Ataksia-telangiektasiaa sairastavien henkilöiden vaste metformiinille ja pioglitatsonille (RAMP)

Metformiini on yleisesti määrätty lääke, jota käytetään tyypin 2 diabeteksen (T2DM) ensilinjan lääkinnällisenä hoitona, mutta myös ei-diabeetikoilla polykystisen munasarjan oireyhtymän (PCOS) hoitoon. Yli 120 miljoonalle ihmiselle maailmanlaajuisesti määrätään metformiinia. Tästä huolimatta sen vaikutusmekanismia ei täysin ymmärretä. Sekä metformiinin sietokyky että vaste vaihtelevat suuresti potilaasta toiseen, ja se korostaa tarvetta jatkaa lääkkeen farmakokinetiikkaa ja dynamiikkaa koskevaa tutkimusta.

Diabetestutkijoiden ryhmänä ryhmämme on ollut kiinnostunut diabeteksen lääkevasteen genetiikasta. Ryhmämme jäsenten suorittamassa Genome Wide Association -tutkimuksessa korostettiin ATM-geeniä kantavaa lokusta mahdollisena linkkinä metformiinivasteeseen. Olemme suunnitelleet tämän tutkimuksen tutkiaksemme tätä yhteyttä kliinisesti. Tällä tavoin toivomme ohjaavamme diabeteksen hoitoa tilassa, jota kutsutaan Ataxia Telangiectasiaksi.

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) on geeni, joka osallistuu DNA:n korjaukseen - tämän geenin homotsygoottiset resessiiviset mutaatiot aiheuttavat Ataxia Telangiectasia (A-T), joka liittyy pikkuaivojen ataksiaan, silmän telangiektasiaan ja lymfoproliferatiivisiin syöpiin. A-T:n ilmaantuvuus on 1/40 000-1 100 000 elävänä syntyneestä, vaikka tämä lisääntyy dramaattisesti sukulaisuusvanhemmilla. Mielenkiintoista on, että A-T on yhdistetty myös insuliiniresistenssiin. Sekä "rasvamaksa" ja diabetes on dokumentoitu tässä potilasryhmässä, mutta A-T:n ja näiden tilojen välisestä yhteydestä on vain vähän tutkimusta. Noin yksi 100:sta ihmisestä kantaa ATM-geenin toimintahäiriömutaatiota, mikä liittyy lisääntyneeseen iskeemisen sydänsairauden ja tiettyjen syöpien riskiin.

ATM-puutosta hiirimallissa on tehty useita tutkimuksia. Atm -/- -hiirillä on varhainen puutos glukoosi-stimuloidussa insuliinin vapautumisessa, ja myöhemmin niistä kehittyy hyperglykemia ja insuliiniresistenssi[1]. Dundeen yliopiston McCrimmon Groupin julkaisemattomat tiedot viittaavat siihen, että ATM-puutoksen suhteen heterotsygoottiset hiiret ovat alentaneet paastoglukoosia, mutta osoittivat huomattavan parannuksen paastoglukoosissa metformiinilla. Cell Reports -paperi, jossa esitetään yksityiskohtaisesti ATM-puutoksen hiirimalli, osoittaa insuliiniresistenssin ATM-puutteellisilla hiirillä, joilla on lipodystrofinen fenotyyppi [2]. Metformiinin ja tiatsolidiinidionin (TZD) käyttö heikensi tätä fenotyyppiä (ihonalaisen rasvan vähäisyys ja lisääntynyt sisäelinten rasvaisuus).

Dundeen yliopiston Pearson-ryhmän julkaisema pieni tutkimus, jossa verrattiin A-T-potilaiden oraalisten glukoositoleranssitestien (OGTT) tietoja terveisiin yksilöihin, vahvisti lisääntyneen insuliiniresistenssin A-T-potilailla[3]. Kuten edellä mainittiin, myös Pearson-ryhmän tekemä genominlaajuinen assosiaatiotutkimus korostaa ATM-lokusta mahdollisena geneettisenä linkkinä metformiinivasteeseen [4, 5]. Hiirimallien ja geneettisistä tutkimuksista saatujen tietojen avulla tämän tutkimuksen tavoitteena on nyt arvioida insuliiniresistenssiä tässä A-T-potilasryhmässä ja ymmärtää, kuinka he reagoivat insuliiniresistenssin/diabeteksen hoitoon yleisesti käytettyihin lääkkeisiin.

