糖尿病症状の診断及び血糖コントロール監視用１３Ｃグルコース呼気試験
【課題】グルコース調節の測定における侵襲性試験の必要性や血液担持マーカーの使用を回避することを可能すること。
【解決手段】所定量の１３Ｃ富化グルコースと呼気採取容器とを含む、被検者における血糖
コントロール測定用診断キットであって、１つの実施形態において、複数の呼気採取容器をさらに含み、また別の実施形態において、糖尿病の診断に用いられる、さらに別の実施形態において、インスリン抵抗性の診断に用いられる、診断キット。
【解決手段】所定量の１３Ｃ富化グルコースと呼気採取容器とを含む、被検者における血糖
コントロール測定用診断キットであって、１つの実施形態において、複数の呼気採取容器をさらに含み、また別の実施形態において、糖尿病の診断に用いられる、さらに別の実施形態において、インスリン抵抗性の診断に用いられる、診断キット。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
糖耐性は、グルコースを適切に利用する能力として定義されている。糖尿病は
単一の疾病ではなく、糖不耐性、グルコース利用障害の共通症状を示す一連の疾
病である。
【０００２】
一般被検者全体に占める糖尿病の罹患率は、約６〜７％である。糖尿病の約半
分しか実際に診断されていない。研究の結果、グルコース不耐性を患うヒトの割
合は、男女とも等しく、且つ白人よりも黒人が大きいことが判明した。
【０００３】
一般的に、以下の種類の糖尿病が分かっている：Ｉ型糖尿病、ＩＩ型糖尿病、
二次性糖尿病、耐糖能障害及び妊娠グルコース異常。
【０００４】
糖尿病の症状の一般的な特徴には、
多尿（高尿血容積）
高血糖（高血中グルコースレベル）
糖尿（尿中グルコースの減少）
多渇（過度の口渇）
多食（過度の空腹）
突然の体重減少
などがある。
【０００５】
糖尿病から生じる合併症は、ほとんどの先進国における死因の第３位となって
いる。糖尿病は、冠動脈性心疾患、脳血管性発作、末梢神経障害（神経の損傷）
、ネフロパシー（腎臓の損傷）、網膜症（眼の障害）、高脂質血症（血中脂質過
多）、血管障害（血管の損傷）及び感染を含む種々の病気の危険因子である。
【０００６】
グルコースについての不耐性の状態を測定する多数の異なる方法が存在する。
これらの方法には、食後血糖、経口ブドウ糖負荷試験（ＯＧＴＴ）、Ｏ’Ｓｕｌ
ｌｉｖａｎブドウ糖負荷試験（妊娠試験）、ヘモグロビンＡｌｃ（Ｈｂ Ａｌ、
Ｈｂ Ａｌｃ）、島細胞抗体、ＧＡＤ抗体（グルタミン酸デカルボキシラーゼ）
及びインスリン抗体などがある。しかしながら、炭水化物代謝能を試験すると、
糖尿病は最も容易に検出される。これは、経口ブドウ糖負荷試験（ＯＧＴＴ）と
同様に、システムに所定のブドウ糖負荷をかけることによりなされる。
【０００７】
しかしながら、試験結果に影響する変数の多くが制御するのが困難であること
から、このＯＧＴＴは批判されている。例えば、患者は、試験の少なくとも３日
前から標準化炭水化物患者食をとらなければならない。この試験は、８〜１６時
間絶食することが要求されている。試験は、外来通院患者についてのみなされな
ければならない。ストレスは、回避しなければならない。運動は、避けなければ
ならない。チロキシン、成長ホルモン、コルチゾル及びカテコールアミン等の種
々のホルモンのアンバランスは、有効性に影響することがある。経口避妊薬、サ
リチル酸塩、ニコチン酸、利尿薬及び血糖降下薬等の種々の薬剤及び投薬が、有
効性に影響することがある。評価は、通常年齢ごとに修正しなければならない。
ＯＧＴＴの最大の欠点は、再現性が悪いこと、及びこれにより診断の有効性が限
定されることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
糖尿病を診断する現行の方法には、侵襲性試験（すなわち、血液採取の反復）
が含まれていたり、グルコース調節を間接評価する血液担持マーカー（すなわち
、グルコシル化タンパク質又は抗体）の使用が含まれている。したがって、本発
明の目的は、グルコース調節の測定における侵襲性試験の必要性や血液担持マー
カーの使用を回避することである。
【０００９】
本発明の上記及び他の目的は、グルコース調節を必要としている患者における
１３Ｃ呼気試験及びグルコース調節測定用キットによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
非放射性１３Ｃの使用に基づく分析アッセイを説明する。本アッセイでは、標
識呼気１３ＣＯ２を測定する。同位体比質量分光分析法（ＩＲＭＳ）を、食品及
び動物組織に自然に生じる非放射性同位体である１３Ｃ検出法として使用する。
非分散型赤外分光（ＮＤＩＲＳ）分析及び当該技術分野において公知な分析法を
、使用してもよい。試験プロトコルは、以下の通りである：一晩の絶食後、１３
Ｃ均一標識グルコース（１３Ｃグルコース約２５ｍｇと、水道水１００ｍＬに未
標識グルコース約１５ｇとを組み合わせて含有）を経口投与する。呼気試料は、
投与前と、次に１３Ｃグルコース摂取１．５時間後とに採取する。呼気中の１３
ＣＯ２レベルを、ＩＲＭＳ法により測定する。
【００１１】
本試験の利点は、以下の通りである：
−実用的、高感度且つ特異的である；
−試験の有効性は、ストレス、運動、ホルモンのアンバランス又はある種の薬
剤及び投薬により影響されない；
−非侵襲性法である；
−簡単に実施でき、医院や医療検査室において容易に使用できる；
−１３Ｃは、全ての炭素含有物質に見られる天然同位体であるので安全である
；
−放射活性を含まず、子供及び女性に使用できる。
【００１２】
１３Ｃグルコース試験は、糖尿病の診断及び患者のインスリン耐性の重症度の
測定において安全であり、信頼性よく且つ特異的である。また、本発明は、妊娠
糖尿病の診断及び糖尿病患者における血糖コントロールを監視することにも好ま
しい。本発明の好ましい実施態様によれば、記載の方法を実施するのに必要な物
質を含むキットが提供される。このキットは、１３Ｃ富化グルコース（好ましく
は均一標識されたＤ−グルコース）源；未富化グルコース源；及び呼気採取装置
を含んでいてもよいが、これには限定されない。また、キットは、一組の患者の
使用説明書を含んでいてもよい。別の実施態様においては、キットは、さらに血
糖レベルのさらなる測定用のランセット又は皮下針及びバキュテーナ等の血液採
取装置を含んでいてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
１３Ｃ呼気試験を導入することにより、高度に富化され、均一に標識された１
３Ｃグルコースを用いて呼気ＣＯ２を測定することによりグルコース代謝を監視
するための新規な非侵襲性直接手段が提供される。グルコース代謝により標識Ｃ
Ｏ２が発生し、その後、呼気され、チューブに採取される。所定時間にわたる標
識ＣＯ２の富化を、グルコース代謝の定量指数として使用できる。齢別基準間隔
と比較する。
【００１４】
本発明は、必要グルコース糖投与量の低下（吸収不良疾患や、以前の胃又は腸
の手術による非コンシステンシーの克服）、試験時間の減少（ＯＧＴＴに必要な
現行の２時間からの減少）及び解釈アンビギュイティー（感度及び特異性の増加
）の減少を含む多数の利点を有する。
【００１５】
１３Ｃグルコース呼気試験は、グルコースの代謝に基づくものである。ベース
ライン呼気試料採取後、１３Ｃグルコース約２５ｍｇを未標識グルコース約１５
ｇと組み合わせて水道水１００ｍＬに含有させた１３Ｃグルコース溶液を投与す
る。呼気試料を、投与前と、次に１３Ｃグルコース摂取１２時間後に得る。呼気
の測定値は、同位体比質量分光分析アッセイ法により検出する。高又は過剰呼気
１３ＣＯ２濃度が、正常なグルコース代謝を示すヒトに見られる。
