Reactie van personen met ataxie-teleangiëctasie op metformine en pioglitazon (RAMP)

Metformine is een veel voorgeschreven medicijn, gebruikt als eerstelijns medische behandeling van diabetes mellitus type 2 (T2DM), maar ook off-license bij niet-diabetici voor polycysteus ovariumsyndroom (PCOS). Wereldwijd krijgen meer dan 120 miljoen mensen metformine voorgeschreven. Desondanks wordt het werkingsmechanisme ervan niet volledig begrepen. Zowel de tolerantie van als de respons op metformine varieert sterk van patiënt tot patiënt, en benadrukt de noodzaak van verder onderzoek naar de farmacokinetiek en dynamiek van het geneesmiddel.

Als een team van diabetesonderzoekers was onze groep geïnteresseerd in de genetica van medicijnrespons bij diabetes. Een genoombrede associatiestudie, uitgevoerd door leden van onze groep, benadrukte de locus die het ATM-gen draagt ​​als een mogelijke link naar de metforminerespons. We hebben deze studie ontworpen om deze link klinisch te onderzoeken. Hiermee hopen we richting te geven aan de behandeling van diabetes bij een aandoening die Ataxia Telangiectasia wordt genoemd.

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) is een gen dat betrokken is bij DNA-herstel - homozygote recessieve mutaties in dit gen veroorzaken Ataxia Telangiectasia (A-T), dat geassocieerd is met cerebellaire ataxie, oculaire telangiëctasie en lymfoproliferatieve kankers. De incidentie van AT ligt tussen 1 op de 40.000 en 1 op de 100.000 levendgeborenen, hoewel dit dramatisch toeneemt bij bloedverwante ouders. Interessant genoeg is A-T ook in verband gebracht met insulineresistentie. Zowel "leververvetting" als diabetes zijn gedocumenteerd bij deze patiëntengroep, maar er is weinig onderzoek gedaan naar het verband tussen A-T en deze aandoeningen. Ongeveer 1 op de 100 mensen is drager van een functieverliesmutatie in het ATM-gen, wat in verband wordt gebracht met een verhoogd risico op ischemische hartaandoeningen en bepaalde vormen van kanker.

Er zijn verschillende onderzoeken uitgevoerd naar ATM-deficiëntie in een muismodel. Atm -/- muizen vertonen een vroeg defect in de door glucose gestimuleerde insulineafgifte en ontwikkelen later hyperglykemie en insulineresistentie[1]. Niet-gepubliceerde gegevens van de McCrimmon Group van de Universiteit van Dundee suggereren dat muizen die heterozygoot zijn voor ATM-deficiëntie een verminderde nuchtere glucose hebben, maar een duidelijke verbetering in nuchtere glucose met metformine vertoonden. Een paper van Cell Reports, waarin een muismodel van ATM-deficiëntie wordt beschreven, toont insulineresistentie aan bij muizen met ATM-deficiëntie, met een lipodystrofisch fenotype [2]. Dit fenotype (gebrek aan onderhuids vet en toegenomen visceraal vet) werd verzwakt door het gebruik van metformine en thiazolidinedion (TZD).

Een kleine studie gepubliceerd door de Pearson-groep van de Universiteit van Dundee, waarin gegevens van orale glucosetolerantietests (OGTT's) bij AT-patiënten werden vergeleken met gezonde personen, bevestigde een verhoogde insulineresistentie bij AT-patiënten [3]. Zoals hierboven vermeld, benadrukt een genoombrede associatiestudie, ook door de Pearson-groep, de ATM-locus als een potentiële genetische link naar metforminerespons [4, 5]. Met de muismodellen en informatie uit genetische studies heeft deze studie nu tot doel de insulineresistentie in deze A-T-patiëntengroep te beoordelen en te begrijpen hoe zij reageren op geneesmiddelen die gewoonlijk worden gebruikt om insulineresistentie/diabetes te behandelen.

