权利要求

타입-2 당뇨병, 내당능 장애, 또는 공복 혈당 장애에 대한 감수성을 검출하기 위한 위억제성 폴리펩티드 진단 시험 {GASTRIC INHIBITORY POLYPEPTIDE DIAGNOSTIC TEST FOR DETECTING SUSCEPTIBILITY TO TYPE-2 DIABETES, IMPAIRED GLUCOSE TOLERANCE, OR IMPAIRED FASTING GLUCOSE}

기술분야

본 발명은 개체가 타입-2 당뇨병, 내당능 장애(impaired glucose tolerance, IGT), 또는 공복 혈당 장애(impaired fasting glucose, IFG) 발병에 대한 감수성을 갖는 지 여부를 결정하기 위한 방법 및 키트에 관한 것이다. 상기 방법 및 키트는 위억제성 폴리펩티드(GIP) 또는 GIP 변이체의 투여에 대한 개체의 반응을 측정하여, 개체가 타입-2 당뇨병, IGT, 또는 IFG를 발병시킬 위험에 있는 지 여부를 결정하는 데 사용된다.

배경기술

미국에서는 약 10,300,000 명이 당뇨병이라는 진단을 받고 있고, 이로부터 더 많은 사람들이 상기 질환을 가지고 있으나 진단되지는 않는 것으로 추측된다. 타입-2 당뇨병은 모든 당뇨병 증례의 약 90 내지 95%를 차지 하는 것으로 여겨진다. 현재, 개체가 타입-2 당뇨병의 발병에 대한 감수성을 가지는 지 여부를 결정하기 위한 신뢰할 만한 진단 시험이 없다.

또한, IGT는 13,400,000명의 미국인이 상기 상태를 가진다고 추정될 만큼 미국 인구에는 일반적이다. IGT는 개체가 당 투여에 대한 내당능은 감소되어 왔으나, 장애의 수준은 명확한 당뇨병의 장애 수준 이하인 상태를 말한다. IGT를 가진 사람은 타입-2 당뇨병 및 다른 질환이 발병할 위험이 커진다. IFG는 IGT와 유사한 상태이다. IFG 또한 미국 및 다른 나라에 만연해 있다. 현재, 개체가 IGT 또는 IFG의 발병에 감수성을 갖는 지 여부를 결정하기 위한 신뢰할 만한 진단 시험이 없다.

신뢰할 만한 진단 시험의 부족에도 불구하고, GIP의 인슐린 분비 효능이 타입-2 당뇨병 환자에서 상당히 감소됨을 보이는 데이타에 근거하여 GIP가 타입-2 당뇨병의 병리에 중요한 역할을 한다고 한동안 알려져 왔다(7). 그러나, 타입-2 당뇨병의 병리에 대한 GIP의 정확한 역활은 불명료한 상태이고, 본 발명 이전에는 GIP와 타입-2 당뇨병, IGT, 또는 IFG의 발병에 대한 개체의 감수성과의 관련성이 발견되지 않았다.

발명의 요약

본 발명은 예를 들어, 개체가 내당능 장애(IGT), 공복 혈당 장애(IFG) 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 대해 감수성을 가지는 지 여부를 결정하기 위한 방법 및 키트에 관한 것이다. 상기 방법은 개체에 GIP 또는 GIP 변이체를 투여하여 개체의 반응을 측정하고, 개체가 IGT, 타입-2 당뇨병 또는 IFG의 발병에 대한 감수성을 가지는 지 여부를 결정하는 것을 포함한다.

도면의 간단한 설명

도 1. GIP(2pmol·㎏ ^-1 ·min ^-1 )의 정맥내 주입에 의한 고혈당증 클램프 실험에 참가한 타입-2 당뇨병 환자의 일등친 21명(◆), 타입-2 당뇨병 환자 10명(○) 및 건강한 대조군 피검자 10명(●)의 당(모세관 측정; a) 및 면역반응성 GIP(b)의 혈장 내 농도. 평균±SEM. P 값: 반복-측정 ANOVA(분산 분석)(A: 피검자/환자 그룹간; B: 시간; AB: 그룹 및 시간과의 상호작용). *: 타입-2 당뇨병 환자에 대한 유의차(significant difference) (p<0.05);

:정상 피검자에 대한 유의차(p<0.05) (스투덴트 t-검정).

도 2. GIP(2pmol·㎏ ^-1 ·min ^-1 )의 정맥내 주입에 의한 고혈당증 클램프 실험에 참가한 타입-2 당뇨병 환자의 일등친 21명(◆), 타입-2 당뇨병 환자 10명(○) 및 건강한 대조군 피검자 10명(●)의 인슐린(a) 및 C-펩티드(b)의 혈장 내 농도. 평균±SEM. P 값: 반복-측정 ANOVA(A: 피검자/환자 그룹간; B: 시간; AB: 그룹 및 시간과의 상호작용). *: 타입-2 당뇨병 환자에 대한 유의차 (p<0.05);

:정상 피검자에 대한 유의차(p<0.05) (스투덴트 t-검정). 오른쪽 패널에, 21명의 일등친의 인슐린(d) 및 C-펩티드(e)의 개개의 혈장 내 농도 및 인슐린 분비 속도(f)가 정상 피검자에 대한 95% 신뢰구간의 상한 및 하한과 관련하여 도시된다(점선).

도 3. 타입-2 당뇨병 환자의 일등친 21명(◆), 타입-2 당뇨병 환자 10명(○) 및 건강한 대조군 피검자 10명(●)의 인슐린(a) 및 C-펩티드(b) 농도 및 인슐린 분비 속도(c)에 대한 15 및 30분("고혈당") 및 75 및 90분("고혈당 및 외인성 GIP")의 시점의 평균값간의 차이(△). P 값: ANOVA(전체 비교) 및 스투덴트 t-검정(개개 그룹의 비교).

도 4. GIP(2pmol·㎏ ^-1 ·min ^-1 )의 정맥내 주입에 의한 고혈당증 클램프 실험에 참가한 타입-2 당뇨병 환자의 일등친 21명(◆), 타입-2 당뇨병 환자 10명(○) 및 건강한 대조군 피검자 10명(●)의 글루카곤의 혈장 농도. 평균±SEM. P 값: 반복-측정 ANOVA(A: 피검자/환자 그룹간; B: 시간; AB: 그룹 및 시간과의 상호작용). *: 타입-2 당뇨병 환자에 대한 유의차 (p<0.05);

:정상 피검자에 대한 유의차(p<0.05) (스투덴트 t-검정).

도 5. GIP(2pmol·㎏ ^-1 ·min ^-1 )의 정맥내 주입에 의한 고혈당증 클램프 실험에 참가한 타입-2 당뇨병 환자의 일등친 21명(◆), 타입-2 당뇨병 환자 10명(○) 및 건강한 대조군 피검자 10명(●)의 프로인슐린의 혈장 농도. 평균±SEM. P 값: 반복-측정 ANOVA(A: 피검자/환자 그룹간; B: 시간; AB: 그룹 및 시간과의 상호작용). *: 타입-2 당뇨병 환자에 대한 유의차 (p<0.05);

:정상 피검자에 대한 유의차(p<0.05) (스투덴트 t-검정).

