Reakce jedinců s ataxií-teleangiektázií na metformin a pioglitazon (RAMP)

Metformin je běžně předepisovaný lék používaný jako lék první volby u diabetes mellitus 2. typu (T2DM), ale také u nediabetiků pro syndrom polycystických ovarií (PCOS) bez licence. Metformin je předepsán více než 120 milionům lidí na celém světě. Navzdory tomu není mechanismus jeho účinku plně objasněn. Jak tolerance, tak reakce na metformin se u jednotlivých pacientů značně liší, což zdůrazňuje potřebu dalšího výzkumu farmakokinetiky a dynamiky tohoto léku.

Jako tým výzkumníků v oblasti diabetu se naše skupina zajímala o genetiku lékové odpovědi u diabetu. Genome Wide Association Study, kterou provedli členové naší skupiny, zdůraznila lokus nesoucí gen ATM jako potenciální spojení s odpovědí na metformin. Tuto studii jsme navrhli tak, abychom toto spojení klinicky prozkoumali. Doufáme, že tím povedeme k léčbě diabetu ve stavu zvaném Ataxia Telangiectasia.

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) je gen podílející se na opravě DNA – homozygotní recesivní mutace tohoto genu způsobují Ataxia Telangiectasia (A-T), která je spojována s cerebelární ataxií, oční teleangiektázií a lymfoproliferativními rakovinami. Incidence AT je mezi 1 ze 40 000 až 1 ze 100 000 živě narozených dětí, i když se dramaticky zvyšuje u příbuzných rodičů. Je zajímavé, že AT je také spojován s inzulinovou rezistencí. U této skupiny pacientů byly zdokumentovány jak „ztučnělá játra“, tak diabetes, ale existuje jen malý výzkum týkající se souvislosti mezi A-T a těmito stavy. Přibližně 1 ze 100 lidí je přenašečem ztráty funkční mutace v genu ATM, která je spojena se zvýšeným rizikem ischemické choroby srdeční a některých druhů rakoviny.

Bylo provedeno několik studií nedostatku ATM na myším modelu. Atm -/- myši vykazují časný defekt v uvolňování inzulínu stimulovaného glukózou a později se u nich rozvine hyperglykémie a inzulínová rezistence[1]. Nepublikovaná data od McCrimmon Group na University of Dundee naznačují, že myši heterozygotní pro deficit ATM mají zhoršenou glykémii nalačno, ale prokázaly výrazné zlepšení glykémie nalačno s metforminem. Článek Cell Reports, podrobně popisující myší model deficitu ATM, demonstruje rezistenci na inzulín u myší s deficitem ATM s lipodystrofickým fenotypem[2]. Tento fenotyp (nedostatek podkožního tuku a zvýšený viscerální tuk) byl zmírněn užíváním metforminu a thiazolidindionu (TZD).

Malá studie publikovaná Pearsonovou skupinou z University of Dundee, která porovnávala údaje z orálních glukózových tolerančních testů (OGTT) u pacientů s AT oproti zdravým jedincům, potvrdila zvýšenou inzulinovou rezistenci u pacientů s A-T[3]. Jak bylo zmíněno výše, celogenomová asociační studie, rovněž od Pearsonovy skupiny, zdůrazňuje lokus ATM jako potenciální genetickou vazbu na odpověď na metformin[4, 5]. Pomocí myších modelů a informací z genetických studií se tato studie nyní zaměřuje na posouzení inzulinové rezistence u této skupiny pacientů s AT a pochopení toho, jak reagují na léky běžně používané k léčbě inzulinové rezistence / diabetu.

Bude zkoumána potenciální genetická souvislost mezi ATM a odpovědí na metformin. Z genetických studií zatím není jasné, jak nedostatek ATM ovlivňuje individuální odpověď na metformin – je jejich odpověď větší nebo menší než u běžné populace? Podobně velikost této odezvy nebyla kvantifikována. Existují neoficiální zprávy o pacientech s A-T, u kterých došlo k výraznému zlepšení kontroly glykémie při užívání metforminu. Studie na myších modelech ukázaly zvýšenou odpověď na metformin u heterozygotních myší s deficitem ATM.

Studie bude také zkoumat reakci jedinců s A-T na TZD. Studie na myším modelu A-T prokázaly odpověď na TZD pioglitazon. Je třeba poznamenat, že pioglitazon se nyní nelicenčně používá u nediabetiků k léčbě nealkoholického ztučnění jater (NAFLD) [6, 7], a proto víme, že je bezpečný pro použití v nediabetické kohortě.

Tato studie posoudí účinek deficitu ATM na odpověď na metformin a pioglitazon u lidí studiem lidí s A-T a porovnáním jejich odpovědi s odpovědí odpovídající kontrolní skupiny.

Tato studie bude rekrutovat nediabetické jedince – 15 případů (lidé s AT) vs. 15 věkově a genderově odpovídajících kontrol – ve zkříženém designu. Účastníkům bude 18 - 30 let. Tato věková skupina je nejrealističtější pro nábor pacientů s „klasickým“, na rozdíl od „mírné varianty“ A-T, protože lidé s klasickým A-T se jen zřídka dožijí 30 let. Vyloučení jedinců s jinými mírnějšími formami AT poskytne více detekovatelný rozdíl mezi těmito dvěma kohortami. Účastníci budou bílého evropského původu, protože to zúží genetické rozdíly mezi jednotlivci. Etnický původ má také vliv na inzulinovou rezistenci jedince, proto by všichni účastníci měli být stejného etnika.