Mahdollista geneettistä yhteyttä ATM:n ja metformiinivasteen välillä tutkitaan. Toistaiseksi geneettisistä tutkimuksista on epäselvää, kuinka ATM-puutos vaikuttaa yksilön metformiinivasteeseen - onko heidän vasteensa suurempi vai pienempi kuin yleisväestön? Vastaavasti tämän vasteen suuruutta ei ole kvantifioitu. On anekdoottisia raportteja A-T-potilaista, joiden glykeeminen hallinta on parantunut huomattavasti metformiinin käytön myötä. Hiirimallitutkimukset ovat osoittaneet lisääntyneen vasteen metformiinille heterotsygoottisilla ATM-puutteellisilla hiirillä.

Tutkimuksessa tutkitaan myös A-T-potilaiden vastetta TZD:hen. A-T:n hiirimallin tutkimukset ovat osoittaneet vasteen TZD-pioglitatsonille. Huomionarvoista on, että pioglitatsonia käytetään nyt luvan ulkopuolella ei-diabeetikon hoidossa alkoholittomien rasvamaksasairauksien (NAFLD) hoitoon [6, 7], joten tiedämme sen olevan turvallista ei-diabeettiselle kohortille.

Tässä tutkimuksessa arvioidaan ATM-puutoksen vaikutusta metformiini- ja pioglitatsonivasteeseen ihmisillä tutkimalla A-T:tä sairastavia ihmisiä ja vertaamalla heidän vastetaan vastaavan kontrolliryhmän vasteeseen.

Tässä tutkimuksessa värvätään ei-diabeettisia henkilöitä - 15 tapausta (henkilöitä, joilla on A-T) vs. 15-vuotiaat ja sukupuoleen sopivat kontrollit - jakomallissa. Osallistujat ovat 18-30-vuotiaita. Tämä ikäryhmä on realistisin rekrytoida potilaita, joilla on "klassinen", toisin kuin "lievä variantti" A-T, koska ihmiset, joilla on klassinen A-T, selviävät harvoin 30-vuotiaiksi. Sellaisten yksilöiden poissulkeminen, joilla on muita lievempiä A-T:n muotoja, tarjoaa havaittavamman eron näiden kahden kohortin välillä. Osallistujat ovat valkoista eurooppalaista syntyperää, koska tämä kaventaa yksilöiden välisiä geneettisiä eroja. Myös etninen alkuperä vaikuttaa yksilön insuliiniresistenssiin, joten kaikkien osallistujien tulee olla samaa etnistä alkuperää.

Tutkimus koostuu kahdesta hoitojaksosta, joista kumpikin kestää kahdeksan viikkoa ja joita erottaa viikon pesujakso. Hoito aloitetaan metformiinilla, titrataan 1000 mg:aan kahdesti vuorokaudessa. Toinen hoito on pioglitatsoni, joka titrataan 30 mg:aan kerran päivässä.

Tutkimus kestää yhteensä noin 17 viikkoa, ja siihen sisältyy kolme käyntiä Ninewellsin sairaalan kliinisessä tutkimuskeskuksessa Dundeessa. Ensimmäinen käynti on pisin, kestää 1,5 päivää, ja kaksi muuta käyntiä kestävät yhden kokonaisen päivän ja edeltävänä päivänä on lyhyt valmisteleva käynti 30 minuuttia.

ATM:n, diabeteksen ja lääkevasteen välistä suhdetta tutkitaan useilla menetelmillä:

• Kahden merkkiaineen seka-ateriatestit epäsuoralla kalorimetrialla (katso Tracer Studies SOP)
• MRI (katso MRI SOP)
• Veri- ja virtsanäytteenotto (katso näytteenotto SOP)
• Rasvabiopsia (katso Fat Biopsy SOP)