발명의 상세한 설명

정의

본원에서 "IGT"라고 약칭된 "내당능 장애"는 정상(당대사 장애가 없는 개체)및 명확하거나 "완전한" 당뇨병의 중간 단계를 의미한다. 일례가 되지만 이에 한정되지 않는 기준으로서, 경구 내당능 시험을 사용하는 경우에 내당능 장애는 140㎎/㎗(7.8mmol/l) 내지 199㎎/㎗(11.0mmol/l)사이의 2시간 수치로서 정의된다.

"공복 혈당 장애"는 IGT와 유사한 상태를 의미한다. 일례가 되지만 이에 한정되지 않는 기준으로서, "공복 혈당 장애"는 110㎎/㎗(6.1mmol/l) 내지 125㎎/㎗(6.9mmol/l) 사이의 공복 혈당 농도로서 정의된다.

"타입-2 당뇨병"(인슐린 비의존형 당뇨병 또는 성인 발병형 당뇨병이라고도 함)은 인슐린 내성을 보이고 일반적으로 절대적이 아니라 상대적인 인슐린 결핍을 보이는 개체를 설명하는 데 사용되는 분류이다. 타입-2 당뇨병의 정확한 원인은 규명되지 않았다. 개체가 타입-2 당뇨병을 가지는 지 여부를 결정하기 위한 일례가 되지만 이에 한정되지 않는 기준으로서, (1) 126㎎/㎗ 이상의 공복 혈당 수치의 확인, (2) 당뇨병 증상이 있는 경우에 200㎎/㎗ 이상의 확인된 비공복 혈당 수치의 확인, (3) 경구 내당능 시험을 한 경우에(세계 보건 기구 기준에 따라 물 중에 용해된 무수 당 75g을 투여하고 2 시간 후에 혈당 농도를 측정), 200㎎/㎗ 이상의 당 수치의 확인 중 하나 이상이 포함된다.

IGT, IFG 및 타입-2 당뇨병에 대한 상기 일례가 되는 진단 기준은, "Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus"에 의해 1997년에 제안된 것이다. 문헌(Extert commitee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus, Diabetes Care 20:1183, 1997)을 참조할 수 있다. 그러나, IGT, IFG 및 타입-2 당뇨병을 진단하기 위한 기준은 공공 기관에 의하여 정해지고 시간에 따라 또한 기관에 따라 달라질 수 있다. 상기 차이에도 불구하고, 본원에서 사용된 IGT, IFG 및 타입-2 당뇨병은 넓게 해석되고, 당 기술분야에서 사용된 다양한 분류 기준을 포함한다.

"IGT, IFG 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 대한 감수성"은 상기 상태의 하나 이상이 발병할 위험에 있는 것을 의미한다. 이는 소정 개체가 본 발명의 방법 또는 키트를 통해 상기 질환의 발병에 감수성을 가지고 있다고 결정될 지라도, 실제로 개체에는 어떤 상태도 발병되지 않을 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 본 발명은 이미 상기 질환의 발병의 위험 인자를 하나 이상 보이는 개체를 평가하는 데도 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 바람직한 구체예에서, 본 발명의 방법은 타입-2 당뇨병 환자의 일등친(first-degree relative)인 개체에 적용된다. 상기 경우에, 개체는 역학적 견지에서 이미 높은 위험 분류에 속한다. 그러나, 본 발명 이전에는 높은 위험 분류에 속하는 특정 개체에게 IGT, IFG 또는 타입-2 당뇨병이 발병될 지 여부를 보다 확실하게 예측할 수 있는 방법이 없었다. 본 발명은 상기 예측 진단 수단을 제공한다.

본원에서 "GIP"라고 약칭되는 "위억제성 폴리펩티드"(이는 당-의존성 인슐린 분비 호르몬으로 공지됨)은 소화관 상부 세포, 특히 십이지장 및 인접한 공장의 세포로부터 합성되고 분비되는 인슐린 분비 호르몬이다. GIP는 부분적으로 "인크레틴 효과", 즉 정맥내 당 투여가 아닌 경구 당 투여 후의 인슐린 분비의 증가의 원인이 되기 때문에 인크레틴이라고 칭한다. 바람직한 구체예에서, 사용된 GIP는 하기 인간 GIP의 아미노산 서열을 가지는 합성 인간 GIP이다:

그러나, 본 발명은 재조합에 의한 것인지 또는 합성에 의한 것인지에 관계 없이 재조합 인간 GIP 및 다른 종으로부터 유래된 GIP를 사용하는 것을 포함한다. 또한, 본 발명은 GIP의 생물학적 활성 변이체를 포함한다. 상기 문맥의 "생물학적 활성"은 GIP 생물학적 활성을 가지는 것을 의미하지만, 변이체의 활성은 천연 GIP보다 효능이 크거나 작을 수 있다고 이해된다. GIP 생물학적 활성은 당업자에게 널리 공지된 바와 같이 시험관내 및 생체내 동물 모델 및 인간 연구에 의해 결정될 수 있다. 펩티드, 펩티드 미메틱 또는 GIP 수용체에 결합하거나 GIP 수용체 및 이의 2차 메신저 캐스케이드에 결합하거나 이를 활성화하는 다른 분자의 임의의 분자가 GIP 변이체로서 포함된다. GIP 수용체는 당 기술분야에서 특성이 규명되어 있다. 예를 들어, 문헌(Gremlich et al., Diabetes 44: 1202, 1995)을 참조할 수 있다. 화학물질 또는 펩티드가 GIP 수용체와 결합하거나 이를 활성화하는지 여부를 결정하는 방법은 당업자에게 공지되어 있고, 바람직하게는 조합 화학 물질 라이브러리 및 고성능 스크리닝 기술의 도움으로 수행된다. 또한, 본원에 정의된 GIP 또는 GIP 변이체를 발현하는 폴리뉴클레오티드가 본 발명에 포함된다.

또한, 하나 이상의 아미노산 치환, 부가 또는 결실을 함유하는 GIP 펩티드가 본 발명에 포함된다. 일 구체예에서, 치환, 결실 또는 부가의 수는 30개 아미노산 이하, 25개 아미노산 이하, 20개 아미노산 이하, 15개 아미노산 이하, 10개 아미노산 이하, 5개 아미노산 이하 또는 이들 수 사이의 임의의 정수이다. 본 발명의 일 면에서, 치환은 하나 이상의 보존적인 치환을 포함한다. "보존적인" 치환은 아미노산 잔기를 유사한 생물학적 활성을 갖는 다른 잔기로 대체하는 것을 의미한다.보존적인 치환의 예로는, 하나의 소수성 잔기 예를 들어, 이소루신, 발린, 루신 또는 메티오닌의 다른 소수성 잔기로의 치환, 또는 하나의 극성 잔기의 다른 극성 잔기로의 치환 예를 들어, 아르기닌을 라이신으로, 글루탐산을 아스파르트산으로 또는 글루타민을 아스파라긴으로 치환하는 것 등을 포함한다. 하기 표는 보존적인 아미노산 치환의 예를 기술하나 이에 한정되지는 않는다.