Studie se skládá ze dvou léčebných období, z nichž každé trvá osm týdnů a oddělených jednotýdenním vymývacím obdobím. Počáteční léčba by měla být metforminem titrovaným na 1000 mg dvakrát denně. Druhou léčbou bude pioglitazon titrovaný na 30 mg jednou denně.

Studie potrvá celkem přibližně 17 týdnů a zahrnuje tři návštěvy v Centru klinického výzkumu v nemocnici Ninewells v Dundee. První návštěva bude nejdelší, potrvá 1,5 dne, další dvě návštěvy potrvají jeden celý den s krátkou přípravnou návštěvou na 30 minut předchozího dne.

Ke zkoumání vztahu mezi ATM, diabetem a reakcí na léky bude použito více metod:

• Duální test se smíšeným jídlem s indikátorem s nepřímou kalorimetrií (viz SOP studií indikátorů)
• MRI (viz MRI SOP)
• Odběr krve a moči (viz SOP odběru vzorku)
• Tuková biopsie (viz SOP tukové biopsie)

Stručně řečeno, každý jedinec bude mít tři studie indikátoru: počáteční studii na začátku; druhá po osmi týdnech metforminu; a závěrečnou stopovací studii po osmi týdnech TZD, pioglitazon. Sledovací studie zahrnují standardizované jídlo večer před studií a půst od půlnoci při přípravě. 24 hodin před studií by neměl být konzumován žádný alkohol. V den sledovací studie budou zavedeny dvě kanyly, jedna do každého předloktí. Jedna kanyla bude použita k infuzi stabilního indikátoru glukózy [6,6-2H2] po dobu osmihodinové studie. Po dvou hodinách této infuze bude účastníkovi podáváno smíšené jídlo obsahující [U-13C] glukózu (stabilní). Účastník je pozorován dalších šest hodin, zatímco infuze glukózy [6,6-2H2] pokračuje. V průběhu studie indikátoru bude v několika časových bodech odebírána krev z druhé kanyly, aby bylo možné měřit glukózu (včetně indikátorů), inzulín, C-peptid, glukagon, glukagonu podobný peptid 1 (GLP-1) a neesterifikované mastné kyseliny (NEFA). Během sledovací studie bude odebráno celkem 150 ml krve. Moč se shromažďuje ve dvou fázích (před jídlem a po jídle) během studie indikátoru pro měření vylučování glukózy. Nepřímá kalorimetrie bude použita pro dvacetiminutové epizody v několika časových bodech k měření využití substrátu během studie. To znamená, že účastník má na sobě „kapuci“, která je lehká a má průhledný kšilt. Všechna tato měření nám umožní modelovat toky glukózy u účastníka a vypočítat indexy citlivosti na inzulín. Opakování stopovacích studií na dvou antihyperglykemických látkách poskytne srovnání těchto indexů při léčbě a při jejím ukončení.

Při základní návštěvě se během půldenní návštěvy před studií stopování uskuteční MRI, odběr krve a biopsie tuku. To nám umožní posoudit distribuci tuku pomocí MRI a získat tukovou tkáň pro provedení laboratorních studií k posouzení funkce adipocytů a odpovědi na metformin a pioglitazon. Krevní vzorky se odebírají pro "bezpečné krve" (tj. pro zajištění normální funkce ledvin a HbA1c < 48 mmol/mol), ale také pro budoucí analýzu DNA, pro potvrzení diagnózy ve skupině A-T a pro kontrolu stavu nosičů u kontrol.

Návštěvy dvě a tři zahrnují celý den v klinickém výzkumném centru (CRC) pro studii stopování. Den před značkovačem je nutná krátká půlhodinová návštěva za účelem získání "bezpečnostní krve" (v tomto případě pro kontrolu funkce ledvin) a poskytnutí standardizovaného jídla, aby se následující den připravila na studii s indikátorem.

Pokud tato studie může klinicky potvrdit hypotézu, že jedinci s nedostatkem ATM dobře reagují buď na metformin, nebo pioglitazon, a jedinci vykazují výrazné zlepšení inzulinové rezistence při užívání kteréhokoli studovaného léku, mohla by tato studie nasměrovat klinické rozhodování v péči o pacienty s AT a ztučnění jater / inzulínová rezistence.

Ve spojení s klinickými studiemi budou provedeny studie buněčného experimentu na hepatocytech pocházejících z indukovaných pluripotentních kmenových buněk (IPSC) od jedinců s A-T, aby se vyhodnotila odpověď na léčivo na buněčné úrovni. Půjde o spolupráci se Sanger Institutem v Cambridge, kde již vyvinuli hepatocyty odvozené od IPSC z krve pacientů s A-T. Tyto buňky budou použity k vytvoření modelu lékové odpovědi na buněčné úrovni. Tyto buněčné linie nepocházejí přímo od našich rekrutovaných pacientů, ale slouží jako buněčný model AT. Skupině A-T však nabídneme možnost darovat krev do studie INSIGNIA, kterou provozuje Sangerův institut, což je studie zaměřená na zkoumání vzorců mutací (signatur) u dědičných a jiných progresivních genetických chorob (viz INSIGNIA PIS a formuláře souhlasu). Toto je volitelné a účast na RAMP nezavazuje osoby s A-T k tomu, aby přispívali na INSIGNIA.