毛細血管拡張性運動失調症患者のメトホルミンおよびピオグリタゾンに対する反応 (RAMP)

メトホルミンは一般的に処方される薬であり、2 型糖尿病 (T2DM) の第一選択の医学的管理として使用されますが、多嚢胞性卵巣症候群 (PCOS) の非糖尿病患者にも認可されていません。 世界中で 1 億 2000 万人以上がメトホルミンを処方されています。 それにもかかわらず、その作用メカニズムは完全には理解されていません。 メトホルミンの耐性と反応は患者ごとに大きく異なり、薬物の薬物動態とダイナミクスに関するさらなる研究の必要性が強調されています。

糖尿病研究者のチームとして、私たちのグループは糖尿病における薬物応答の遺伝学に関心を持ってきました。 私たちのグループのメンバーによって実施された全ゲノム関連研究では、メトホルミン応答への潜在的なリンクとして、ATM 遺伝子を持つ遺伝子座が強調されました。 この関連性を臨床的に調査するために、この研究を設計しました。 そうすることで、毛細血管拡張性失調症と呼ばれる状態の糖尿病の管理を導くことを願っています.

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) は、DNA 修復に関与する遺伝子です。この遺伝子のホモ接合性劣性突然変異は、小脳性運動失調、眼球毛細血管拡張症、およびリンパ増殖性がんに関連する毛細血管拡張性運動失調症 (A-T) を引き起こします。 A-T の発生率は 40,000 人に 1 人から 100,000 人の生児出生に 1 人ですが、これは血族の両親で劇的に増加します。 興味深いことに、A-T はインスリン抵抗性とも関連しています。 「脂肪肝」と糖尿病の両方がこの患者グループで記録されていますが、A-T とこれらの状態との関連性に関する研究はほとんどありません。 約 100 人に 1 人が、虚血性心疾患や特定のがんのリスク増加に関連する ATM 遺伝子の機能喪失変異のキャリアです。

マウスモデルにおけるATM欠乏症のいくつかの研究が行われています。 Atm -/- マウスは、グルコース刺激によるインスリン放出の初期欠陥を示し、その後高血糖症およびインスリン抵抗性を発症します[1]。 ダンディー大学の McCrimmon Group の未発表データによると、ATM 欠損症のヘテロ接合体マウスは空腹時血糖が低下しているが、メトホルミンによって空腹時血糖が著しく改善されたことが示されている。 ATM欠損症のマウスモデルを詳述したCell Reportsの論文は、脂肪異栄養症の表現型を持つATM欠損マウスのインスリン抵抗性を示しています[2]。 この表現型 (皮下脂肪の不足と内臓脂肪の増加) は、メトホルミンとチアゾリジンジオン (TZD) の使用によって弱められました。

ダンディー大学のピアソン グループが発表した小規模な研究では、A-T 患者と健常者の経口耐糖能試験 (OGTT) のデータを比較し、A-T 患者のインスリン抵抗性の増加が確認されました [3]。 前述のように、同じくピアソン グループによるゲノム全体の関連研究では、ATM 遺伝子座がメトホルミン応答への潜在的な遺伝的リンクとして強調されています [4、5]。 マウスモデルと遺伝子研究からの情報を使用して、この研究は現在、この A-T 患者グループのインスリン抵抗性を評価し、インスリン抵抗性/糖尿病の治療に一般的に使用される薬物にどのように反応するかを理解することを目的としています.

ATM とメトホルミン応答の間の潜在的な遺伝的リンクが調査されます。 これまでのところ、遺伝学的研究から、ATM欠乏症が個人のメトホルミン反応にどのように影響するかは明らかではありません.彼らの反応は一般集団よりも大きいですか、それとも小さいですか? 同様に、この反応の大きさは定量化されていません。 メトホルミンの使用により血糖コントロールが著しく改善された A-T 患者の事例報告があります。 マウスモデル研究では、ヘテロ接合型 ATM 欠損マウスにおけるメトホルミンに対する反応の増加が示されています。

この研究では、TZDに対するA-T患者の反応も調査します。 A-T のマウスモデルの研究では、TZD ピオグリタゾンに対する反応が実証されています。 注目すべきことに、ピオグリタゾンは現在、非アルコール性脂肪肝疾患 (NAFLD) の治療のために非糖尿病患者にライセンスを取得せずに使用されており [6, 7]、したがって、非糖尿病コホートで使用しても安全であることがわかっています。

この研究では、A-T患者を研究し、対応する対照群の反応と比較することにより、ヒトのメトホルミンとピオグリタゾンの反応に対するATM欠損症の影響を評価します。

この研究では、非糖尿病患者 (15 例 (A-T 患者) と 15 例の年齢と性別が一致する対照群) をクロスオーバー デザインで募集します。 参加者は18～30歳です。 この年齢層は、古典型 A-T 患者が 30 代まで生存することはめったにないため、「軽度の変異体」A-T とは対照的に、「古典型」A-T 患者をリクルートするのに最も現実的です。 他の軽度の A-T を持つ個人を除外すると、2 つのコホート間でより検出可能な違いが得られます。 参加者は、個人間の遺伝的差異を狭めるため、白人のヨーロッパ系になります。 民族的起源も個人のインスリン抵抗性に影響を与えるため、すべての参加者は同じ民族性である必要があります。