GIP 변이체의 구체예는, 19 내지 30의 아미노산 서열내에 1 내지 5개 또는그 이상의 아미노산 치환, 결실 또는 부가가 이루어진, SEQ ID NO: 1의 19 내지 30의 아미노산을 포함하는 폴리펩티드이다(참고 문헌: Morrow et al., Canada J. Physiol Pharmacol. 74: 65, 1996). 또한, GIP 변이체는 화학적으로 유도되거나 변경된 상기 펩티드, 예를 들어 인공 아미노산 잔기(예: 타우린 잔기, 베타 및 감마 아미노산 잔기 및 D-아미노산 잔기)를 가지는 펩티드, C-말단 작용기가 개질된 펩티드 예를 들어, 아미드, 에스테르, 및 C-말단 케톤으로 개질된 펩티드 및 아실화된 아민, 쉬프 염기(schiff base) 또는 예를 들어 아미노산 피로글루탐산에서 관찰되는 것과 같은 고리화와 같이, N-말단 작용기가 개질된 펩티드를 포함한다.

또한, 본 발명에는 (1) SEQ ID NO: 1, (2) 이들의 절단된 서열(truncated sequence), 및 (3) SEQ ID NO: 1의 아미노산 19 내지 30과 50% 초과의 서열 동일성을 가지고, 바람직하게는 90% 초과의 서열 동일성을 가지는 펩티드 서열이 포함된다. 본원에서 사용된 서열 동일성은 당 기술분야에 널리 공지된 표준 알고리즘을 사용하여 두 분자를 비교한 것에 의한다. 본 발명의 서열 동일성을 계산하기 위한 바람직한 알고리즘은 스미스-워터맨 알고리즘(Smith-Waterman algorithm)이고, 여기서 SEQ ID NO: 1이 전체 길이에 대한 폴리뉴클레오티드 상동성의 동일성에 대한 백분율을 규명하기 위한 참조 서열로서 사용된다. 일치, 불일치 및 삽입 또는 결손에 대한 파라미터 값은, 일부 파라미터 값이 다른 것들보다 생물학적으로 더 현실적인 결과를 보이는 것으로 밝혀졌다 하더라도 임의로 선택된다. 스미스 워터맨 알고리즘을 위한 하나의 바람직한 파라미터 값의 세트는 일치된 잔기에 대해서는 1의 값을, 불일치된 잔기(단일 뉴클레오티드 또는 단일 아미노산임)에 대해서는 -1/3을 사용하는 "최대 유사성 시그먼트(maximum similarity segment)" 접근법에 설명된다(참고 문헌: Waterman, Bulletin of Mathematical Biology 46: 473-500, 1984). 삽입 및 결손 (indels), x는 X _k = 1 + k/3와 같이 가중치를 주고, 여기서 k는 소정의 삽입 또는 결손(Id.)된 잔기의 수이다.

예를 들어, 18개의 아미노산 치환 및 3개의 아미노산의 삽입의 경우를 제외하고, SEQ ID NO: 1의 42개의 아미노산 잔기 서열과 동일한 서열은 하기 식에 의해서 동일성 백분율을 구할 수 있다:

[(1×42 일치) - (1/3 ×18 불일치) - (1 + 3/3 indels)]/42 = 81% 동일성

"타입-2 당뇨병, IFG, 또는 IGT의 발병에 대한 감수성의 하나 이상의 소인을 보이는 것"은 상기 질환 중 하나 또는 둘에 대한 역학적인 위험 인자를 의미한다. 상기 위험 인자는 노령, 특히 45세 이상, 비만, 당뇨병의 가족력, 특히 하나 이상의 타입-2 당뇨병 환자의 일등친인 개체, 유전형, 임신중 당뇨병 전력, 신체적 무활동 및 인종/민족(아프리카계 아메리칸, 히스패닉/라티노 아메리칸, 아메리카계 인디안 및 일부 아시아계 아메리칸 및 태평양 섬 나라 사람들은 특히 상기 질환이 발병될 위험이 크다)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 또한, IGT 및 IFG는 이들 자체가 타입-2 당뇨병의 발병에 대한 위험 인자이다.

본원에서 사용된 "폴리펩티드"는 하나 이상의 펩티드 결합에 의해 결합된 둘 이상의 아미노산을 의미한다.

"약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제"는 예를 들어, 식염수, 완충 식염수, 덱스트로오스, 물, 글리세롤, 에탄올, 락토오스, 인산염, 만니톨, 아르기닌, 트레할로스 및 이들의 배합물을 포함하고, 펩티드 또는 변이체의 생물학적 활성을 증가시키거나 연장시키기 위하여 GIP 또는 이의 생물학적 활성 변이체의 생체내 반감기를 증강시키는 제제를 추가로 포함한다. 예를 들어, 분자 또는 화학적 부분은 GIP 또는 이의 생물학적 활성 변이체에 공유결합에 의하여 연결될 수 있거나; 증강 제제가 GIP, 또는 이의 생물학적 활성 변이체와 동시에 투여될 수 있다.

바람직한 구체예의 상세한 설명

본 발명은 개체가 타입-2 당뇨병, IGT, 또는 IFG의 발병에 감수성을 가지는 지 여부를 결정하기 위하여 GIP 또는 GIP 변이체를 사용하는 방법 및 키트에 관한 것이다.

본 발명은, (ⅰ) 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제와 배합되거나 배합되지 않은, 위억제성 폴리펩티드(GIP) 및 생물학적 활성을 갖는 GIP 변이체 또는 이들의 임의의 배합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 폴리펩티드를 하나 이상의 개체에 투여하고;

(ⅱ) 투여에 대한 개체의 반응을 평가하고;

(ⅲ) 반응을 상수와 비교하고;

(ⅳ) 개체가 IGT, IFG 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 감수성을 가지는지 여부를 (ⅲ)의 비교로부터 결정하는 것을 포함하여, 개체가 내당능 장애(IGT), 공복 혈당 장애(IFG) 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 감수성을 가지는 지 여부를 결정하기 위한 방법을 포함한다.

상기 방법은, 개체가 타입-2 당뇨병, IGT 또는 IFG의 발병에 대한 위험 범주내에 속하는 것으로 간주되지 않는 경우에도 임의의 개체를 시험하는데 적용될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 상기 방법은 상기 질환의 발병에 대한 위험에 있는 이들, 즉 타입-2 당뇨병, IGT 또는 IFG의 발병에 대한 감수성의 하나 이상의 소인을 보이는 개체에 보다 선택적으로 적용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 예를 들어, 타입-2 당뇨병, IGT 또는 IFG를 가지는 하나 이상의 개체의 혈친; 45세 이상인 개체; 비만인 개체, 또는 IGT 또는 IFG를 이미 가지는 개체(타입-2 당뇨병의 발병의 위험을 진단하는 것과 관련)에게 상기 방법을 적용하는 것을 포함한다.