よって、本発明によって、以下が提供される：
（１） 所定量の１３Ｃ富化グルコースと呼気採取容器とを含む、被検者における血糖
コントロール測定用診断キット。
（２） 複数の呼気採取容器をさらに含む、項目１に記載の診断キット。
（３） 糖尿病の診断に用いられる、項目１又は２に記載の診断キット。
（４） インスリン抵抗性の診断に用いられる、項目１又は２に記載の診断キット。
（５） 妊娠糖尿病の診断に用いられる、項目１又は２に記載の診断キット。
（６） 抗高血糖療法の妥当性の測定に用いられる、項目１又は２に記載の診断キッ
ト。
（７） １３Ｃ富化グルコースが、均一に富化されている、項目１〜６に記載の診断
キット。
（８） 被検者の呼気を呼気採取容器に移行させるように配置されたチューブをさらに
含む、項目１〜６に記載の診断キット。
（９） 被検者の第一呼気試料を第一呼気採取容器に採取し、１３Ｃ富化グルコースを
摂取し、前記１３Ｃ富化グルコースを摂取してから約９０分後の時点で第二呼気
試料を採取する旨の指示がなされている一組の取扱説明書をさらに含む、項目
１〜８に記載の診断キット。
（１０） 被検者における血糖コントロール測定のための、１３Ｃ富化グルコースの使用。
（１１） 被検者における血糖コントロール測定用診断キットの製造に用いられる、１３Ｃ富化グルコース。
（１２） 糖尿病検出用診断キットの製造に用いられる、項目１１に記載の１３Ｃ富化
グルコース。
（１３） 妊娠糖尿病検出用診断キットの製造に用いられる、項目１１に記載の１３Ｃ
富化グルコース。
（１４） インスリン抵抗性検出用診断キットの製造に用いられる、項目１１に記載の
１３Ｃ富化グルコース。
（１５） 抗高血糖療法の妥当性測定用診断キットの製造に用いられる、項目１１に記
載の１３Ｃ富化グルコース。
（１６） 所定量の１３Ｃ富化グルコースと、呼気採取容器と、血液試料採取装置とを含む、血糖レベルと呼気中１３Ｃ富化ＣＯ２レベルとを比較することによる正常被
検者、糖尿病被検者及びインスリン抵抗性被検者における血糖コントロール測定
用診断キット。
【実施例】
【００１６】
以下、実施例により本発明を説明する。これらの実施例は、いずれにおいても
本発明の範囲を限定するものではない。
【００１７】
実施例１：患者の診断用試料アッセイ
実験手順
医療歴
能動肺疾患のないこと、心不全、肝不全又は腎不全の病歴がないこと、及び糖
尿病の治療のためのインスリンの使用や経口投薬のないことなどの医療歴をとる
がこれらには限定されない。
【００１８】
理学的検査及び実験室検査
血液採取を含む理学的検査や実験室検査を必要としない。
【００１９】
食事コントロール
試験の開始前に全ての当事者が一晩絶食したことを確認する。
【００２０】
患者コントロール
当事者は、試験中は、食べたり、飲んだり、たばこを吸ったりしてはならない
。全ての患者は、試験の間、座ったままでいることが必要である。少量の水はよ
い。
【００２１】
アッセイの手順
患者は、この試験前に少なくとも８時間絶食する。
【００２２】
患者への指示の典型例を以下に示す：
工程１：第一呼気試料の採取
・採取チューブからスクリューキャップを取り外す。
・通常の息の吸い込みとその後の吐き出しを十分に４〜８秒間、採取チューブ
の底に位置させたストローを介しておこなう。
・直ちに採取チューブにスクリューキャップを戻し、ぴったりと締める（締め
すぎないこと）。
・書き込み済みのグリーンラベルを採取チューブに付ける。
【００２３】
工程２：溶液を飲む
・水道水をプラスチック容器の満杯ラインまで加えることにより溶液を調製す
る。完全に溶解するまで混合した後、溶液全体を飲み干す。
・１．５時間待つ。
【００２４】
工程３：第二呼気試料を採取する
・溶液を飲んでから１．５時間後、工程１における第一呼気試料と同様にして
第二呼気試料を採取チューブに採取する。
・書き込み済みの黄色ラベルを採取チューブに付ける。
【００２５】
工程４：分析のために試料を戻す
・２つの採取チューブを署名し且つ書き込み済みの登録カードといっしょにメ
ールボックスに入れる。
・指示通りにメールボックスを、小出しする場所に戻す。
【００２６】
実施例２：呼気試験投与
スクリューキャップを取り外した状態で採取チューブを患者に渡す。ストロー
を用いて、チューブに息を吹き込み、通常４〜８秒間息を吐き出す。次に、各患
者に、均一に標識した１３Ｃグルコース約２５ｍｇと未標識グルコース約１５ｇ
とを組み合わせて水道水１００ｍＬに添加して調製した溶液を飲ませる。１２時
間後、患者に新しいチューブを渡して、上記したようにして息を吹き込ませる。
これで、呼気採取は、完了である。
【００２７】
保存及び輸送
呼気試験管に、典型的には患者の名前と確認番号のラベルを付け、分析検査室
に輸送して分析する。この際、冷蔵や特別な保存法は必要ない。
【００２８】
実施例３：分析法
呼気試料を、同位体比質量分光分析法により分析する。ＮＤＩＲＳも、呼気試
験試料を分析するのに好ましい方法である。また、他の当該技術分野において公
知の方法を用いてもよい。
【００２９】
統計的解析
呼気試験の感度、特異性、陽性及び陰性予測値を、経口ブドウ糖負荷試験の値
と比較する。レシーバーオペレータ特性曲線解析をおこなって、ＩＩ型糖尿病又
は妊娠糖尿病と、正常グルコース代謝のヒトとの識別確認する。
【００３０】
実施例４：ＩＲＭＳの方法の基礎
同位体比質量分光分析法（ＩＲＭＳ）は、少量の試料（低ナノグラム量）を測
定することができる高精度分析方法である。例えば、１３Ｃ／１２Ｃ比は、一炭
素分子（ＣＯ２ガス）について測定する。ＣＯ２ガスは、連続フローＩＲＭＳ（
「ＣＦ−ＩＲＭＳ」とも称される）により、分光計に導くことができる。
【００３１】
炭素の同位体（１２Ｃ及び１３Ｃ）と酸素（１６Ｏ、１７Ｏ、１８Ｏ）とを統
計的に組み合わせてＣＯ２分子を発生させると、分子量がそれぞれ４４、４５及
び４６である種々のアイソトポマーが生成する。したがって、炭素同位体比を測
定するために、ＣＯ２の種々のアイソトポマーの質量に相当する３つのイオンビ
ームをＩＲＭＳで発生させ、記録する。
【００３２】
高精度及び高正確さを得るために、完全に公知な同位体組成の基準ガスを使用
し、二重インレットシステムにより、試料と基準ガスの両方を、ガス切り替え弁
を介して交互にイオン化源に入れる。種々のイオンビームを測定することにより
、試料の１３Ｃ富化を算出できる。この計算値は、δ１３Ｃ（‰）で表される。
１３Ｃ存在比は、下式により、δ１３Ｃ（‰）で表される：
δ１３Ｃ（‰）＝（［（１３Ｃ／１２Ｃ）試料／（１３Ｃ／１２Ｃ）ＰＤＢ］
−１）×１０００
このδ１３Ｃ（‰）値は、標準からの炭素同位体比の変化（単位：ｐｐｔ；ｐ
ａｒｔｓ ｐｅｒ ｔｈｏｕｓａｎｄ）を示す。炭素については、ＰＤＢを、国
際基準として選択した。ＰＤＢは、Ｐｅｅ Ｄｅｅ Ｂｅｌｅｍｎｉｔｅｌｌａ
（サウスカロライナにおけるｔｈｅ Ｐｅｅ Ｄｅｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎからの化石）である。この化石の炭酸カルシウムからの１３
Ｃ／１２Ｃ比は、０．０１１２３７である。ＰＤＢと比較して、天然化合物のほ
とんどは、負のデルタ値を示す。上記式では、１３Ｃ／１２Ｃは、アイソトポマ
ーを意味する。
【００３３】
本発明の呼気試験を使用したＩＲＭＳは、２型及び妊娠糖尿病の診断並びに糖
尿病患者の血糖コントロールを監視する方法の一例である。
【００３４】
実施例５：正常ヒト、妊娠糖尿病患者及び耐糖能障害患者についての１３Ｃグル
コース呼気試験結果
実施例４では、本発明の呼気試料の分析法を説明する。図１は、正常ヒトの平
均（±ＳＤ）デルタ パー ミル オーバー ベースライン（ＤＯＢ）を示す。
