacy. Among the studied genetic variations, SNPs of ADRB2 rs1042719, PDE4D rs983280, PDE4B2 rs2180335, RGS2 rs1152746, and RGS5 rs4657251 revealed their significant association toward efficacy of ritodrine.