상기 방법은 영양물을 투여하는 단계를 추가하거나 또는 이 단계 없이 사용될 수 있다. 간단하고 상업적으로 유리한 형태로, 상기 방법은 간단하게 단일 용량의 GIP 또는 GIP 변이체를 투여하고, 다음에 혈액을 채취하여 GIP 또는 GIP 변이체에 대한 반응을 평가하는 것을 포함한다. 상기 구체예에서 영양물을 투여할 필요가 없다.

영양물을 투여하는 추가의 구체예에서, 간단하고 상업적으로 유리한 형태에서, 영양물은 내당능 시험과 유사하게 식사의 형태일 수 있거나 정맥내로 또는 다른 방법으로 투여될 수 있다. 영양물이 투여될 경우에, 영양물은 바람직하게는 평가 단계 전에 투여된다. 영양물이 투여될 때, 바람직한 영양물은 글루코오스이다. 그러나, 탄수화물, 아미노산, 지질, 모노글리세리드, 디글리세리드, 트리글리세리드, 지방산 또는 이들의 배합물을 포함하는 다른 영양물이 사용될 수 있다. 본 방법에 유용한 탄수화물 영양물은 6탄당 또는 5탄당을 포함하고, 이들의 특정 예로는상기 언급된 글루코오스, 덱스트로스, 프룩토오스, 갈락토오스, 자일리톨, 만니톨, 및 소르비톨 또는 이들의 임의의 배합물이 있다. 또한, 영양물은 탄수화물 유도체인 피루베이트 및 락테이트와 같은 영양물 유도체를 포함한다. 또한, 영양물은 영양물 대사 경로의 중간체를 포함한다. 예를 들어, 피루브산은 탄수화물 대사의 중간체이다.

상기 방법에서, GIP 또는 GIP 변이체 및 영양물의 투여의 바람직한 경로는 동시 또는 이시에 정맥내 주입하는 것이다. 그러나, GIP 또는 GIP 변이체 및 영양물은 경구, 장내, 비경구, 또는 당업자가 알고 있는 다른 방법으로 투여될 수 있다.

상기 방법에서, GIP 또는 GIP 변이체가 단독으로 또는 영양물과 함께 투여된 경우 이에 대한 개체의 반응을 평가하는 바람직한 방법은 인슐린, C-펩티드, 당의 혈장 내 수준 또는 인슐린 분비의 수준, 인슐린 분비 속도 또는 이들의 임의의 조합을 평가하는 것이다. 본원에서 사용된 "인슐린 반응"은 GIP 또는 GIP 변이체가 투여된 개체의 인슐린 수준을 의미한다. 본원에서 사용된 "C-펩티드 반응"은 GIP 또는 GIP 변이체가 투여된 개체의 C-펩티드 수준을 의미한다. 본원에서 사용된 "당 반응(glucose response)"은 GIP 또는 GIP 변이체가 투여된 개체의 당 수준을 의미한다. 상기 평가는 선택적으로 평가 단계 전, 후 또는 평가 단계 동안 수행된다. 일 구체예에서, 하나 이상의 상기 수준은 투여에 대한 반응을 의미하는 수준의 차이를 평가하기 위하여 투여 전 및 투여 후에 평가된다. 혈장 또는 다른 곳의 상기 수준을 평가하는 방법은 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들어, 인슐린의 경우에, 문헌[Andersen et al., "Enzyme immunoassay of intact insulin in serum and plasma", Clinical Chemistry 39: 578-582, 1993(인슐린 수준); Heding, LG, "Specific and direct radioimmunoassay for human C-peptide in serum", Diabetologia 11: 547-548, 1975(C-펩티드); Kjems et al., "Validation of methods for measurement of insulin secretion in humans in vivo", Diabetes 49: 580-588, 2000(인슐린 분비 속도)]을 참조할 수 있다. 바람직한 상업적으로 유리한 구체예에서, 인슐린 수준이 평가된다. 이것은 말초혈 인슐린 수준을 평가하기 위한 방사선 면역 및 ELISA 시험이 널리 이용되고 값싸기 때문에 상업적으로 유리하다.

혈장 수준은 GIP 또는 GIP 변이체의 투여 후에, 바람직하게는 투여 후 50 내지 60분 이내에, 보다 바람직하게는 투여 후 약 15분 내에 평가된다. 바람직한 구체예에서, 카테터가 개체에 장착되고, GIP 또는 GIP 변이체가 카테터를 통해 투여되며, 다음에 동일한 카테터를 통해 혈액이 채취되고, 선택적으로 카테터를 중간에 적절하게 플러싱(flushing)한다.

상기 방법에서, 상기에 기술된 투여에 대한 반응은 "상수"와 비교된다. 상수는, 상기에 기술된 투여에 대한 반응이 정상 개체, 예를 들어 정상의, 감소되지 않은 GIP 반응을 보이는 개체와 상당히 다른 지를 결정하는 데 사용되는 값이다. 간단한 형태로, 상수는 GIP 또는 GIP 변이체 및 당의 투여 후에 C-펩티드 또는 인슐린의 수준이 감소되고, 당 수준이 증가된 개체의 집단의 반응의 산술 평균이다. 상수는 물론, 당업자가 알고 있는 수학적 상식에서 보다 더 복잡할 수 있다. 또한, 상수는 개체의 특정 하위 집단의 결과에 근거할 수 있다는 점에서 보다 더 복잡할 수 있으며, 여기서 하위 집단은 시험 개체 또는 개체들을 위한 보다 정확한 기준을 제공하기 위하여 선택된다. 바람직한 구체예에서, 상수는 미리 결정된다, 즉 상기 기술된 방법의 투여 전에 계산되었다는 것을 의미한다.

상기 방법에서, "결정 단계"는 시험된 개체 또는 개체들의 반응과 상수의 비교, 시험된 개체 또는 개체들이 IGT, IFG 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 감수성을 가지는 지 여부의 비교에 근거한 결정을 포함한다. 간단한 형태로, 시험된 개체 또는 개체들의 반응 및 상수간의 수학적 차이가 계산되고, 이 양이 제 2 상수와 비교된다. 제 2 상수는 수 또는 수의 범위를 나타내고, 상기 수학적 차이가 제 2 상수의 수에 해당하거나, 제 2 상수의 범위에 해당하는 경우에 시험된 개체 또는 개체들은 IGT, IFG 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 감수성을 가지는 것으로 결정된다. 바람직한 구체예에서, 제 2 상수는 미리 결정된다, 즉 제 2 상수는 상기 기술된 방법의 투여 전에 계산되었다는 것을 의미한다.