De mogelijke genetische link tussen ATM- en metforminerespons zal worden onderzocht. Tot nu toe is het uit de genetische studies onduidelijk hoe ATM-deficiëntie de metforminerespons van een individu beïnvloedt - is hun respons groter of kleiner dan die van de algemene bevolking? Evenzo is de omvang van deze respons niet gekwantificeerd. Er zijn anekdotische meldingen van patiënten met A-T die een duidelijke verbetering van de glykemische controle hebben gehad met het gebruik van metformine. Muismodelstudies hebben een verhoogde respons op metformine aangetoond bij heterozygote ATM-deficiënte muizen.

De studie zal ook de reactie van personen met AT op TZD's onderzoeken. Studies van het muismodel van A-T hebben respons op de TZD-pioglitazon aangetoond. Merk op dat pioglitazon nu off-license wordt gebruikt bij niet-diabetici voor de behandeling van niet-alcoholische leververvetting (NAFLD) [6, 7], daarom weten we dat het veilig is voor gebruik in een niet-diabetisch cohort.

Deze studie zal het effect beoordelen van ATM-deficiëntie op de respons van metformine en pioglitazon bij mensen, door mensen met AT te bestuderen en hun respons te vergelijken met die van een gematchte controlegroep.

Deze studie zal niet-diabetische personen rekruteren - 15 gevallen (mensen met A-T) versus 15 qua leeftijd en geslacht overeenkomende controles - in een cross-overontwerp. De deelnemers zijn tussen de 18 en 30 jaar. Deze leeftijdsgroep is het meest realistisch voor het rekruteren van patiënten met "klassieke", in tegenstelling tot "milde variant" AT, aangezien mensen met klassieke AT zelden de 30 overleven. Uitsluiting van personen met andere mildere vormen van A-T zal zorgen voor een meer detecteerbaar verschil tussen de twee cohorten. Deelnemers zullen van blanke Europese afkomst zijn, omdat dit de genetische verschillen tussen individuen verkleint. Etnische afkomst heeft ook een effect op de insulineresistentie van een individu, daarom moeten alle deelnemers van dezelfde etniciteit zijn.

De studie bestaat uit twee behandelingsperioden van elk acht weken, gescheiden door een wash-outperiode van een week. De eerste behandeling is met metformine, getitreerd tot 1000 mg tweemaal daags. De tweede behandeling bestaat uit pioglitazon getitreerd tot eenmaal daags 30 mg.

De studie zal in totaal ongeveer 17 weken duren en omvat drie bezoeken aan het Clinical Research Center in het ziekenhuis van Ninewells in Dundee. Het eerste bezoek is het langst, duurt 1,5 dag, en de andere twee bezoeken duren een volledige dag met een kort voorbereidend bezoek van 30 minuten de dag ervoor.

Er zullen meerdere methoden worden gebruikt om de relatie tussen ATM, diabetes en medicijnrespons te onderzoeken:

• Dual tracer mixed meal tests met indirecte calorimetrie (zie Tracer Studies SOP)
• MRI (zie SOP MRI)
• Bloed- en urinemonsters (zie SOP Monsterafname)
• Vetbiopsie (zie SOP Vetbiopsie)