妊娠糖尿病患者及び耐糖能障害患者のＤＯＢも示されている。プロトコルに従っ
て０時間、１時間、１．５時間及び２時間で採取した呼気試料を、ＩＲＭＳで分
析した。採取呼気試料のＩＲＭＳ分析は、ＡＰ２００３及びＡＰ２００２（Ａｎ
ａｌｙｔｉｃａｌ Ｐｒｅｃｉｓｉｉｏｎ）、ＡＢＣＡ（ＰＯＺ Ｅｕｒｏｐａ
）並びにＢｒｅａｔｈ ＭＡＴ（Ｆｉｎｎｉｇａｎ ＭＡＴ）を含むがこれらに
は限定されない種々の機器により実施できる。妊娠糖尿病患者及び耐糖能障害患
者のＤＯＢ値は、正常ヒトのＤＯＢより十分低い（図１）。耐糖能障害の診断は
、ＯＧＴＴにより最初おこない、妊娠糖尿病スクリーンを使用して妊娠糖尿病を
確認した。
【００３５】
耐糖能障害（ＩＧＴ）は、血糖レベルが正常よりも高いが、糖尿病に分類する
ほどには十分に高くない状態を意味する。ＩＧＴは、２型糖尿病の主要な危険因
子である。ＩＧＴは、成人の約１１％、すなわち、約２０００万人のアメリカ人
に存在する。６５歳以上のヒトの約４０〜４５％が、２型糖尿病又はＩＧＴであ
る。ブドウ糖負荷試験での２時間グルコース値が７．８ｍｍｏｌ／Ｌを超え、１
１．０ｍｍｏｌ／Ｌ未満であるときには、ヒトは、一般にＩＧＴであると診断さ
れる。女性は、妊娠しており、且つ以下の項目のうちのいずれか２つが当てはま
るときには、妊娠糖尿病であると診断される：絶食血漿グルコース５．３ｍｍｏ
ｌ／Ｌ超、１時間グルコースレベル１０．６ｍｍｏｌ／Ｌ超、２時間グルコース
レベル８．９ｍｍｏｌ／Ｌ超。しかしながら、この診断方法は侵襲性であるので
、本発明の呼気試験が、好ましい診断法である。１３Ｃグルコース呼気試験は、
感度がよく、正確且つ非侵襲性である。
【００３６】
実施例６：正常ヒト、インスリン抵抗性患者及び糖尿病患者についての１３Ｃグ
ルコース呼気試験結果
本実施例では、正常ヒト、糖尿病患者及びインスリン抵抗性患者について、呼
気試験と血糖レベルの両方を試験した。図２は、ＩＲＭＳで分析した正常被検者
の０時間、１時間、１．５時間及び２時間呼気試料のＤＯＢを示す。この正常ヒ
トの血糖レベルも、示されている。
【００３７】
図３は、糖尿病患者の呼気試験及び血糖レベルを示す。呼気試料のＤＯＢは、
正常ヒトのＤＯＢよりも顕著に低く（図２）、これらの血糖レベルは、糖尿病患
者に典型的なものである。
【００３８】
図４は、インスリン抵抗性患者の呼気試験及び血糖レベルを示す。これらの呼
気試料のＤＯＢは、正常ＤＯＢよりも顕著に低く（図２）、これらの血糖レベル
は、インスリン抵抗性患者に典型的なものである。
【００３９】
これらの結果は、糖尿病及びインスリン抵抗性を診断するための本発明の呼気
試験の一つの好ましい有用性を示している。本発明の別の態様によれば、呼気試
験曲線と血糖試験曲線との間の領域を使用して、種々の群の正常ヒト、糖尿病患
者及びインスリン抵抗性患者の領域を比較することにより、インスリン抵抗性患
者又は糖尿病患者を診断し且つ正常ヒトの糖耐性を確認できる。
【００４０】
図５は、正常ヒト、インスリン抵抗性患者及び糖尿病患者の１３Ｃグルコース
呼気試験結果を示す。インスリン抵抗性患者及び糖尿病患者のＤＯＢは、正常Ｄ
ＯＢ値よりも顕著に低い。
【００４１】
実施例７：ＮＤＩＲＳのインストルメンテーション
本発明の呼気試験試料は、ＮＤＩＲＳのインストルメンテーションを用いて分
析することもできる。呼気における１３ＣＯ２／１２ＣＯ２比の推移により、糖
尿病を診断できる。ＮＤＩＲＳをさらに使用して、２型糖尿病患者及び妊娠糖尿
病患者を診断したり、糖尿病患者の治療を監視（これらの患者の血糖コントロー
ル）できる。
【００４２】
１３Ｃ標識基質の代謝により、異なる同位体比が生じる。本発明のＮＤＩＲＳ
分析は、ＭｉｃｒｏＬｙｚｅｒ（ＱｕｉｎＴｒｏｎ）、ＵｂｉＴ−ＩＲ２００及
びＵｂｉＴ−１００（Ｏｔｓｕｋａ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ社）、ＵＲ
ＡＳ１０（Ｈａｒｔｍａｎｎ ａｎｄ Ｂｒａｕｎ）並びにＩｓｏｍａｘ２００
０（Ｉｓｏｔｅｃｈｎｉｋａ）を含む種々の機器により実施できるがこれらには
限定されない。
【００４３】
実施例８：インスリン抵抗性測定用高インスリン血正常血糖クランプ法
インスリン抵抗性は、インスリンの生物学的作用の減少として定義されており
、主に高インスリン血として現れる。高インスリン血正常血糖クランプ法は、現
在、インスリン抵抗性を定量化する標準法である。クランプ法は、一定速度でイ
ンスリンを注入することからなり、デキストロースを注入することにより血漿中
グルコースレベルの減少を防止する。正常血糖を維持するために注入するデキス
トロースの注入速度は、規定の血漿インスリン濃度の影響下で組織により吸収さ
れるグルコースの推定量である。いくつかのインスリン注入速度を用いることに
より、全身グルコース処理と血漿インスリンレベルとの間の関係が確立し、減少
したインスリン感度の状態及び／又は変更した最大グルコース処理能を識別でき
る。しかしながら、高インスリン血正常血糖クランプ法は、極めて侵襲性であり
、時間がかかり、コストがかかり、ばらつきがある。本発明の呼気試験は、信頼
性があり、感度が高く、特異的であり、経済性があり、非侵襲性であるので、イ
ンスリン抵抗性を測定するのに好ましい方法である。
【００４４】
実施例９：糖尿病の長期コントロールの監視
グリコシル化ヘモグロビンの測定は、糖尿病の長期コントロールの監視に使用
される現行試験である。グルコシル化ヘモグロビンは、赤血球の寿命中の高血糖
の影響で増加する。しかしながら、分析法が異なるとグルコシル化ヘモグロビン
の測定値が異なることがあり、結果の解釈には注意を払わなければならない。グ
ルコシル化ヘモグロビンを分析するのに使用されるＨＰＬＣ又はカラムクロマト
グラフィも、温度及びｐＨの変化に非常に敏感である。この試験も侵襲性であり
、いくつかの血液試料が必要である。本発明の呼気試験は、非侵襲性であり、感
度がよく、正確で、経済的であるので好ましい。
【００４５】
実施例１０：糖尿病の診断における１３Ｃグルコース呼気試験の有用性
糖尿病は、インスリン分泌、インスリン作用又はこれらの両方における欠如か
ら生じる、高血糖レベルにより特徴付けられる一群の疾病である。糖尿病は、診
断未確定のままであったり、治療しないままであったりすると、重大な合併症や
早死と関連することがある。世界保健機構は、世界的に糖尿病にかかる人数は２
０２５年までに現在の約１３５００００００人から二倍以上の３０００００００
０人になるであろうと推測している。糖尿病を患うと推定されている人数のうち
の約３分の１が診断未確定であると思われる。糖尿病の例数は、年齢とともに増
加することも公知である。２０歳未満ヒトの０．１６％が糖尿病であるが、この
数は、６５歳を超えると１８．４％に急激に増加することが推定される。
【００４６】
４種の糖尿病がある：１型（インスリン依存性）は全ての診断確定症例の５〜
１０％を占め、２型（インスリン非依存性糖尿病）は全ての診断確定症例の９０
〜９５％を占める、妊娠糖尿病は全ての妊婦の２〜５％で生じるが妊娠期間が過
ぎるとなくなり、特異的遺伝的症候群、手術、薬剤、栄養不良、感染及び他の疾
病から生じる他の特異的型の糖尿病は全ての診断確定症例の１〜２％を占めるで
あろう。糖尿病を測定するには、多数の異なる方法がある。これらには、食後血
糖、経口ブドウ糖負荷試験（ＯＧＴＴ）、Ｏ’Ｓｕｌｌｉｖａｎブドウ糖負荷試
験（妊娠試験）、ヘモグロビンＡｌｃ、島細胞抗体、ＧＡＤ抗体（グルタミン酸
デカルボキシラーゼ）及びインスリン抗体などがある。しかしながら、炭水化物
代謝能を試験すると、糖尿病は最も容易に検出される。これは、ＯＧＴＴと同様
に、システムに所定のブドウ糖負荷をかけることによりなされる。
【００４７】