바람직한 구체예에서, 결정 수단은 결정 단계를 수행하는 데 사용된다. 결정 수단의 예에는 상기 기술된 계산을 하거나 표, 차트를 만들도록 프로그래밍된 컴퓨터 또는 적합한 제 1 상수 및 제 2 상수를 신속하게 선택하거나 상기 기술된 계산을 하기 위하여 사용될 수 있는 다른 유사한 장치가 포함된다. 또한, 컴퓨터 계산은 상기 계산을 하기 위한 적합한 데이타베이스를 포함하는 인터넷 사이트 또는 유사한 베뉴(venue)상에서 행해질 수 있다. 바람직한 구체예에서, 연령, 성별, 민족, 체중, 유전형 및 다른 인자에 의해 분류된 데이타베이스가 사용되고, 각 집단에 대한, 적합한 범위를 포함하는 상수는 시험된 개체의 특성에 따라 선택될 수 있다.

본 발명은, 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제와 배합되거나 배합되지 않은, 위억제성 폴리펩티드(GIP) 및 생물학적 활성을 갖는 GIP 변이체 또는 이들의 임의의 배합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 폴리펩티드, 및 개체가 IGT, IFG, 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 대한 감수성을 갖는 지 여부를 결정하는 하나 이상의 수단을 포함하는, 개체가 IGT, IFG, 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 감수성을 갖는 지 여부를 결정하기 위한 키트를 포함한다.

용어 "키트"는 하나 이상의 컨테이너 또는 키트의 내용물을 수용하는 데 사용되는 하나 이상의 팩키지 물질을 의미한다. 바람직하게는 컨테이너 또는 팩키지 물질은 무균의 오염물 제거 환경을 제공하고, 바람직하게는 키트는 상기 기술된 방법을 수행하기 위하여 키트의 내용물을 사용하는 방법을 지시하는 하나 이상의 지시물을 포함한다.

추가의 구체예에서, 키트는 (1) 분말 형태, 예를 들어 식염수에 타서 액상으로 될 수 있도록 동결건조된 분말 형태, 또는 (2) 액체 형태의 GIP 또는 GIP 변이체, 또는 이들의 배합물을 함유한 하나 이상의 시린지(syringe)를 포함한다. 상기 키트는 영양물을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 키트가 영양물을 포함하는 구체예에서 키트는 하나 이상의 영양물, 바람직하게는 글루코오스를, (1) 분말 형태, 예를 들어 식염수에 타서 액상으로 될 수 있도록 동결건조된 분말 형태, 또는 (2) 적합하고 안정한 액체 형태로 함유하는 시린지를 하나 이상 포함한다.

추가의 구체예에서, 정맥내 라인은 손 또는 개체의 다른 위치에 장착되고, 영양물이 투여될 경우에 글루코오스 또는 다른 영양물 시린지를 정맥내 라인내로 주사해 넣고 다음에 GIP 또는 GIP 변이체 시린지를 라인내로 주사해 넣는다. 적합한 시간 간격을 두고 정맥내 라인으로부터 채혈하여 C-펩티드, 인슐린 또는 당 수준을 수득한다. C-펩티드, 인슐린 또는 당의 수준은 개체가 IGT, IFG 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 감수성을 가지는 지를 결정하기 위하여 상기 기술된 바와 같이 구한다.

키트는 개체가 IGT, IFG 또는 타입-2 당뇨병의 발병에 감수성을 가지는 지를 결정하기 위한 하나 이상의 수단을 추가로 포함한다. 상기 기술된 수단은 차트 또는 표 또는 상기 기술된 적합한 제 1 상수 및 제 2 상수를 신속하게 선택하거나 상기 기술된 계산을 하기 위하여 사용될 수 있는 다른 유사한 장치를 포함한다. 또한, 상기 수단은 계산을 수행하기 위한 소프트웨어 또는 데이타베이스 또는 다른 유사한 전자적 수단을 포함한다. 또한, 키트는 상기 기술된 계산을 수행하기 위하여 사용자가 상기 기술된 인터넷 사이트 또는 다른 적합한 베뉴에 로그 온(log on)할 수 있도록 하는 패스워드 또는 다른 유사한 코드를 포함한다.

하기 실시예는 실례가 되나 이에 한정되지 않는 것으로 이해된다.

연구 프로토콜

연구 프로토콜은 연구 이전에 1998년 4월에 보흠에 소재한 루르 대학(Ruhr-university)의 의료 연구진의 윤리 위원회에 의해 승인되었다(등록 번호 1114).모든 참가자로부터 동의서를 받았다.

피검자

10명의 대조군 피검자, 10명의 타입-2 환자 및 21명의 타입-2 당뇨병 환자의 일등친을 연구하였다. 피검자/환자 특성을 표 1에 도시하였다. 성별, 비만 및 연령에 따라 그룹을 일치시켰다. 비당뇨병 환자에 대해 공복 상태 및 당을 섭취한지 120분 후의 모세관 당의 측정과 함께 경구 내당능 시험(75g, Boebringer OGT, Roche Diagnostics, Mannheim, Germany)을 하였다. 당뇨병을 가진 피검자 한명을 친척군으로부터 제외하였다. 건강한 대조군 피검자에서 타입-2 당뇨병을 가진 임의의 제 1 또는 제 2 등친을 병력조사에 의해 제외하였다.

모든 참석자로부터, 표준 혈액학 및 임상 화학 파라미터의 측정을 위하여 공복 상태에서 혈액을 채취하였다. 알부민, 단백질 및 크레아틴의 측정을 위하여 단회뇨를 표준 방법에 의하여 샘플링하였다. 빈혈(헤모글로빈<12g/㎗), 간 효소(ALAT, ASAT, AP, γ-GT) 활성의 각 정상값의 두배 이상 증가, 또는 크레아틴 농도의 상승(> 1.5㎎/㎗)은 제외하였다. 한명의 여성 일등친은 상승된 γ-GT 활성(90U/l, 정상<28U/l)을 가졌고 이는 담석증에 의해 유발된 것으로 보였다. 신체 질량 지수(body mass index) 및 허리 대 히프 비율을 각각 계산하기 위하여 각각 신장 및 체중을 측정하고 허리 및 히프 둘레를 측정하였다(표 1). 혈압은 리바-로시(Riva-Rocci) 방법에 따라 결정하였다.

5명의 타입-2 당뇨병 환자를 규정식만으로 처방하고, 5명의 환자들에게 경구용 당뇨병 치료제(1명의 환자에게 글리벤클라미드, 3.5㎎/d, 3명의 환자에게 아카르보스 150㎎/d, 1명의 환자에게 1700㎎/d)를 투여하였다. 상기 환자 중 어느 누구도 인슐린 치료를 받지 않았다. 상기 환자들에서, 일반적인 당뇨병 치료제 사용을 연구 하루전에 중단하였다.

연구 설계

모든 참석자들을 둘 또는 세 경우에 대해서 연구하였다:

(a) 스크리닝 방문에서, 공복 상태의 경구 내당능이 알려지지 않은 모든 피검자에서 경구 내당능 검정을 수행하고, 실험 파라미터를 스크리닝하였다. 피검자가 포함 기준을 만족시키는 경우에 2차 검정을 위해 이들을 소집하였다.

