2 型糖尿病につながる膵島細胞機能障害の分子および生理学的メカニズムの定義 (DIVA-Exeter)

序章：

進行中の遺伝子研究の一環として共同研究者と協力して、研究者はインスリンの産生および処理に関連するいくつかの遺伝的変異 (DNA 変化) を特定し、これらの遺伝的変異がインスリンを産生または処理する人々の能力にどのように違いをもたらすかを理解しようとしています. 彼らの調査結果は、膵臓が食後にインスリンをどのように生成および処理するかについての理解を深めることにつながり、同様のレベルの肥満にもかかわらず、一部の人々が糖尿病を発症し、一部の人々が糖尿病を発症しない理由の理解を深めるのに役立ちます. 肥満の有病率が予見可能な将来に劇的に低下する可能性は低いため、この問題は公衆衛生上非常に重要です。

研究者は、さまざまな遺伝的変異を持つ個人がインスリンを産生または処理する能力が異なるという仮説を検証したいと考えています. 彼らは、膵臓が食事または食事の構成要素（砂糖やアミノ酸など）に反応してインスリンを生成する必要がある場合に、これらの遺伝的変異の結果をテストします.

研究デザイン:

これは、4 年間 (2014 年後半から 2018 年後半) にわたって、いくつかの遺伝子バリアント (またはバリアントの組み合わせ) の役割をテストする、「遺伝子型による募集」コホート研究です。 遺伝的変異体は、それらが膵臓およびインスリン分泌において役割を果たしているという強力な証拠がある場合に選択されます. 各遺伝子変異には、異なる一連の研究ボランティアと、わずかに異なる一連のテストが含まれます。 参加者は、自分の遺伝的バリアントのステータスを知らされません。 いくつかの遺伝的変異は、今後 4 年間で特定されるため、研究対象のすべてのコホートについて詳細な方法論を最初から定義することはできません。 したがって、このプロトコルは、研究内の特定のコホートを説明するための付録とともに、研究全体に関連するコア プロトコルを説明するために書かれています。 一般的な管理と倫理の問題が包括的であるため、4 年間の研究期間中に新しい遺伝子変異が特定されると、各コホートを個別の倫理申請書として提出するのではなく、コホート固有の付録が主要な修正として追加されます。 研究ボランティアの各セットの募集とテストの手順は、コホート固有の付録で概説されるコンポーネントを除いて同じです。

研究参加者:

すべての参加者は、NIHR エクセター研究施設 (エクセター CRF) および/またはオックスフォード バイオバンク (OBB) によって管理されている既存の研究コホートから特定され、募集はエクセター CRF および/または糖尿病、内分泌学および医学のためのオックスフォード センター内で促進されます ( OCDEM)。 個人は、関心のあるバリアントで、または性別、年齢、BMI が一致したコントロールとして識別されます。 すべての潜在的な参加者は、データマネージャーによって「盲検化」されるため、調査チームは、どの参加者がバリアントを持ち、どれがコントロールであるかを知りません。 彼らは手紙で研究に招待され、研究情報シートと研究チームの連絡先の詳細が提供されます。 研究チームのメンバーは、2 ～ 3 週間以内に連絡を取り、参加に関心があるかどうかを判断し、研究に伴う内容についてより詳細な説明を提供し、参加資格を確認します。 彼らが参加に同意した場合、断食訪問の口頭での同意が求められ、予約が行われ、書面/電子メールで確認されます.

