Metformin과 Pioglitazone에 대한 모세혈관확장실조증 환자의 반응 (RAMP)

메트포르민은 제2형 진성 당뇨병(T2DM)의 1차 의료 관리로 사용되는 일반적으로 처방되는 약물이지만 다낭성 난소 증후군(PCOS)에 대한 비당뇨병 환자에게도 허가되지 않았습니다. 전 세계적으로 1억 2천만 명이 넘는 사람들이 메트포르민을 처방받고 있습니다. 그럼에도 불구하고 그 작용 메커니즘은 완전히 이해되지 않았습니다. 메트포르민에 대한 내성과 반응은 환자마다 크게 다르며 약물의 약동학 및 역학에 대한 추가 연구의 필요성을 강조합니다.

당뇨병 연구자 팀으로서 우리 그룹은 당뇨병에서 약물 반응의 유전학에 관심을 가져왔습니다. 우리 그룹의 구성원이 수행한 Genome Wide Association 연구는 ATM 유전자를 운반하는 유전자좌를 메트포르민 반응에 대한 잠재적 링크로 강조했습니다. 우리는 이 연결을 임상적으로 조사하기 위해 이 연구를 설계했습니다. 그렇게 함으로써 우리는 모세혈관확장성 운동실조증이라는 상태에서 당뇨병 관리를 안내하기를 희망합니다.

ATM(Ataxia Telangiectasia Mutated)은 DNA 복구에 관여하는 유전자입니다. 이 유전자의 동형접합 열성 돌연변이는 모세혈관확장실조(A-T)를 유발하며, 이는 소뇌 운동실조, 안구 모세혈관확장증 및 림프증식성 암과 관련이 있습니다. A-T의 발병률은 40,000명 중 1명에서 100,000명 중 1명 사이이지만, 이는 혈족 부모와 함께 극적으로 증가합니다. 흥미롭게도 A-T는 인슐린 저항성과도 관련이 있습니다. "지방간"과 당뇨병 모두 이 환자 그룹에서 문서화되었지만 A-T와 이러한 상태 사이의 연관성에 대한 연구는 거의 없습니다. 100명 중 약 1명은 허혈성 심장 질환 및 특정 암의 위험 증가와 관련된 ATM 유전자의 기능 상실 돌연변이 보인자입니다.

마우스 모델에서 ATM 결핍에 대한 여러 연구가 수행되었습니다. Atm -/- 마우스는 초기에 포도당으로 자극된 인슐린 방출에 결함이 있고 나중에 고혈당증과 인슐린 저항성이 발생합니다[1]. Dundee 대학의 McCrimmon 그룹의 미공개 데이터에 따르면 ATM 결핍에 대한 이형접합성 마우스는 공복 혈당이 손상되었지만 메트포르민으로 공복 혈당이 현저하게 개선된 것으로 나타났습니다. ATM 결핍의 마우스 모델을 자세히 설명하는 Cell Reports 논문은 지방이영양증 표현형[2]을 가진 ATM 결핍 마우스의 인슐린 저항성을 보여줍니다. 이 표현형(피하 지방 부족 및 내장 지방 증가)은 메트포르민 및 티아졸리딘디온(TZD) 사용에 의해 약화되었습니다.

A-T 환자와 건강한 개인의 경구 포도당 내성 검사(OGTT) 데이터를 비교한 Dundee 대학의 Pearson 그룹이 발표한 소규모 연구에서 A-T 환자의 인슐린 저항성 증가가 확인되었습니다[3]. 위에서 언급한 바와 같이, 역시 Pearson 그룹이 수행한 게놈 전체 연관 연구는 ATM 위치를 메트포르민 반응에 대한 잠재적인 유전적 연결로 강조합니다[4, 5]. 마우스 모델과 유전자 연구 정보를 통해 이 연구는 이제 이 A-T 환자 그룹의 인슐린 저항성을 평가하고 이들이 인슐린 저항성/당뇨병 치료에 일반적으로 사용되는 약물에 어떻게 반응하는지 이해하는 것을 목표로 합니다.