(b) 7.8 mmol/ℓ(140㎎/㎗)의 정상(steady) 모세관 혈당 농도를 목적으로 하는 고혈당 클램프 검정을 40% 글루코오스를 볼루스(bolus)로서 주사함에 의해 시작하고, 매 5분마다 수행된 당 측정에 근거하여 적절하게 글루코오스(20% 수용액, 중량/부피)을 주입하여 유지하였다. 30 내지 90분에 위억제성 폴리펩티드(당-의존성 인슐린 분비 펩티드; GIP)를 2.0pmol·㎏ ^-1 ·min ^-1 의 주입 속도로 정맥내로 투여하였다.

(c) 6명의 피검자(5명의 건강한 대조군 및 1명의 일등친)를 계속된 고혈당증 단독에 대한 인슐린 분비 반응을 판단하기 위하여 3차 실험(GIP대신에 플라시보의 투여에 의한 고혈당 클램프 실험)에 참석시켰다.

펩티드

합성 GIP를 폴리펩티드 라보라토리스 게엠바하(Polypeptide LaboratoriesGmbH, Wolfenbuttel, Germany)에서 구입하였다. 로트 넘버(약제학적 등급)은 C-0229이고, 펩티드 순량은 80.3%였다. 펩티드를 0.9 % NaCl/1% 인간 혈청 알부민(HSA Bering, 염 부족, Marburg, Germany) 중에 용해하고, 종래 기술된 바와 같이 -28℃에서 냉동 보관한다. HPLC 프로파일(제조자에 의해 제공됨)은 제제가 99% 초과의 순도를 가짐을 나타낸다(단일 피크가 적합한 기준물질과 함께 용출됨). 시료를 박테리아 증식(표준 증식 기술) 및 발열성 물질(Laboratory Dr. Balfanz, Munster, Germany)에 대하여 분석하였다. 박테리아 오염이 검출되지 않았다. GIP 저장 용액으로부터 취한 시료의 내독소 농도는 1:61 EU/㎖이었다.

실험 절차

하루 밤 공복후 아침에, 상승된 상체에 대한 실험 내내 반듯이 드러누운 자세로 상체를 약 30°로 들어올린 채로 검정을 수행하였다. 2개의 전완 정맥을 테프론 캐눌라(cannula)(Moskito 123, 18 규격, Vygon, Aschen, Cermany)로 천자하고 0.9% NaCl을 사용하여 개방된 상태를 유지하였다(각각 혈액 채취 및 글루코오스 및 GIP 투여용). 양 귓불을 Finalgon ^® (노니바미드 4㎎/g, 니코복실 25㎎/g)를 사용하여 충혈시켰다.

기초혈액 표본을 -15 및 0분에 채취한 후에, 40% 글루코오스(수용액, 중량/부피) 볼루스를 0분에 투여하여 모세관 당 농도를 7.8mmol/ℓ로 상승시켰다. 투여량은 공복시 혈당 농도 및 체중에 근거하였다. 다음에, 글루코오스 20%(수용액, 중량/부피)의 정맥내 주입을 시작하고, 모세관 혈당 농도를 약 7.8mmol/ℓ로 조절할 수 있는 속도로 유지하였다(도 1a). 30분 후에, 인간 합성 GIP의 주입(2.0pmol·㎏ ^-1 ·min ^-1 )을 시작하여 60분동안 유지하였다(속도: 20㎖/h, Perfusor secura, Braun Melsungen, Germany; 1% 인간 혈청 알부민을 함유한 0.9% NaCl 중에 희석). 5분 간격으로, 귀불로부터 채취된 모세관 시료 100㎕중의 혈당을 측정하였다. 글루코오스 주입 속도 및 이를 변경하는 시점을 주입된 글루코오스의 양을 계산하기 위하여 기록하였다.

혈액 표본

혈액을 EDTA 및 아프로티닌(Trasylol ^® ; 20,000KIU/㎖, 10㎖ 혈액 당 200㎕; Bayer AG, Leverkusen, Germany)를 함유한 냉각된 튜브로 채취하여 얼음중에 유지하였다. 시료(약 100㎕)를 당의 즉각적인 측정을 위하여 NaF(Microvette CB 300; Sarstedt, Numbrecht, Germany) 중에 저장하였다. 4℃에서 원심분리한 후에, 호르몬 분석을 위해 혈장을 -28℃에서 냉동상태로 보관하였다.

실험용 측정

당 분석기 2(Beckman Instruments, Munich, Germany)로 글루코오스 옥시다제 방법을 사용하여 당을 측정하였다. 인슐린 미세입자 효소 면역검정법(MEIA)(IMx Insulin, Abbott Laboratories, Wiesbaden, Germany)을 사용하여 인슐린을 사용하여 측정하였다. 집단내 검정 변동 계수(intra-assay coefficient of variation)는 약 4%였다. DRG 인스트루먼트 게엠바하(Marburg, Germany)사의 C-펩티드-항체-코팅된 미량역가 웰(C-peptide MTPL EIA)을 사용하여 C-펩티드를 측정하였다. 집단내 검정 변동 계수는 약 6%였다. 인간 인슐린 및 C-펩티드를 기준 물질로 사용하였다.

시판된 ELISA(DAKO Diagnostics Ltd., Cambrigeshire, UK)를 사용하여 프로인슐린을 측정하였다. 또한, 상기 검정은 분리된(65,66) 프로인슐린(100%) 및 분리된(31,32) 프로인슐린(100%)과 교차 반응한다. 검출 한계는 0.2pmol/ℓ미만이었다. 집단내 검정 변동 계수는 3.2 내지 5.7%였고, 집단간 검정 변동 계수(inter-assay coefficient of variation)는 3.6 내지 6.0%였다.

트레이서(tracer) 제조를 위하여 기준 물질로서 항혈청 R 65(최종 희석률 1:150000) 및 합성 인간 GIP를 사용하여 종래에 기술된 바와 같이 IR-GIP를 측정하였다(26). 실험에 의한 검출 한계는 1pmol/ℓ미만이었다. 항혈청 R 65는 GIP 분자의 중간 지점과 결합한다.

집단내 검정 변동 계수는 약 8%였고, 집단간 검정 변동 계수는 6% 미만이었다.

IR-글루카곤을 종래 기술된 바와 같이(27), 에탄올-추출 혈장 중의 돼지 항체 4305를 사용하여 측정하였다.

계산

인슐린-저항성 및 B-세포 기능을 HOMA-모델에 따라 계산하였다(28).

인슐린 분비 속도의 계산을, 로만 호보르카 박사(Roman Hovorka, Centre for Measurement & Information in Medicine, Department of Systems Science, City University, Northampton Square, London, UK)(31)가 친절하게 제공한 소프트웨어"ISEC", 버젼 2.0a를 사용하여 역승적 분석(29, 30)에 의해 수행하였다.