ＯＧＴＴは糖尿病の標準試験であるが、試験結果に影響する変数の多くが制御
するのが困難であることから批判されている。例えば、標準化炭水化物患者食、
８〜１６時間の絶食、ストレス、運動、ホルモンのアンバランス及び種々の薬剤
により、試験のばらつきが生じることがある。これらのばらつきにより再現性が
悪くなり、この試験の診断の有効性が制限される。さらに、ＯＧＴＴは、非常に
多くの血液試料の採取を伴い、侵襲的方法である。
【００４８】
糖尿病検出の１３Ｃグルコース呼気試験の開発により、上記したばらつきによ
り影響されない非侵襲的方法である。１３Ｃは、天然に食品及び動物組織に生じ
る非放射性同位体である。いままで、１３Ｃの欠点は、分析に使用されるガス同
位体質量分光光度計の不足にあった。必要なインストルメンテーション及び必要
とする１３Ｃ標識化合物が容易に入手できるので、呼気試験における１３Ｃ標識
化合物の使用はより実現可能である。
【００４９】
臨床試験
目的：このパイロット試験の主要な目的は、２型糖尿病及び妊娠糖尿病の診断
における１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験の感度、特異性及び信頼性を、標準と
考えられているすでに実証されているブドウ糖負荷試験と比較して評価すること
である。
【００５０】
構成：多センターブラインド非ランダム化構成を利用する。関連する医師のみ
が、当事者の状態がわかっている。当事者は、ブドウ糖負荷試験を受ける。それ
から２週間以内に、当事者は、１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験を受ける。両方
の試験からの知見を検討して、調和させる。
【００５１】
試験当事者：この調査は、２型糖尿病及び妊娠糖尿病ごとに５０人づつ募集す
ることにより実施する。２型糖尿病については、当事者は、糖尿病である疑いの
あるヒトである。妊娠糖尿病については、当事者は、標準妊娠糖尿病スクリーニ
ング試験に附した妊娠２４〜２８週目の女性である。糖尿病のいずれの診断も、
ブドウ糖負荷試験の結果に基づく。
【００５２】
試験法：同意後の選ばれた当事者は、最小２４時間及び最大２週間で別個にブ
ドウ糖負荷試験と１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験を受ける。ブドウ糖負荷試験
は、Ｃａｎａｄｉａｎ Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＣＭＡＪ
、ＪＡＭＣ、１９９８年１０月２０日；１５９（８補遺）；Ｓ１−Ｓ２９）の指
針に準じて実施される。簡単に述べれば、妊娠糖尿病スクリーンについては、ブ
ドウ糖負荷試験は、５０ｇブドウ糖負荷ドリンクの消費と、ブドウ糖測定の１時
間後の静脈血試料の採取からなる。ドリンク消費と血液採取との間の時間は、当
事者は、座った姿勢を維持し、タバコを吸ったり、食べたりすることを控える。
必要に応じて、すする程度の量の水は飲んでもよい。
【００５３】
２型糖尿病については、ブドウ糖負荷試験に先立ち、一晩絶食する（１０〜１
６時間）。７５ｇブドウ糖負荷ドリンクの消費の前に、絶食血糖試料を採取する
。ドリンク摂取２時間後、静脈血試料を採取してブドウ糖の測定をおこなう。ド
リンクの消費と血液採取との間の時間は、当事者は、座った姿勢を維持し、タバ
コを吸ったり、食べたりすることを控える。必要に応じて、すする程度の量の水
は飲んでもよい。
【００５４】
一晩（最小８時間）の絶食後、１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験を実施する。
絶食後、当事者は、ベースライン呼気試料を採取する。次に、当事者は、１３Ｃ
−Ｄ−グルコースドリンク剤を摂取し、１時間目、１．５時間目及び２時間目に
呼気試料を採取する。試験中、当事者は、座った姿勢を維持し、タバコを吸った
り、食べたりすることを控える。試験中、すする程度の量の水は飲んでもよい。
【００５５】
試験全体の構成：合計５０人の当事者を、２型糖尿病及び妊娠糖尿病の各々に
ついて調査する。
【００５６】
調査１：募集プロセス中に、各人に当事者情報シートを見せて、検査員が、全
ての適正要件を確実に満たしているかを問診する。各人に質問の機会を与え、全
ての適正基準を満たす場合には、同意書を読ませ、そこに署名させる。
【００５７】
適正基準を満たし且つ同意書に署名した全ての当事者は、最小２４時間及び最
大２週間で別個にブドウ糖負荷試験（調査２）と１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試
験（調査３）の両方を受ける。
【００５８】
調査２：ブドウ糖負荷試験は、Ｃａｎａｄｉａｎ Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ａｓｓ
ｏｃｉａｔｉｏｎ（ＣＭＡＪ、ＪＡＭＣ、１９９８年１０月２０日；１５９（８
補遺）；Ｓ１−Ｓ２９）に記載の指針に準じて実施される。簡単に述べれば、妊
娠糖尿病スクリーンについては、当事者に、２９６ｍＬにデキストロース５０ｇ
を添加した市販のブドウ糖負荷ドリンクを消費させる。消費１時間後、静脈血試
料を、上部が赤い真空採取チューブに採取する。２型糖尿病については、当事者
に、まず一晩（１０〜１６時間）絶食させた後、絶食血糖試料を与える。次に、
当事者に、２９６ｍＬにデキストロース７５ｇを添加した市販のブドウ糖負荷ド
リンクを摂取させ、消費２時間後、静脈血試料を採取する。
【００５９】
調査３：１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験については、当事者に、まず一晩（
最小８時間）絶食させる。当事者に、ベースライン呼気試料を与えた後、水１０
０ｍｌに、１３Ｃ−Ｄ−グルコース２５ｍｇと未標識ＵＳＰデキストロース１５
ｇとを組み合わせて含有する１３Ｃ−Ｄ−グルコース富化溶液を消費させる。次
に、１時間目、１．５時間目及び２時間目に呼気試料を採取する。
【００６０】
備考：より都合がよく且つ全ての試験基準を満たしている場合には、調査１と
調査２とを一緒にしてもよい。
【００６１】
当事者数及び標的集団：２型糖尿病の疑いのあるヒト（ｎ＝５０）又は妊娠糖
尿病についてスクリーニングされたヒト（ｎ＝５０）の合計１００人の成人の当
事者（１８歳以上）を、経口ブドウ糖負荷試験に供されているヒトから採用する
。
【００６２】
仮分析：特定の型の糖尿病について２５人を選んだ後、全ての当事者を、状態
についてアンブラインドする。検査のこの時点で、結果を評価する。当事者の５
％超が偽陰性又は偽陽性であると報告されるような、１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼
気試験の結果が標準（経口ブドウ糖負荷試験）と相関がない場合には、試験を一
時的に中止する。試験を中止する場合、プロトコルを、１３Ｃ−Ｄ−グルコース
５０ｍｇと未標識ＵＳＰデキストロース１５ｇを含有するように１３Ｃ−Ｄ−グ
ルコース呼気試験キット要素の調整を反映するように修正する。
【００６３】
実施例１１：糖尿病の診断用１３Ｃグルコース試験の利点
ＯＧＴＴの欠点には、ばらつき又は偽の結果及び試験の侵襲性を生じるコント
ロールできない因子が含まれる。当該技術分野において公知の他の試験は特異的
でなく、侵襲性であり、ばらつきがあり、且つ労働力が必要である。本発明の１
３Ｃグルコース呼気試験は、感度が高く、信頼性があり、且つ特異的である。１
３Ｃグルコース呼気試験は、ヒト間ばらつきが最小限であり、分析精度が優れて
おり、呼気試料は、室温で少なくとも６週間安定である。１３Ｃグルコース呼気