ATM과 메트포르민 반응 사이의 잠재적인 유전적 연관성을 조사할 것입니다. 지금까지 유전자 연구에서 ATM 결핍이 개인의 메트포르민 반응에 어떤 영향을 미치는지는 불분명합니다. 그들의 반응이 일반 인구보다 크거나 작습니까? 마찬가지로, 이 응답의 크기는 정량화되지 않았습니다. 메트포르민 사용으로 혈당 조절이 현저하게 개선된 A-T 환자에 대한 일화적 보고가 있습니다. 마우스 모델 연구는 이형접합 ATM 결핍 마우스에서 메트포르민에 대한 반응 증가를 나타냈습니다.

이 연구는 또한 TZD에 대한 A-T를 가진 개인의 반응을 조사할 것입니다. A-T 마우스 모델에 대한 연구에서 TZD 피오글리타존에 대한 반응이 입증되었습니다. 참고로, pioglitazone은 비알코올성 지방간 질환(NAFLD)[6, 7]의 치료를 위해 현재 비당뇨병 환자에게 허가 없이 사용되고 있으므로 비당뇨병 코호트에서 사용하기에 안전하다는 것을 알고 있습니다.

이 연구는 A-T를 가진 사람들을 연구하고 일치된 대조군의 반응과 그들의 반응을 비교함으로써 인간의 메트포르민 및 피오글리타존 반응에 대한 ATM 결핍의 영향을 평가할 것입니다.

이 연구는 크로스오버 설계에서 비당뇨병 환자 - 15건(A-T 환자) 대 15건의 연령 및 성별 일치 대조군을 모집합니다. 참가자는 18~30세입니다. 이 연령 그룹은 고전적 A-T를 가진 사람들이 30대까지 생존하는 경우가 거의 없기 때문에 "약한 변형" A-T와 달리 "고전적"인 환자를 모집하는 데 가장 현실적입니다. A-T의 다른 가벼운 형태를 가진 개인을 제외하면 두 코호트 사이에 더 감지 가능한 차이가 제공됩니다. 참가자는 개인 간의 유전 적 차이를 좁히기 때문에 백인 유럽계 혈통이 될 것입니다. 인종적 기원은 또한 개인의 인슐린 저항성에 영향을 미치므로 모든 참가자는 동일한 민족이어야 합니다.

이 연구는 각각 8주 동안 지속되는 2개의 치료 기간으로 구성되며 1주의 휴약 기간으로 구분됩니다. 초기 치료는 메트포르민으로 1일 2회 1000mg으로 적정합니다. 두 번째 치료는 pioglitazone을 1일 1회 30mg으로 적정합니다.

이 연구는 총 약 17주 동안 지속되며 Dundee에 있는 Ninewells 병원의 임상 연구 센터를 세 번 방문합니다. 첫 번째 방문은 1.5일로 가장 길며 나머지 두 방문은 전날 30분 동안의 짧은 준비 방문으로 하루 종일 지속됩니다.

ATM, 당뇨병 및 약물 반응 사이의 관계를 조사하기 위해 여러 가지 방법이 사용됩니다.

• 간접 열량계를 사용한 이중 추적자 혼합 식사 테스트(추적자 연구 SOP 참조)
• MRI(MRI SOP 참조)
• 혈액 및 소변 샘플링(샘플 수집 SOP 참조)
• 지방 생검(지방 생검 SOP 참조)