통계적 분석

결과를 평균±SEM으로서 기록하였다. 모든 통계적 계산을, NCSS 버젼 5.01(Jerry Hintze, Kaysville, Utah, USA)를 사용하는 반복측정 분산분석(ANOVA)을 사용하여 측정하였다. 처리와 시간의 중요한 상호작용이 문서화된 경우에(p<0.05), 하나의 시점의 값을 일원-ANOVA 및 스투덴트 t-검정(쌍 분석)에 의해 비교하였다. 0.05 미만의 이원 p-값을 취하여 유의차를 나타내었다.

결과

6명의 피검자의 외인성 GIP를 주입하거나 주입하지 않은 고혈당 클램프 실험을 비교한 경우에, 인슐린, C-펩티드 및 인슐린 분비는 플래시보보다 GIP가 주입된 경우에 더 높게 증가되었다(모두 p<0.0001). 외인성 GIP가 주입되거나 주입되지 않은 경우의 실험 간의 일관된 증가 반응은, 외인성 GIP가 주입된 경우의 실험과정에서 결정된 15 및 30분(고혈당증 단독) 및 75 및 90분(고혈당증 및 GIP)의 평균값간의 증분과 관련되었다(인슐린: r ² =0.532, p=0.009; C-펩티드: r ² =0.94, p=0.0014; 인슐린 분비: r ² =0.898, p=0.004). 따라서, 단일 실험에 기초한 GIP의 인슐린 분비 작용을 판단하는 것은 가능하다고 보인다(상세한 것은 도시되지 않음).

건강한 대조군 피검자 및 일등친과 비교하여, 타입-2 당뇨병 환자는 공복시 혈당 및 HbA _1c 농도가 더 높았으나, HDL 콜레스테롤 및 크레아틴 농도는 더 낮았다. 건강한 피검자 및 일등친 간의 임의의 파라미터에 그다지 차이가 없었다 (표 1).

타입-2 당뇨병 환자는 기초 상태에서 고혈당이었다(도 1). 정상 상태의 당 농도는 그룹간에 차이가 없었다(도 1A). GIP의 주입 과정 동안, 유사한 정상-상태 혈장 수준이 건강한 대조군 피검자, 일등친, 및 타입-2 당뇨병 환자에서 각각 측정되었다(도 1b).

기초 혈장 인슐린 농도는 고혈당 타입-2 당뇨병 환자에서보다 정상혈당 친척에서 상당히 더 낮았다(도 2a). 혈당 농도를 7.8mmol/ℓ(30분)로 증가시키는 것은 건강한 대조군 피검자, 일등친, 및 타입-2 당뇨병 환자에서 각각 비슷한 값으로 혈장 인슐린을 증가시켰다(도 2a; p=0.29). 외인성 GIP에 반응하여, 혈장 인슐린이, 건강한 대조군 피검자, 일등친, 및 타입-2 당뇨병 환자에서 각각 26.8 ±2.6 및 21.2 ±4.3씩 39.5 ±7.0으로 추가로 증가하였다(도 2a; p=0.031). 고혈당증 단독에 대한 반응에 의해 교정된 GIP에 대한 분비 반응의 척도인, △(GIP 투여 후 - GIP 투여 전)에 의해 판단된 GIP에 대한 인슐린 분비 반응은, 인슐린(도 3a), C-펩티드(도 3b) 또는 인슐린 분비 속도(도 3c)에 근거했는지 여부에 관계없이 건강한 대조군 피검자와 비교하여 타입-2 당뇨병 환자에서 상당히 감소하였다. △값은 타입-2 당뇨병 환자에서보다 일등친에서 상당히 낮았다. 그러나, 대조군 피검자 및 일등친간에 인슐린 분비 속도(p=0.022)에는 상당한 차이가 있었으나, △인슐린(p=0.19) 또는 △C-펩티드(p=0.061)에는 그렇지 않았다. 그러나, 건강한 피검자의 결과에 근거하여 95% 신뢰구간과 관련하여 개체의 반응을 판단할 경우에, 21명의 친척 중에 7명이 완전히 정상 하한 미만의 인슐린 값을 가졌다(도 3d). 11명의 친척이 완전히 정상 피검자에 대한 95% 신뢰구간의 하한 미만의 C-펩티드 농도를 가졌고(도 3e), 21명의 친척 중 12명이 95% 신뢰구간 하한 미만의 인슐린 분비 속도를 가지는 것으로 규명되었다(도 3f).

대조군 피검자에서 관찰된 평균 농도의 백분율 값으로서 B 세포 분비 반응을 표현한 경우에, 감소된 활성이 공복 상태(인슐린: 75 ±8%, C-펩티드: 60 ±8%, 인슐린 분비: 63 ±8%), 고혈당 상태(15/30분)(인슐린: 79 ±7%, C-펩티드: 55 ±8%, 인슐린 분비: 55 ±8%) 및 외인성 GIP에 반응된 경우(인슐린: 77 ±7%, C-펩티드: 62 ±6%, 인슐린 분비: 65 ±6%)의 일등친에 존재하였다. GIP의 주입 후에, 상기 수치들은 61 ±13%(인슐린), 61 ±11%(C-펩티드), 50 ±10%(인슐린 분비: 상세한 것은 도시되지 않음)이었다.

기초 프로인슐린 농도는 정상 피검자(도 4; p=0.049) 및 타입-2 당뇨병 환자의 일등친(p=0.012)과 비교할 경우에 타입-2 당뇨병 환자에서 유의하게 높았다. 정상 피검자와 일등친간의 차이는 유의하지 않았다(p=0.16). 인슐린-유사 면역반응성의 상대적인 비율로서 프로인슐린을 표현하는 경우에, 타입-2 당뇨병 환자(26 ±12%)에서 일등친(12 ±5%, p=0.0067) 또는 건강한 피검자(16 ±8%)보다 유의하게 더 높은 값이 관찰되었다.

공복 상태의 글루카곤 농도는 그룹들간에 유의차를 보이지 않았다(도 5; p=0.26). 고혈당증은 대조군 피검자 및 일등친의 글루카곤 농도의 감소를 유도한 반면에, 타입-2 당뇨병 환자에서는 그 값이 그다지 변화하지 않았다. 외인성 GIP의 경우, 글루카곤 농도는 대조군 피검자 및 일등친에서 계속하여 감소하였으나, 타입-2 당뇨병 환자에서는 변화하지 않았다(도 5).

HOMA 분석(표 2)에 의해 그룹 간에 B 세포 분비 기능에 그다지 유의차는 없음(p=0.27)이 밝혀졌다. 타입-2 환자는 대조군 피검자(p=0.034) 및 일등친(p=0.022)보다 더 큰 내당능을 가졌다. 대조군 피검자 및 일등친간에 이러한 점에서 그다지 차이가 존재하지 않았다(p=0.25).