Samenvattend zal elk individu drie traceronderzoeken ondergaan: een eerste onderzoek bij baseline; een tweede na acht weken metformine; en een laatste tracerstudie na acht weken van de TZD, pioglitazon. Tracer-onderzoeken omvatten een gestandaardiseerde maaltijd de avond voor het onderzoek en vasten vanaf middernacht ter voorbereiding. Er mag 24 uur voor het onderzoek geen alcohol worden genuttigd. Op de dag van het traceronderzoek worden twee canules ingebracht, één in elke onderarm. Eén canule zal worden gebruikt om een ​​stabiele glucosetracer [6,6-2H2] te infunderen gedurende de acht uur durende studie. Na twee uur van deze infusie krijgt de deelnemer een gemengde maaltijd met [U-13C] glucose (stabiel). De deelnemer wordt nog zes uur geobserveerd, terwijl de [6,6-2H2] glucose-infusie doorgaat. Tijdens het traceronderzoek zal op meerdere tijdstippen bloed uit de tweede canule worden afgenomen om glucose (inclusief de tracers), insuline, C-peptide, glucagon, glucagon-like peptide 1 (GLP-1) en niet-veresterde vetzuren (NEFA's). Tijdens het traceronderzoek wordt in totaal 150 ml bloed afgenomen. Urine wordt tijdens het traceronderzoek in twee fasen verzameld (voor en na de maaltijd) om de glucose-uitscheiding te meten. Indirecte calorimetrie zal gedurende afleveringen van twintig minuten op verschillende tijdstippen worden gebruikt om het substraatgebruik tijdens het onderzoek te meten. Dit houdt in dat de deelnemer een "kap" draagt ​​die licht van gewicht is en een doorzichtig vizier heeft. Al deze metingen stellen ons in staat om glucosefluxen in de deelnemer te modelleren en indices van insulinegevoeligheid te berekenen. Herhaling van de tracerstudies met twee bloedglucoseverlagende middelen zal een vergelijking opleveren van deze indices tijdens en zonder behandeling.

Bij het basisbezoek zullen een MRI, bloedafname en vetbiopsie plaatsvinden tijdens het bezoek van een halve dag voorafgaand aan het traceronderzoek. Dit zal ons in staat stellen de vetverdeling te beoordelen met behulp van MRI en vetweefsel te verkrijgen om laboratoriumonderzoeken uit te voeren om de adipocytenfunctie en respons op metformine en pioglitazon te beoordelen. Er worden bloedmonsters genomen voor "veiligheidsbloed" (d.w.z. om een ​​normale nierfunctie en HbA1c <48 mmol/mol te verzekeren) maar ook voor toekomstige DNA-analyse, om de diagnose in de A-T-groep te bevestigen en om te controleren op dragerschap van de controles.

Bezoeken twee en drie omvatten een volledige dag in het klinisch onderzoekscentrum (CRC) voor een tracerstudie. Op de dag vóór de tracer is een kort bezoek van een half uur nodig om "veiligheidsbloed" te verkrijgen (in dit geval om de nierfunctie te controleren) en om de gestandaardiseerde maaltijd te verstrekken ter voorbereiding op het traceronderzoek de volgende dag.

Als deze studie de hypothese klinisch kan bevestigen dat personen met ATM-deficiëntie goed reageren op metformine of pioglitazon, en individuen een duidelijke verbetering in insulineresistentie vertonen tijdens het gebruik van een van de onderzoeksgeneesmiddelen, zou deze studie de klinische besluitvorming kunnen sturen bij de zorg voor patiënten met A-T en leververvetting / insulineresistentie.

In samenhang met de klinische studies zullen celexperimenten worden uitgevoerd op geïnduceerde pluripotente stamcellen (IPSC) afgeleide hepatocyten van individuen met AT, om de geneesmiddelrespons op cellulair niveau te beoordelen. Dit wordt een samenwerking met het Sanger Institute in Cambridge, waar ze al IPSC-afgeleide hepatocyten hebben ontwikkeld uit het bloed van AT-patiënten. Deze cellen zullen worden gebruikt om een ​​geneesmiddelresponsmodel op cellulair niveau te creëren. Deze cellijnen zijn niet rechtstreeks van onze gerekruteerde patiënten, maar dienen als een cellulair model van A-T. We zullen de A-T-groep echter de kans bieden om bloed te doneren aan de INSIGNIA-studie, geleid door het Sanger Institute, een studie gericht op het onderzoeken van patronen van mutaties (signaturen) in erfelijke en andere progressieve genetische ziekten (zie INSIGNIA PIS en toestemmingsformulieren). Dit is optioneel en deelname aan RAMP verplicht degenen met A-T niet om bij te dragen aan INSIGNIA.