遺伝的変異の特定:

これらの個人の遺伝的要因の測定は進行中のプロセスであり、Exeter 10000 Project/OBB への参加中にボランティアが提供した単一の既存の DNA サンプルを使用したルーチンのラボ測定が含まれます。 2014 年 6 月の時点で、エクセターでは 94 の遺伝子変異 (別名 DNA 変化) が 5,600 人の EXTEND ボランティアで測定され、1,700 人の EXTEND ボランティアのサブセットで 800,000 の遺伝子変異が測定されました。 今後 4 年間で、遺伝子測定はすべての参加者 (最大 10,000) およびすべてのバリアント (800,000+) に拡張されます。 これらのデータは、必要に応じて EXTEND/OBB データベースに返されます。

関心のある遺伝的変異で識別された個人は、関心のある変異のない同様の数の性別、年齢、および BMI に一致する対照個人と一緒に参加するよう招待されます (関連する特定のテストに応じて 30 ～ 50)。 マッチングの定義は、同性、年齢 +/- 1 歳、および BMI が 1 kgm2 単位以内ですが、より厳密な定義で十分な個人が利用できない場合、これらの範囲が広がる可能性があります。

訪問手順：

すべての参加者は、一晩中 (前夜の午後 10 時から) 絶食し、Exeter CRF/OCDEM での朝の訪問に参加する前の 24 時間は激しい運動と喫煙を避けるように求められます (テストの選択に応じて約 2-4 時間)。 参加者は、データ収集またはテストの前に、書面による同意書に署名するよう求められます。 同意する能力がない患者は募集されません。 参加者には、必要に応じて研究チームのメンバーと連絡を取り、プロジェクトについてさらに詳しく話し合う機会が与えられます。 すべての参加者は、研究の性質と目的、その要件と起こりうる危険性、および将来の臨床ケアを害することなく、いつでも研究を中止する権利について通知されます。

すべての参加者は、コアデータの収集、測定を受け、絶食および刺激された血液サンプルを提供します。 参加者のコホートは、比較測定を提供するために、さらにテストを受けるために 2 回目の訪問に戻るように求められる場合があります。 テストの選択は、研究されている遺伝的変異に依存します - コホート固有の付録に詳述されています.

すべての参加者のコアデータの収集、測定、およびサンプル - 約。 1 時間の人体測定: 身長 (m)、体重 (Kg)、ウエスト (cm)、ヒップ (cm) 周囲を含むデータが記録されます。

病歴：現在の投薬およびライフスタイル情報（喫煙/アルコール）を含みます。

BOD POD: 参加者は、BOD POD で体脂肪量を測定するよう求められます。 この非侵襲的技術は、生体インピーダンス測定、または身長と体重の測定と比較して、脂肪量のより正確な測定を提供します。 このテストをオプトアウトした参加者は、研究から除外されません。

体組成計システムで詳細な体組成測定を行います。 これは簡単に言えば、BOD POD マシン、電子スケール、およびコンピューターで構成されています。 身体デンシトメトリー (質量と体積の測定) の原理を使用して、参加者の脂肪と無脂肪質量のパーセンテージと絶対量を計算します。 参加者は、最小限の衣類を着用するよう求められます (例: 水着) と体にぴったりとフィットする水泳帽。 彼らは電気体重計の上に立って体重を記録し、BOD POD で校正されます。 参加者は、一度に最大 1 分間 (最大 3 回) BOD POD 内に座るよう求められます。 次に、コンピューターが結果を分析して生成します。

血液サンプル：

採血の繰り返しによる外傷の可能性を最小限に抑えるために、標準的な臨床診療に従って、小さなカニューレ (細いプラスチック製のチューブ) を静脈に挿入します。

空腹時のサンプルは、ベースライン測定（ルーチンのグルコースおよび脂質測定を含む）、DNA、血漿、および血清のために取得され、保存および将来のバッチ分析（グルコースおよびインスリンおよびその他の関心のあるマーカーの測定を含む）のために取得されます。

刺激された血液サンプルは、すべての参加者から取得されます。 刺激剤の選択は、研究中の特定の遺伝的変異に依存します。 テスト期間の終わりに、カニューレが取り外され、参加者には朝食/軽食が提供されます。

関心のある遺伝子型の定義と訪問の詳細は、プロトコルのコホート固有の付録に記載されています。 コアデータの収集、測定、絶食サンプルに加えて、各コホートは以下に説明するテストを最大 2 つ実施します。