검토

GIP는 적어도 타입-2 당뇨병 환자의 일등친의 하부 그룹에서 인슐린 분비 효과의 일부를 잃었다(도 2 및 도 3). 이는 타입-2 당뇨병 환자에서 잘 인지되는 표현형 이상과 유사하다(7, 24, 25). 본 연구에 따르면, 일등친 모두가 정상적인 경구 내당능 또는 경구 내당능 장애(한명의 피검자에서)를 가졌기 때문에, 상기 GIP의 감소된 인슐린 분비 효과는 모든 임상적으로 관련된 내당능 장애에 우선한다.

GIP의 외부 투여에 대한 인슐린 분비 반응의 장애는 일등친의 약 50%가 정상 반응을 보이지만 이들의 반 이상은 타입-2 당뇨병 환자와 매우 유사하게, 즉 GIP에 대한 상당히 감소된 인슐린 분비 반응으로 반응한다(도 3, 오른쪽 패널). 상기 비율은, 궁극적으로 당뇨병 그 자체가 발병할 타입-2 당뇨병 환자의 일등친의 백분율과 유사하다(22). 따라서, 본 발명은 GIP 투여 후의 감소된 인슐린 분비 반응이 타입-2 당뇨병이 발병할 소인의 초기 표지임을 포함한다. 본 발명은, 본 연구의 일등친에서는 하기 세인자 중에 어느 것도 존재하지 않기 때문에, GIP 투여 후의 감소된 인슐린 분비 반응이 또한, 타입-2 당뇨병형 인슐린 내성(32, 33), 고인슐린혈증(34, 35) 및 감소된 B-세포 분비 능력(15, 18)에 특징적인 다른 대사적 장애에 우선함을 추가로 포함한다. 상기와 같이, 본 발명은 GIP의 감소된 인슐린 분비 효과가 타입-2 당뇨병의 소인이 될 수 있는 B 세포 기능의 이상을 특징으로 하는 초기 표지임을 예기한다.

타입-2 당뇨병 환자 및 시험된 일등친에서 GIP의 감소된 인슐린 분비 효능의 원인은 알려져 있지 않다. 이는 예를 들어 타입-2 당뇨병 환자의 췌장 B 세포 상의 GIP 수용체의 발현 수준에 관한, 특이적인 결함일 수 있다(14). 한가지 가능성은, GIP의 활성에 영향을 미치는 mRNA 전사, 번역, 또는 번역후 수식의 감소로 인한 GIP 분자의 발현 감소, 또는 GIP 수용체의 리간드인 GIP와의 상호 작용의 결함의 원인이 되는 GIP 수용체의 돌연변이이다. 그러나, 인간의 GIP 수용체 코딩(36) 또는 프로모터 영역의 다형성은 타입-2 당뇨병과 관련하여 관찰되지 않았다. 타입-2 당뇨병 환자에서조차 GLP-1은 여전히 인슐린 분비 반응을 증가시키는데 효과적이기 때문에 GIP 시그날 트랜스덕션 경로의 다른 성분에는 결함이 없을 것이다(3, 7, 37, 38). GIP 및 GLP-1은, 상이하고 각각 다른 리간드와 교차반응하지 않는 수용체 분자와 떨어져 있는 세포내 시그날 트랜스덕션의 성분의 대부분을 공유한다(39-45). 또한, 이는 타입-2 당뇨병 환자의 B 세포 기능의 일반적인 결함이 아닌 GIP-특이적이라는 것, 또 이들의 일등친에서도 마찬가지라는 것을 의미한다.

본 발명은, 본 연구에서 관찰된 GIP 기능 장애가, 글루코오스, 아르기닌 및 가능한 다른 분비 촉진제에 대한 반응 감소를 포함하여, 보다 일반적인 용어로 B 세포 기능 감소의 몇몇 측면 중의 하나라는 것을 추가로 포함한다(34, 46, 47). 또한, 상기 B 세포 기능의 감소는 다른 자극에 의한 타입-2 당뇨병 환자의 일등친에서도 관찰되었다(18, 20, 48, 49). 본 검사에서 관찰된 공복 상태 및 고혈당증 상태의 정상 피검자에 대한 B 세포 분비 파라미터의 측정의 감소는 상기 가설을 지지하는 것으로 해석된다. 본 발명에 의한 다른 메카니즘은 GIP 및 글루코오스가 공복 상태 및 고혈당 상태에서 B-세포를 자극하는 데 상승적으로 작용할 수 있음을 포함한다. 홀즈 등(Holz et al)은 다른 인크레틴 호르몬, GLP-1 100pmol/ℓ가 B 세포가 글루코오스에 반응하도록 하는데 필요함을 보였다(50). 이들은 상기 현상을 "당 적격성(glucose cempetence)"의 유도라고 칭하였다. 그러나, 30 내지 100pmol/ℓ의 공복시 농도는 GLP-1에서 보다 GIP(51, 7)에서 더 일반적이고, GLP-1의 경우, 공복 상태의 인간에서 약 2 내지 10pmol/ℓ의 농도가 일반적으로 측정된다(3, 52-54). 그러나, 기초 상태에서 엑센딘(9-36 아미드)를 사용하여 GLP-1 효능을 길항시키는 것은 글루카곤을 증가시켰고, 이는 상기 낮은 공복시 농도에서 아일렛(islet)에 대한 효과를 가리킨다. 관류된 췌장의 인크레틴 호르몬 둘 모두가 거의 당량-반응 관계임을 고려하면(56), 기초 GIP도 "당 적격성"의 유도에 필요함을 가정할 수 있다. 따라서, 일등친에서 고혈당증의 인슐린 분비에 대한 효과의 감소(클램프 상태하에서, 도2)는 상기 피검자의 GIP 활성의 감소의 결과로 볼 수 있다.

인슐린 내성은 타입-2 당뇨병 환자의 또 다른 표현형의 특색이고, 이는 또한 일등친에서도 인지되었다(16-21, 49). 분비 결함 및 인슐린 민감도 둘 모두가 타입-2 당뇨병의 모든 면을 설명하기 위하여 존재하여야 한다는 것이 일반적으로 인정되기 때문에, 본 발명에서의 일등친이 인슐린 내성 및 인슐린 분비 장애의 특성을 보이는 지가 관심의 대상이었다. HOMA 분석을 사용하는 것은 한계를 가질 수 있지만(60), 말할 수 있는 한, 인슐린 내성(HOMA 모델에 의해 측정됨)은 외인성 GIP의 감소된 인슐린 분비 효능의 감소를 보인 동일한 피검자의 특유한 특성이 아니었다. 따라서, 본 출원인은 B 세포 기능 장애 및 인슐린 내성의 병발이 아니라, B 세포 분비 기능의 감소 특성을 규명하였다.

결론적으로, 본 출원인은 건강한 대조군 피검자와 비교하여 타입-2 당뇨병 환자의 정상 내당능 일등친의 GIP에서 인슐린 분비 효능의 감소를 증명하였다. 이는 유전적으로 결정될 수 있는, 상기 피검자의 신규한 표현형 이상이다.

참고 문헌