試験は、当該技術分野において公知の試験よりも好ましく、非侵襲性であり、実
行しやすく、感度及び特異性が極めて良好であり、且つ経済的である。本発明の
呼気試験は、２型糖尿病及び妊娠糖尿病の診断に好ましく使用される。また、本
発明は、インスリン抵抗性のレベルの測定及び糖尿病患者の治療の妥当性を監視
するのにも好ましい。
【００６４】
更に、本発明の変更及び修正は当業者に明らかであり、これらは本明細書及び
請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】正常ヒト、妊娠糖尿病患者及び耐糖能障害患者から採取した１３Ｃグルコース呼気試料のＩＲＭＳ分析を示す。
【図２】正常ヒトの呼気試験及び血糖レベルの代表例を示す。
【図３】糖尿病患者の呼気試験及び血糖レベルを示す。
【図４】インスリン抵抗性患者の呼気試験及び血糖レベルを示す。
【図５】インスリン抵抗性患者、糖尿病患者及び正常ヒトについてのＩＲＭＳの結果の比較を示す。
【背景技術】
【０００１】
糖耐性は、グルコースを適切に利用する能力として定義されている。糖尿病は
単一の疾病ではなく、糖不耐性、グルコース利用障害の共通症状を示す一連の疾
病である。
【０００２】
一般被検者全体に占める糖尿病の罹患率は、約６〜７％である。糖尿病の約半
分しか実際に診断されていない。研究の結果、グルコース不耐性を患うヒトの割
合は、男女とも等しく、且つ白人よりも黒人が大きいことが判明した。
【０００３】
一般的に、以下の種類の糖尿病が分かっている：Ｉ型糖尿病、ＩＩ型糖尿病、
二次性糖尿病、耐糖能障害及び妊娠グルコース異常。
【０００４】
糖尿病の症状の一般的な特徴には、
多尿（高尿血容積）
高血糖（高血中グルコースレベル）
糖尿（尿中グルコースの減少）
多渇（過度の口渇）
多食（過度の空腹）
突然の体重減少
などがある。
【０００５】
糖尿病から生じる合併症は、ほとんどの先進国における死因の第３位となって
いる。糖尿病は、冠動脈性心疾患、脳血管性発作、末梢神経障害（神経の損傷）
、ネフロパシー（腎臓の損傷）、網膜症（眼の障害）、高脂質血症（血中脂質過
多）、血管障害（血管の損傷）及び感染を含む種々の病気の危険因子である。
【０００６】
グルコースについての不耐性の状態を測定する多数の異なる方法が存在する。
これらの方法には、食後血糖、経口ブドウ糖負荷試験（ＯＧＴＴ）、Ｏ’Ｓｕｌ
ｌｉｖａｎブドウ糖負荷試験（妊娠試験）、ヘモグロビンＡｌｃ（Ｈｂ Ａｌ、
Ｈｂ Ａｌｃ）、島細胞抗体、ＧＡＤ抗体（グルタミン酸デカルボキシラーゼ）
及びインスリン抗体などがある。しかしながら、炭水化物代謝能を試験すると、
糖尿病は最も容易に検出される。これは、経口ブドウ糖負荷試験（ＯＧＴＴ）と
同様に、システムに所定のブドウ糖負荷をかけることによりなされる。
【０００７】
しかしながら、試験結果に影響する変数の多くが制御するのが困難であること
から、このＯＧＴＴは批判されている。例えば、患者は、試験の少なくとも３日
前から標準化炭水化物患者食をとらなければならない。この試験は、８〜１６時
間絶食することが要求されている。試験は、外来通院患者についてのみなされな
ければならない。ストレスは、回避しなければならない。運動は、避けなければ
ならない。チロキシン、成長ホルモン、コルチゾル及びカテコールアミン等の種
々のホルモンのアンバランスは、有効性に影響することがある。経口避妊薬、サ
リチル酸塩、ニコチン酸、利尿薬及び血糖降下薬等の種々の薬剤及び投薬が、有
効性に影響することがある。評価は、通常年齢ごとに修正しなければならない。
ＯＧＴＴの最大の欠点は、再現性が悪いこと、及びこれにより診断の有効性が限
定されることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
糖尿病を診断する現行の方法には、侵襲性試験（すなわち、血液採取の反復）
が含まれていたり、グルコース調節を間接評価する血液担持マーカー（すなわち
、グルコシル化タンパク質又は抗体）の使用が含まれている。したがって、本発
明の目的は、グルコース調節の測定における侵襲性試験の必要性や血液担持マー
カーの使用を回避することである。
【０００９】
本発明の上記及び他の目的は、グルコース調節を必要としている患者における
１３Ｃ呼気試験及びグルコース調節測定用キットによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
非放射性１３Ｃの使用に基づく分析アッセイを説明する。本アッセイでは、標
識呼気１３ＣＯ２を測定する。同位体比質量分光分析法（ＩＲＭＳ）を、食品及
び動物組織に自然に生じる非放射性同位体である１３Ｃ検出法として使用する。
非分散型赤外分光（ＮＤＩＲＳ）分析及び当該技術分野において公知な分析法を
、使用してもよい。試験プロトコルは、以下の通りである：一晩の絶食後、１３
Ｃ均一標識グルコース（１３Ｃグルコース約２５ｍｇと、水道水１００ｍＬに未
標識グルコース約１５ｇとを組み合わせて含有）を経口投与する。呼気試料は、
投与前と、次に１３Ｃグルコース摂取１．５時間後とに採取する。呼気中の１３
ＣＯ２レベルを、ＩＲＭＳ法により測定する。
【００１１】
本試験の利点は、以下の通りである：
−実用的、高感度且つ特異的である；
−試験の有効性は、ストレス、運動、ホルモンのアンバランス又はある種の薬
剤及び投薬により影響されない；
−非侵襲性法である；
−簡単に実施でき、医院や医療検査室において容易に使用できる；
−１３Ｃは、全ての炭素含有物質に見られる天然同位体であるので安全である
；
−放射活性を含まず、子供及び女性に使用できる。
【００１２】
１３Ｃグルコース試験は、糖尿病の診断及び患者のインスリン耐性の重症度の
測定において安全であり、信頼性よく且つ特異的である。また、本発明は、妊娠
糖尿病の診断及び糖尿病患者における血糖コントロールを監視することにも好ま
しい。本発明の好ましい実施態様によれば、記載の方法を実施するのに必要な物
質を含むキットが提供される。このキットは、１３Ｃ富化グルコース（好ましく
は均一標識されたＤ−グルコース）源；未富化グルコース源；及び呼気採取装置
を含んでいてもよいが、これには限定されない。また、キットは、一組の患者の
使用説明書を含んでいてもよい。別の実施態様においては、キットは、さらに血
糖レベルのさらなる測定用のランセット又は皮下針及びバキュテーナ等の血液採
取装置を含んでいてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
１３Ｃ呼気試験を導入することにより、高度に富化され、均一に標識された１
３Ｃグルコースを用いて呼気ＣＯ２を測定することによりグルコース代謝を監視
するための新規な非侵襲性直接手段が提供される。グルコース代謝により標識Ｃ
Ｏ２が発生し、その後、呼気され、チューブに採取される。所定時間にわたる標
識ＣＯ２の富化を、グルコース代謝の定量指数として使用できる。齢別基準間隔
と比較する。
【００１４】
本発明は、必要グルコース糖投与量の低下（吸収不良疾患や、以前の胃又は腸
の手術による非コンシステンシーの克服）、試験時間の減少（ＯＧＴＴに必要な
現行の２時間からの減少）及び解釈アンビギュイティー（感度及び特異性の増加
）の減少を含む多数の利点を有する。
【００１５】
１３Ｃグルコース呼気試験は、グルコースの代謝に基づくものである。ベース
ライン呼気試料採取後、１３Ｃグルコース約２５ｍｇを未標識グルコース約１５
ｇと組み合わせて水道水１００ｍＬに含有させた１３Ｃグルコース溶液を投与す
る。呼気試料を、投与前と、次に１３Ｃグルコース摂取１２時間後に得る。呼気
の測定値は、同位体比質量分光分析アッセイ法により検出する。高又は過剰呼気
１３ＣＯ２濃度が、正常なグルコース代謝を示すヒトに見られる。