요약하면, 각 개인은 세 가지 추적자 연구를 하게 됩니다: 기준선에서의 초기 연구; 메트포르민 8주 후 1초; 그리고 TZD, 피오글리타존 8주 후의 최종 추적자 연구. 추적자 연구에는 연구 전날 밤 표준화된 식사와 준비 과정에서 자정부터 금식이 포함됩니다. 연구 전 24시간 동안 알코올을 섭취해서는 안 됩니다. 추적자 연구 당일 각 팔뚝에 하나씩 두 개의 캐뉼라가 삽입됩니다. 8시간 연구 기간 동안 안정한 포도당 추적자[6,6-2H2]를 주입하기 위해 하나의 캐뉼라가 사용될 것입니다. 이 주입 2시간 후 참가자는 [U-13C] 포도당(안정적)이 포함된 혼합 식사를 제공받습니다. 참가자는 [6,6-2H2] 포도당 주입이 계속되는 동안 추가 6시간 동안 관찰됩니다. 추적자 연구 전반에 걸쳐 포도당(추적자 포함), 인슐린, C-펩티드, 글루카곤, 글루카곤 유사 펩티드 1(GLP-1) 및 비에스테르화 지방산(NEFA). 추적자 연구 중에 총 150ml의 혈액을 채취합니다. 소변은 포도당 배설 측정을 위해 추적자 연구 중에 두 단계(식사 전후)로 수집됩니다. 간접 열량계는 연구 동안 기질 활용도를 측정하기 위해 여러 시점에서 20분 에피소드에 대해 사용될 것입니다. 참가자는 가볍고 시스루 바이저가 있는 "후드"를 착용합니다. 이러한 모든 측정을 통해 참가자의 포도당 플럭스를 모델링하고 인슐린 민감도 지수를 계산할 수 있습니다. 두 가지 항고혈당제에 대한 추적자 연구를 반복하면 이러한 지표를 치료 전후에 비교할 수 있습니다.

기준선 방문에서 MRI, 혈액 샘플링 및 지방 생검은 추적자 연구 전 반나절 방문 동안 수행됩니다. 이를 통해 MRI를 사용하여 지방 분포를 평가하고 지방 세포 기능을 평가하고 메트포르민과 피오글리타존에 대한 반응을 평가하기 위한 실험실 기반 연구를 수행하기 위해 지방 조직을 얻을 수 있습니다. "안전 혈액"(즉, 정상적인 신장 기능 및 HbA1c <48mmol/mol을 보장하기 위해)을 위해 혈액 샘플을 채취하지만, A-T 그룹에서 진단을 확인하고 대조군의 보균자 상태를 확인하기 위해 향후 DNA 분석을 위해 혈액 샘플을 채취합니다.

2회 및 3회 방문에는 추적자 연구를 위해 임상 연구 센터(CRC)에서 하루 종일 방문합니다. 추적자 전날, 다음 날 추적자 연구를 준비하기 위해 "안전 혈액"(이 경우 신장 기능을 확인하기 위해)을 얻고 표준화된 식사를 제공하기 위한 짧은 30분의 방문이 필요합니다.

이 연구가 ATM 결핍이 있는 개인이 메트포르민 또는 피오글리타존에 잘 반응하고 개인이 연구 약물 중 하나를 복용하는 동안 인슐린 저항성의 현저한 개선을 보인다는 가설을 임상적으로 확인할 수 있다면, 이 연구는 A-T 및 지방간/인슐린 저항성.

임상 연구와 함께 세포 수준에서 약물 반응을 평가하기 위해 A-T를 가진 개인의 유도 만능 줄기 세포(IPSC) 유래 간세포에서 세포 실험 연구가 수행될 것입니다. 이것은 이미 A-T 환자의 혈액에서 IPSC 유래 간세포를 개발한 케임브리지의 Sanger Institute와의 협력이 될 것입니다. 이 세포는 세포 수준에서 약물 반응 모델을 만드는 데 사용됩니다. 이 세포주는 우리가 모집한 환자로부터 직접 얻은 것이 아니라 A-T의 세포 모델 역할을 합니다. 그러나 유전 및 기타 진행성 유전 질환의 돌연변이(서명) 패턴 조사에 초점을 맞춘 연구인 Sanger Institute에서 운영하는 INSIGNIA 연구에 A-T 그룹에게 헌혈 기회를 제공할 것입니다(INSIGNIA 참조) PIS 및 동의서 양식). 이것은 선택 사항이며 RAMP에 참여한다고 해서 A-T가 있는 사람들이 INSIGNIA에 기여하는 것은 아닙니다.