この研究は、それぞれ8週間続く2つの治療期間で構成され、1週間のウォッシュアウト期間で区切られています。 最初の治療は、メトホルミンを 1 日 2 回 1000mg に漸増するものとします。 2 回目の治療は、ピオグリタゾンを 1 日 1 回 30mg に滴定します。

この研究は合計で約17週間続き、ダンディーのナインウェルズ病院の臨床研究センターへの3回の訪問が含まれます。 最初の訪問は最長で 1.5 日続き、他の 2 回の訪問は丸 1 日続き、前日に 30 分間の短い準備訪問があります。

ATM、糖尿病、および薬物反応の関係を調査するために、複数の方法が使用されます。

• 間接熱量測定によるデュアルトレーサー混合食事テスト（トレーサー研究SOPを参照）
• MRI（MRI SOPを参照）
• 血液と尿のサンプリング（サンプル収集SOPを参照）
• 脂肪生検（脂肪生検のSOPを参照）

要約すると、各個人は 3 つのトレーサー研究を行います。ベースラインでの最初の研究。メトホルミンの8週間後の2番目。 TZD、ピオグリタゾンの8週間後の最終トレーサー研究。 トレーサー研究には、研究前夜の標準化された食事と、準備のための真夜中の絶食が含まれます。 研究の 24 時間前からアルコールを摂取しないでください。 トレーサー研究の日に、各前腕に 1 つずつ、2 つのカニューレが挿入されます。 1本のカニューレを使用して、8時間の研究期間中、安定したグルコーストレーサー[6,6-2H2]を注入します。 この注入の2時間後、参加者は[U-13C]グルコース（安定）を含む混合食事を与えられます。 [6,6-2H2] グルコースの注入を続ける間、参加者をさらに 6 時間観察します。 トレーサー研究を通して、複数の時点で 2 番目のカニューレから血液を採取し、グルコース (トレーサーを含む)、インスリン、C-ペプチド、グルカゴン、グルカゴン様ペプチド 1 (GLP-1) および非エステル化脂肪酸 (NEFA)。 トレーサー調査中に合計150mlの血液が採取されます。 尿は、グルコース排泄の測定のために、トレーサー研究中に 2 段階 (食事の前後) で収集されます。 研究中の基質利用を測定するために、間接熱量測定をいくつかの時点で 20 分間のエピソードに使用します。 これには、参加者が軽量でシースルー バイザーを備えた「フード」を着用することが含まれます。 これらすべての測定により、参加者のグルコース フラックスをモデル化し、インスリン感受性の指標を計算することができます。 2 つの抗高血糖薬に関するトレーサー研究を繰り返すことで、治療中と治療外のこれらの指標の比較が得られます。

ベースラインの訪問では、トレーサー研究の前の半日の訪問中に、MRI、採血、脂肪生検が行われます。 これにより、MRIを使用して脂肪分布を評価し、脂肪組織を取得して、脂肪細胞の機能とメトホルミンおよびピオグリタゾンへの反応を評価するラボベースの研究を実施できます. 血液サンプルは「安全な血液」のために採取されます (すなわち、正常な腎機能と HbA1c <48mmol/mol を確保するため) だけでなく、将来の DNA 分析、A-T グループの診断を確認するため、およびコントロールのキャリア状態をチェックするためにも採取されます。

2 回目と 3 回目の訪問では、トレーサー研究のために臨床研究センター (CRC) で 1 日を過ごします。 トレーサー検査の前日には、翌日のトレーサー検査の準備のために、「安全な血液」（この場合は腎機能をチェックするため）を採取し、標準化された食事を提供するために 30 分の短い訪問が必要です。

この研究で、ATM 欠損症の人がメトホルミンまたはピオグリタゾンのいずれかによく反応し、いずれかの治験薬を服用している間にインスリン抵抗性の顕著な改善が見られるという仮説を臨床的に確認できれば、この研究は患者のケアにおける臨床的意思決定を導くことができます。 A-Tと脂肪肝・インスリン抵抗性。

臨床研究と併せて、細胞レベルでの薬物応答を評価するために、A-T 患者の人工多能性幹細胞 (IPSC) 由来の肝細胞に対して細胞実験研究が実施されます。 これはケンブリッジのサンガー研究所との共同研究であり、AT 患者の血液から IPSC 由来の肝細胞をすでに開発しています。 これらの細胞は、細胞レベルで薬物応答モデルを作成するために使用されます。 これらの細胞株は、募集した患者から直接得たものではありませんが、A-T の細胞モデルとして機能します。 ただし、A-Tグループには、遺伝性およびその他の進行性遺伝病における突然変異（シグネチャ）のパターンの調査に焦点を当てた研究であるサンガー研究所が運営するINSIGNIA研究に献血する機会を提供します（INSIGNIAを参照してくださいPIS および同意書）。 これはオプションであり、RAMP に参加しても、A-T を持つ人が INSIGNIA に貢献することを約束するわけではありません。