よって、本発明によって、以下が提供される：
（１） 所定量の１３Ｃ富化グルコースと呼気採取容器とを含む、被検者における血糖
コントロール測定用診断キット。
（２） 複数の呼気採取容器をさらに含む、項目１に記載の診断キット。
（３） 糖尿病の診断に用いられる、項目１又は２に記載の診断キット。
（４） インスリン抵抗性の診断に用いられる、項目１又は２に記載の診断キット。
（５） 妊娠糖尿病の診断に用いられる、項目１又は２に記載の診断キット。
（６） 抗高血糖療法の妥当性の測定に用いられる、項目１又は２に記載の診断キッ
ト。
（７） １３Ｃ富化グルコースが、均一に富化されている、項目１〜６に記載の診断
キット。
（８） 被検者の呼気を呼気採取容器に移行させるように配置されたチューブをさらに
含む、項目１〜６に記載の診断キット。
（９） 被検者の第一呼気試料を第一呼気採取容器に採取し、１３Ｃ富化グルコースを
摂取し、前記１３Ｃ富化グルコースを摂取してから約９０分後の時点で第二呼気
試料を採取する旨の指示がなされている一組の取扱説明書をさらに含む、項目
１〜８に記載の診断キット。
（１０） 被検者における血糖コントロール測定のための、１３Ｃ富化グルコースの使用。
（１１） 被検者における血糖コントロール測定用診断キットの製造に用いられる、１３Ｃ富化グルコース。
（１２） 糖尿病検出用診断キットの製造に用いられる、項目１１に記載の１３Ｃ富化
グルコース。
（１３） 妊娠糖尿病検出用診断キットの製造に用いられる、項目１１に記載の１３Ｃ
富化グルコース。
（１４） インスリン抵抗性検出用診断キットの製造に用いられる、項目１１に記載の
１３Ｃ富化グルコース。
（１５） 抗高血糖療法の妥当性測定用診断キットの製造に用いられる、項目１１に記
載の１３Ｃ富化グルコース。
（１６） 所定量の１３Ｃ富化グルコースと、呼気採取容器と、血液試料採取装置とを含む、血糖レベルと呼気中１３Ｃ富化ＣＯ２レベルとを比較することによる正常被
検者、糖尿病被検者及びインスリン抵抗性被検者における血糖コントロール測定
用診断キット。
【実施例】
【００１６】
以下、実施例により本発明を説明する。これらの実施例は、いずれにおいても
本発明の範囲を限定するものではない。
【００１７】
実施例１：患者の診断用試料アッセイ
実験手順
医療歴
能動肺疾患のないこと、心不全、肝不全又は腎不全の病歴がないこと、及び糖
尿病の治療のためのインスリンの使用や経口投薬のないことなどの医療歴をとる
がこれらには限定されない。
【００１８】
理学的検査及び実験室検査
血液採取を含む理学的検査や実験室検査を必要としない。
【００１９】
食事コントロール
試験の開始前に全ての当事者が一晩絶食したことを確認する。
【００２０】
患者コントロール
当事者は、試験中は、食べたり、飲んだり、たばこを吸ったりしてはならない
。全ての患者は、試験の間、座ったままでいることが必要である。少量の水はよ
い。
【００２１】
アッセイの手順
患者は、この試験前に少なくとも８時間絶食する。
【００２２】
患者への指示の典型例を以下に示す：
工程１：第一呼気試料の採取
・採取チューブからスクリューキャップを取り外す。
・通常の息の吸い込みとその後の吐き出しを十分に４〜８秒間、採取チューブ
の底に位置させたストローを介しておこなう。
・直ちに採取チューブにスクリューキャップを戻し、ぴったりと締める（締め
すぎないこと）。
・書き込み済みのグリーンラベルを採取チューブに付ける。
【００２３】
工程２：溶液を飲む
・水道水をプラスチック容器の満杯ラインまで加えることにより溶液を調製す
る。完全に溶解するまで混合した後、溶液全体を飲み干す。
・１．５時間待つ。
【００２４】
工程３：第二呼気試料を採取する
・溶液を飲んでから１．５時間後、工程１における第一呼気試料と同様にして
第二呼気試料を採取チューブに採取する。
・書き込み済みの黄色ラベルを採取チューブに付ける。
【００２５】
工程４：分析のために試料を戻す
・２つの採取チューブを署名し且つ書き込み済みの登録カードといっしょにメ
ールボックスに入れる。
・指示通りにメールボックスを、小出しする場所に戻す。
【００２６】
実施例２：呼気試験投与
スクリューキャップを取り外した状態で採取チューブを患者に渡す。ストロー
を用いて、チューブに息を吹き込み、通常４〜８秒間息を吐き出す。次に、各患
者に、均一に標識した１３Ｃグルコース約２５ｍｇと未標識グルコース約１５ｇ
とを組み合わせて水道水１００ｍＬに添加して調製した溶液を飲ませる。１２時
間後、患者に新しいチューブを渡して、上記したようにして息を吹き込ませる。
これで、呼気採取は、完了である。
【００２７】
保存及び輸送
呼気試験管に、典型的には患者の名前と確認番号のラベルを付け、分析検査室
に輸送して分析する。この際、冷蔵や特別な保存法は必要ない。
【００２８】
実施例３：分析法
呼気試料を、同位体比質量分光分析法により分析する。ＮＤＩＲＳも、呼気試
験試料を分析するのに好ましい方法である。また、他の当該技術分野において公
知の方法を用いてもよい。
【００２９】
統計的解析
呼気試験の感度、特異性、陽性及び陰性予測値を、経口ブドウ糖負荷試験の値
と比較する。レシーバーオペレータ特性曲線解析をおこなって、ＩＩ型糖尿病又
は妊娠糖尿病と、正常グルコース代謝のヒトとの識別確認する。
【００３０】
実施例４：ＩＲＭＳの方法の基礎
同位体比質量分光分析法（ＩＲＭＳ）は、少量の試料（低ナノグラム量）を測
定することができる高精度分析方法である。例えば、１３Ｃ／１２Ｃ比は、一炭
素分子（ＣＯ２ガス）について測定する。ＣＯ２ガスは、連続フローＩＲＭＳ（
「ＣＦ−ＩＲＭＳ」とも称される）により、分光計に導くことができる。
【００３１】
炭素の同位体（１２Ｃ及び１３Ｃ）と酸素（１６Ｏ、１７Ｏ、１８Ｏ）とを統
計的に組み合わせてＣＯ２分子を発生させると、分子量がそれぞれ４４、４５及
び４６である種々のアイソトポマーが生成する。したがって、炭素同位体比を測
定するために、ＣＯ２の種々のアイソトポマーの質量に相当する３つのイオンビ
ームをＩＲＭＳで発生させ、記録する。
【００３２】
高精度及び高正確さを得るために、完全に公知な同位体組成の基準ガスを使用
し、二重インレットシステムにより、試料と基準ガスの両方を、ガス切り替え弁
を介して交互にイオン化源に入れる。種々のイオンビームを測定することにより
、試料の１３Ｃ富化を算出できる。この計算値は、δ１３Ｃ（‰）で表される。
１３Ｃ存在比は、下式により、δ１３Ｃ（‰）で表される：
δ１３Ｃ（‰）＝（［（１３Ｃ／１２Ｃ）試料／（１３Ｃ／１２Ｃ）ＰＤＢ］
−１）×１０００
このδ１３Ｃ（‰）値は、標準からの炭素同位体比の変化（単位：ｐｐｔ；ｐ
ａｒｔｓ ｐｅｒ ｔｈｏｕｓａｎｄ）を示す。炭素については、ＰＤＢを、国
際基準として選択した。ＰＤＢは、Ｐｅｅ Ｄｅｅ Ｂｅｌｅｍｎｉｔｅｌｌａ
（サウスカロライナにおけるｔｈｅ Ｐｅｅ Ｄｅｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎからの化石）である。この化石の炭酸カルシウムからの１３
Ｃ／１２Ｃ比は、０．０１１２３７である。ＰＤＢと比較して、天然化合物のほ
とんどは、負のデルタ値を示す。上記式では、１３Ｃ／１２Ｃは、アイソトポマ
ーを意味する。
【００３３】
本発明の呼気試験を使用したＩＲＭＳは、２型及び妊娠糖尿病の診断並びに糖
尿病患者の血糖コントロールを監視する方法の一例である。
【００３４】
実施例５：正常ヒト、妊娠糖尿病患者及び耐糖能障害患者についての１３Ｃグル
コース呼気試験結果
実施例４では、本発明の呼気試料の分析法を説明する。図１は、正常ヒトの平
均（±ＳＤ）デルタ パー ミル オーバー ベースライン（ＤＯＢ）を示す。