A: グルコース増強アルギニン誘導インスリン分泌 (GPAIS) - 約。 1時間半 根拠。 このテストは、主に参加者のベータ細胞の最大インスリン分泌能力をテストするために設計されています。 これは、ベータ細胞機能とは対照的に、ベータ細胞量の利用可能な最良の代理を提供し (Kahn 2008)、したがって、選択された遺伝子変異体が糖尿病のリスクにどのように影響するかのメカニズムの理解を深めるのに役立ちます. 最近、膵臓切除後に膵炎患者に移植された (自家) 膵島の数とよく相関することが示されました。 イヌおよびヒト以外の霊長類では、β 細胞の質量 % とよく相関します (Kahn 3 で概説)。 このテストは、アミノ酸アルギニンなどの非グルコース分泌促進物質が、高グルコースレベルによって増強されると、より大きなインスリン応答を生成するという、よく説明されている (Kahn 2008; Larsson & Ahren 1998) 原理に基づいています。ほぼ最大のベータ細胞応答。

GPAIS テストには 5 つの段階があります。

1. 設定。 静脈内カテーテルは、両腕の肘前静脈に挿入されます。 一方のアームはグルコース/アミノ酸の注入に使用され、もう一方のアームは断続的なサンプリングに使用されます。 血中グルコース濃度は、テスト全体を通して定期的な YSI 測定で監視されます。
2. AIRarg (アルギニンに対する急性インスリン反応)。 ベースライン サンプルは、-2 分と -0 分で採取されます。 次いで、塩酸アルギニン（５ｇ）の最大刺激ボーラス用量を４５秒間静脈内注射する。 サンプルは、+2、+3、+4、および +5 分で収集されます。
3. 静脈内グルコースに対する急性インスリン反応（静脈内グルコースAIRglucoseに対する急性インスリン反応の検証されていない尺度）。 次に、10～25分間にわたる高速(900ml/時間)の20%グルコース注入が開始される(総注入量は410mlまで)。 サンプルは、-5、-2 分 (高速注入を開始する前) に収集され、その後、グルコース注入の開始後 10 分間、2 分間隔で収集されます。
4. AIRMAXarg. グルコースレベルが 20mmol/L に達したら (または最大 25 分後)、ベースラインサンプルを繰り返し採取し、グルコース注入を 300ml/hr に下げ、2 回目のアルギニン塩酸塩 (5 g) ボーラスを注入し、最後に + 2 分、+3 分、+4 分、+5 分サンプル。
5. 参加者のグルコースレベルがベースラインに戻ったときのグルコースとインスリンの回復とモニタリング。 参加者の回復を監視し、インスリン感受性の尺度を提供するために、AIRMAXargテストの終了後50分間、グルコースとインスリンのサンプルを10分ごとに収集します。 血糖値は、参加者の血糖値が安全なレベルに戻るまで、定期的な YSI 測定で監視されます。 参加者には、この期間の終わりに軽い昼食が提供されます。

サンプル：すべての時点でインスリンとグルコースが測定されます。 グルカゴンや C-ペプチドなどの潜在的な追加分析のために、予備のアリコートを保存し、-80oC で保存します。

B: 静脈内ブドウ糖負荷試験 (IGTT 別名 IVGTT) - 約。 30 分 根拠。 このテストは、神経ホルモン (インクレチン) および経口ブドウ糖チャレンジの吸収効果を含まない、第 1 段階のインスリン分泌の受け入れられた標準的な測定です。

C: 経口ブドウ糖負荷試験 (OGTT) - 約。 2.5 時間 根拠。 このテストは、経口ブドウ糖チャレンジのインスリン分泌および吸収効果の受け入れられた標準的な測定法です。

D: 糞便エラスターゼ測定のための便サンプル 根拠。 これにより、遺伝子多型が膵内分泌機能に加えて膵外分泌機能に影響を与える可能性があるという仮説が検証されます。

参加者には、検体容器、前払いのパッド入り封筒、輸送用容器、および分析のために糞便サンプルを収集して投稿するための説明書が提供されます。 糞便サンプルの提供は任意であり、研究に含めるために必須ではありません。