Yhteenvetona voidaan todeta, että jokaisella yksilöllä on kolme merkkiainetutkimusta: ensimmäinen tutkimus lähtötilanteessa; toinen kahdeksan viikon metformiinin jälkeen; ja viimeinen merkkiainetutkimus kahdeksan viikon TZD:n jälkeen, pioglitatsoni. Merkkitutkimukset sisältävät standardoidun aterian tutkimusta edeltävänä iltana ja paaston keskiyöstä valmistautuessa. Alkoholia ei saa käyttää 24 tuntia ennen tutkimusta. Merkkitutkimuksen päivänä asetetaan kaksi kanyylia, yksi kumpaankin kyynärvarteen. Yhtä kanyylia käytetään infusoimaan vakaa glukoosimerkkiaine [6,6-2H2] kahdeksan tunnin tutkimuksen ajan. Kahden tunnin infuusion jälkeen osallistujalle annetaan seka-ateria, joka sisältää [U-13C]-glukoosia (stabiili). Osallistujaa tarkkaillaan vielä kuusi tuntia, samalla kun [6,6-2H2]-glukoosi-infuusio jatkuu. Koko merkkiainetutkimuksen ajan toisesta kanyylistä otetaan verta useissa kohdissa, jotta voidaan mitata glukoosi (mukaan lukien merkkiaineet), insuliini, C-peptidi, glukagoni, glukagonin kaltainen peptidi 1 (GLP-1) ja esteröimättömät rasvahapot (NEFA). Kaikkiaan 150 ml verta otetaan merkkiainetutkimuksen aikana. Virtsa kerätään kahdessa vaiheessa (ennen ateriaa ja sen jälkeen) merkkiainetutkimuksen aikana glukoosin erittymisen mittaamiseksi. Epäsuoraa kalorimetriaa käytetään 20 minuutin jaksoissa useissa aikapisteissä substraatin käytön mittaamiseksi tutkimuksen aikana. Tämä edellyttää, että osallistuja käyttää "huppua", joka on kevyt ja jossa on läpinäkyvä visiiri. Kaikkien näiden mittausten avulla voimme mallintaa osallistujan glukoosivirtoja ja laskea insuliiniherkkyysindeksit. Merkkiainetutkimusten toistaminen kahdella antihyperglykeemisellä aineella antaa vertailun näiden indeksien välillä hoidon aikana ja sen jälkeen.

Lähtötilanteessa magneettikuvaus, verinäytteenotto ja rasvabiopsia tehdään puolen päivän käynnin aikana ennen merkkitutkimusta. Tämän avulla voimme arvioida rasvan jakautumista MRI:n avulla ja saada rasvakudosta suorittaaksemme laboratoriotutkimuksia rasvasolujen toiminnan ja vasteen metformiinille ja pioglitatsonille arvioimiseksi. Verinäytteitä otetaan "turvaveristä" (eli varmistetaan normaali munuaistoiminta ja HbA1c <48mmol/mol), mutta myös myöhempää DNA-analyysiä varten, diagnoosin vahvistamiseksi A-T-ryhmässä ja kontrollien kantajastatuksen tarkistamiseksi.

Vierailut kaksi ja kolme sisältävät koko päivän kliinisessä tutkimuskeskuksessa (CRC) merkkiainetutkimukseen. Merkkiainetta edeltävänä päivänä lyhyt puolen tunnin käynti "turvaveren" saamiseksi (tässä tapauksessa munuaisten toiminnan tarkistamiseksi) ja standardoidun aterian saamiseksi on välttämätön seuraavan päivän merkkiainetutkimukseen valmistautumiseksi.

Jos tämä tutkimus voi kliinisesti vahvistaa hypoteesin, että henkilöt, joilla on ATM-puutos, reagoivat hyvin joko metformiiniin tai pioglitatsoniin, ja yksilöiden insuliiniresistenssi on parantunut huomattavasti käyttäessään jompaakumpaa tutkimuslääkettä, tämä tutkimus voisi ohjata kliinistä päätöksentekoa potilaiden hoidossa, A-T ja rasvamaksa / insuliiniresistenssi.

Kliinisten tutkimusten yhteydessä suoritetaan solukokeilututkimuksia indusoiduista pluripotenteista kantasoluista (IPSC) peräisin olevilla hepatosyyteillä yksilöiltä, ​​joilla on A-T, jotta voidaan arvioida lääkevastetta solutasolla. Tämä tehdään yhteistyössä Cambridgen Sanger Instituten kanssa, jossa he ovat jo kehittäneet IPSC-peräisiä hepatosyyttejä A-T-potilaiden verestä. Näitä soluja käytetään luomaan lääkevastemalli solutasolla. Nämä solulinjat eivät ole suoraan rekrytoiduilta potilailtamme, vaan ne toimivat A-T:n solumallina. Tarjoamme kuitenkin A-T-ryhmälle mahdollisuuden luovuttaa verta Sanger-instituutin INSIGNIA-tutkimukseen, joka on tutkimus, joka keskittyy perinnöllisten ja muiden etenevien geneettisten sairauksien mutaatioiden (signatuurien) tutkimukseen (katso INSIGNIA PIS ja suostumuslomakkeet). Tämä on valinnaista, eikä RAMPiin osallistuminen sido A-T:n omaavia osallistumaan INSIGNIAan.