妊娠糖尿病患者及び耐糖能障害患者のＤＯＢも示されている。プロトコルに従っ
て０時間、１時間、１．５時間及び２時間で採取した呼気試料を、ＩＲＭＳで分
析した。採取呼気試料のＩＲＭＳ分析は、ＡＰ２００３及びＡＰ２００２（Ａｎ
ａｌｙｔｉｃａｌ Ｐｒｅｃｉｓｉｉｏｎ）、ＡＢＣＡ（ＰＯＺ Ｅｕｒｏｐａ
）並びにＢｒｅａｔｈ ＭＡＴ（Ｆｉｎｎｉｇａｎ ＭＡＴ）を含むがこれらに
は限定されない種々の機器により実施できる。妊娠糖尿病患者及び耐糖能障害患
者のＤＯＢ値は、正常ヒトのＤＯＢより十分低い（図１）。耐糖能障害の診断は
、ＯＧＴＴにより最初おこない、妊娠糖尿病スクリーンを使用して妊娠糖尿病を
確認した。
【００３５】
耐糖能障害（ＩＧＴ）は、血糖レベルが正常よりも高いが、糖尿病に分類する
ほどには十分に高くない状態を意味する。ＩＧＴは、２型糖尿病の主要な危険因
子である。ＩＧＴは、成人の約１１％、すなわち、約２０００万人のアメリカ人
に存在する。６５歳以上のヒトの約４０〜４５％が、２型糖尿病又はＩＧＴであ
る。ブドウ糖負荷試験での２時間グルコース値が７．８ｍｍｏｌ／Ｌを超え、１
１．０ｍｍｏｌ／Ｌ未満であるときには、ヒトは、一般にＩＧＴであると診断さ
れる。女性は、妊娠しており、且つ以下の項目のうちのいずれか２つが当てはま
るときには、妊娠糖尿病であると診断される：絶食血漿グルコース５．３ｍｍｏ
ｌ／Ｌ超、１時間グルコースレベル１０．６ｍｍｏｌ／Ｌ超、２時間グルコース
レベル８．９ｍｍｏｌ／Ｌ超。しかしながら、この診断方法は侵襲性であるので
、本発明の呼気試験が、好ましい診断法である。１３Ｃグルコース呼気試験は、
感度がよく、正確且つ非侵襲性である。
【００３６】
実施例６：正常ヒト、インスリン抵抗性患者及び糖尿病患者についての１３Ｃグ
ルコース呼気試験結果
本実施例では、正常ヒト、糖尿病患者及びインスリン抵抗性患者について、呼
気試験と血糖レベルの両方を試験した。図２は、ＩＲＭＳで分析した正常被検者
の０時間、１時間、１．５時間及び２時間呼気試料のＤＯＢを示す。この正常ヒ
トの血糖レベルも、示されている。
【００３７】
図３は、糖尿病患者の呼気試験及び血糖レベルを示す。呼気試料のＤＯＢは、
正常ヒトのＤＯＢよりも顕著に低く（図２）、これらの血糖レベルは、糖尿病患
者に典型的なものである。
【００３８】
図４は、インスリン抵抗性患者の呼気試験及び血糖レベルを示す。これらの呼
気試料のＤＯＢは、正常ＤＯＢよりも顕著に低く（図２）、これらの血糖レベル
は、インスリン抵抗性患者に典型的なものである。
【００３９】
これらの結果は、糖尿病及びインスリン抵抗性を診断するための本発明の呼気
試験の一つの好ましい有用性を示している。本発明の別の態様によれば、呼気試
験曲線と血糖試験曲線との間の領域を使用して、種々の群の正常ヒト、糖尿病患
者及びインスリン抵抗性患者の領域を比較することにより、インスリン抵抗性患
者又は糖尿病患者を診断し且つ正常ヒトの糖耐性を確認できる。
【００４０】
図５は、正常ヒト、インスリン抵抗性患者及び糖尿病患者の１３Ｃグルコース
呼気試験結果を示す。インスリン抵抗性患者及び糖尿病患者のＤＯＢは、正常Ｄ
ＯＢ値よりも顕著に低い。
【００４１】
実施例７：ＮＤＩＲＳのインストルメンテーション
本発明の呼気試験試料は、ＮＤＩＲＳのインストルメンテーションを用いて分
析することもできる。呼気における１３ＣＯ２／１２ＣＯ２比の推移により、糖
尿病を診断できる。ＮＤＩＲＳをさらに使用して、２型糖尿病患者及び妊娠糖尿
病患者を診断したり、糖尿病患者の治療を監視（これらの患者の血糖コントロー
ル）できる。
【００４２】
１３Ｃ標識基質の代謝により、異なる同位体比が生じる。本発明のＮＤＩＲＳ
分析は、ＭｉｃｒｏＬｙｚｅｒ（ＱｕｉｎＴｒｏｎ）、ＵｂｉＴ−ＩＲ２００及
びＵｂｉＴ−１００（Ｏｔｓｕｋａ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ社）、ＵＲ
ＡＳ１０（Ｈａｒｔｍａｎｎ ａｎｄ Ｂｒａｕｎ）並びにＩｓｏｍａｘ２００
０（Ｉｓｏｔｅｃｈｎｉｋａ）を含む種々の機器により実施できるがこれらには
限定されない。
【００４３】
実施例８：インスリン抵抗性測定用高インスリン血正常血糖クランプ法
インスリン抵抗性は、インスリンの生物学的作用の減少として定義されており
、主に高インスリン血として現れる。高インスリン血正常血糖クランプ法は、現
在、インスリン抵抗性を定量化する標準法である。クランプ法は、一定速度でイ
ンスリンを注入することからなり、デキストロースを注入することにより血漿中
グルコースレベルの減少を防止する。正常血糖を維持するために注入するデキス
トロースの注入速度は、規定の血漿インスリン濃度の影響下で組織により吸収さ
れるグルコースの推定量である。いくつかのインスリン注入速度を用いることに
より、全身グルコース処理と血漿インスリンレベルとの間の関係が確立し、減少
したインスリン感度の状態及び／又は変更した最大グルコース処理能を識別でき
る。しかしながら、高インスリン血正常血糖クランプ法は、極めて侵襲性であり
、時間がかかり、コストがかかり、ばらつきがある。本発明の呼気試験は、信頼
性があり、感度が高く、特異的であり、経済性があり、非侵襲性であるので、イ
ンスリン抵抗性を測定するのに好ましい方法である。
【００４４】
実施例９：糖尿病の長期コントロールの監視
グリコシル化ヘモグロビンの測定は、糖尿病の長期コントロールの監視に使用
される現行試験である。グルコシル化ヘモグロビンは、赤血球の寿命中の高血糖
の影響で増加する。しかしながら、分析法が異なるとグルコシル化ヘモグロビン
の測定値が異なることがあり、結果の解釈には注意を払わなければならない。グ
ルコシル化ヘモグロビンを分析するのに使用されるＨＰＬＣ又はカラムクロマト
グラフィも、温度及びｐＨの変化に非常に敏感である。この試験も侵襲性であり
、いくつかの血液試料が必要である。本発明の呼気試験は、非侵襲性であり、感
度がよく、正確で、経済的であるので好ましい。
【００４５】
実施例１０：糖尿病の診断における１３Ｃグルコース呼気試験の有用性
糖尿病は、インスリン分泌、インスリン作用又はこれらの両方における欠如か
ら生じる、高血糖レベルにより特徴付けられる一群の疾病である。糖尿病は、診
断未確定のままであったり、治療しないままであったりすると、重大な合併症や
早死と関連することがある。世界保健機構は、世界的に糖尿病にかかる人数は２
０２５年までに現在の約１３５００００００人から二倍以上の３０００００００
０人になるであろうと推測している。糖尿病を患うと推定されている人数のうち
の約３分の１が診断未確定であると思われる。糖尿病の例数は、年齢とともに増
加することも公知である。２０歳未満ヒトの０．１６％が糖尿病であるが、この
数は、６５歳を超えると１８．４％に急激に増加することが推定される。
【００４６】
４種の糖尿病がある：１型（インスリン依存性）は全ての診断確定症例の５〜
１０％を占め、２型（インスリン非依存性糖尿病）は全ての診断確定症例の９０
〜９５％を占める、妊娠糖尿病は全ての妊婦の２〜５％で生じるが妊娠期間が過
ぎるとなくなり、特異的遺伝的症候群、手術、薬剤、栄養不良、感染及び他の疾
病から生じる他の特異的型の糖尿病は全ての診断確定症例の１〜２％を占めるで
あろう。糖尿病を測定するには、多数の異なる方法がある。これらには、食後血
糖、経口ブドウ糖負荷試験（ＯＧＴＴ）、Ｏ’Ｓｕｌｌｉｖａｎブドウ糖負荷試
験（妊娠試験）、ヘモグロビンＡｌｃ、島細胞抗体、ＧＡＤ抗体（グルタミン酸
デカルボキシラーゼ）及びインスリン抗体などがある。しかしながら、炭水化物
代謝能を試験すると、糖尿病は最も容易に検出される。これは、ＯＧＴＴと同様
に、システムに所定のブドウ糖負荷をかけることによりなされる。
【００４７】
ＯＧＴＴは糖尿病の標準試験であるが、試験結果に影響する変数の多くが制御
するのが困難であることから批判されている。例えば、標準化炭水化物患者食、
８〜１６時間の絶食、ストレス、運動、ホルモンのアンバランス及び種々の薬剤
により、試験のばらつきが生じることがある。これらのばらつきにより再現性が
悪くなり、この試験の診断の有効性が制限される。さらに、ＯＧＴＴは、非常に
多くの血液試料の採取を伴い、侵襲的方法である。
【００４８】
糖尿病検出の１３Ｃグルコース呼気試験の開発により、上記したばらつきによ
り影響されない非侵襲的方法である。１３Ｃは、天然に食品及び動物組織に生じ
る非放射性同位体である。いままで、１３Ｃの欠点は、分析に使用されるガス同
位体質量分光光度計の不足にあった。必要なインストルメンテーション及び必要
とする１３Ｃ標識化合物が容易に入手できるので、呼気試験における１３Ｃ標識
化合物の使用はより実現可能である。
【００４９】
臨床試験
目的：このパイロット試験の主要な目的は、２型糖尿病及び妊娠糖尿病の診断
における１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験の感度、特異性及び信頼性を、標準と
考えられているすでに実証されているブドウ糖負荷試験と比較して評価すること
である。
【００５０】
構成：多センターブラインド非ランダム化構成を利用する。関連する医師のみ
が、当事者の状態がわかっている。当事者は、ブドウ糖負荷試験を受ける。それ
から２週間以内に、当事者は、１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験を受ける。両方
の試験からの知見を検討して、調和させる。
【００５１】
試験当事者：この調査は、２型糖尿病及び妊娠糖尿病ごとに５０人づつ募集す
ることにより実施する。２型糖尿病については、当事者は、糖尿病である疑いの
あるヒトである。妊娠糖尿病については、当事者は、標準妊娠糖尿病スクリーニ
ング試験に附した妊娠２４〜２８週目の女性である。糖尿病のいずれの診断も、
ブドウ糖負荷試験の結果に基づく。
【００５２】
試験法：同意後の選ばれた当事者は、最小２４時間及び最大２週間で別個にブ
ドウ糖負荷試験と１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験を受ける。ブドウ糖負荷試験
は、Ｃａｎａｄｉａｎ Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＣＭＡＪ
、ＪＡＭＣ、１９９８年１０月２０日；１５９（８補遺）；Ｓ１−Ｓ２９）の指
針に準じて実施される。簡単に述べれば、妊娠糖尿病スクリーンについては、ブ
ドウ糖負荷試験は、５０ｇブドウ糖負荷ドリンクの消費と、ブドウ糖測定の１時
間後の静脈血試料の採取からなる。ドリンク消費と血液採取との間の時間は、当
事者は、座った姿勢を維持し、タバコを吸ったり、食べたりすることを控える。
必要に応じて、すする程度の量の水は飲んでもよい。
【００５３】
２型糖尿病については、ブドウ糖負荷試験に先立ち、一晩絶食する（１０〜１
６時間）。７５ｇブドウ糖負荷ドリンクの消費の前に、絶食血糖試料を採取する
。ドリンク摂取２時間後、静脈血試料を採取してブドウ糖の測定をおこなう。ド
リンクの消費と血液採取との間の時間は、当事者は、座った姿勢を維持し、タバ
コを吸ったり、食べたりすることを控える。必要に応じて、すする程度の量の水
は飲んでもよい。
【００５４】
一晩（最小８時間）の絶食後、１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験を実施する。
絶食後、当事者は、ベースライン呼気試料を採取する。次に、当事者は、１３Ｃ
−Ｄ−グルコースドリンク剤を摂取し、１時間目、１．５時間目及び２時間目に
呼気試料を採取する。試験中、当事者は、座った姿勢を維持し、タバコを吸った
り、食べたりすることを控える。試験中、すする程度の量の水は飲んでもよい。
【００５５】
試験全体の構成：合計５０人の当事者を、２型糖尿病及び妊娠糖尿病の各々に
ついて調査する。
【００５６】
調査１：募集プロセス中に、各人に当事者情報シートを見せて、検査員が、全
ての適正要件を確実に満たしているかを問診する。各人に質問の機会を与え、全
ての適正基準を満たす場合には、同意書を読ませ、そこに署名させる。
【００５７】
適正基準を満たし且つ同意書に署名した全ての当事者は、最小２４時間及び最
大２週間で別個にブドウ糖負荷試験（調査２）と１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試
験（調査３）の両方を受ける。
【００５８】
調査２：ブドウ糖負荷試験は、Ｃａｎａｄｉａｎ Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ａｓｓ
ｏｃｉａｔｉｏｎ（ＣＭＡＪ、ＪＡＭＣ、１９９８年１０月２０日；１５９（８
補遺）；Ｓ１−Ｓ２９）に記載の指針に準じて実施される。簡単に述べれば、妊
娠糖尿病スクリーンについては、当事者に、２９６ｍＬにデキストロース５０ｇ
を添加した市販のブドウ糖負荷ドリンクを消費させる。消費１時間後、静脈血試
料を、上部が赤い真空採取チューブに採取する。２型糖尿病については、当事者
に、まず一晩（１０〜１６時間）絶食させた後、絶食血糖試料を与える。次に、
当事者に、２９６ｍＬにデキストロース７５ｇを添加した市販のブドウ糖負荷ド
リンクを摂取させ、消費２時間後、静脈血試料を採取する。
【００５９】
調査３：１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼気試験については、当事者に、まず一晩（
最小８時間）絶食させる。当事者に、ベースライン呼気試料を与えた後、水１０
０ｍｌに、１３Ｃ−Ｄ−グルコース２５ｍｇと未標識ＵＳＰデキストロース１５
ｇとを組み合わせて含有する１３Ｃ−Ｄ−グルコース富化溶液を消費させる。次
に、１時間目、１．５時間目及び２時間目に呼気試料を採取する。
【００６０】
備考：より都合がよく且つ全ての試験基準を満たしている場合には、調査１と
調査２とを一緒にしてもよい。
【００６１】
当事者数及び標的集団：２型糖尿病の疑いのあるヒト（ｎ＝５０）又は妊娠糖
尿病についてスクリーニングされたヒト（ｎ＝５０）の合計１００人の成人の当
事者（１８歳以上）を、経口ブドウ糖負荷試験に供されているヒトから採用する
。
【００６２】
仮分析：特定の型の糖尿病について２５人を選んだ後、全ての当事者を、状態
についてアンブラインドする。検査のこの時点で、結果を評価する。当事者の５
％超が偽陰性又は偽陽性であると報告されるような、１３Ｃ−Ｄ−グルコース呼
気試験の結果が標準（経口ブドウ糖負荷試験）と相関がない場合には、試験を一
時的に中止する。試験を中止する場合、プロトコルを、１３Ｃ−Ｄ−グルコース
５０ｍｇと未標識ＵＳＰデキストロース１５ｇを含有するように１３Ｃ−Ｄ−グ
ルコース呼気試験キット要素の調整を反映するように修正する。
【００６３】
実施例１１：糖尿病の診断用１３Ｃグルコース試験の利点
ＯＧＴＴの欠点には、ばらつき又は偽の結果及び試験の侵襲性を生じるコント
ロールできない因子が含まれる。当該技術分野において公知の他の試験は特異的
でなく、侵襲性であり、ばらつきがあり、且つ労働力が必要である。本発明の１
３Ｃグルコース呼気試験は、感度が高く、信頼性があり、且つ特異的である。１
３Ｃグルコース呼気試験は、ヒト間ばらつきが最小限であり、分析精度が優れて
おり、呼気試料は、室温で少なくとも６週間安定である。１３Ｃグルコース呼気
試験は、当該技術分野において公知の試験よりも好ましく、非侵襲性であり、実
行しやすく、感度及び特異性が極めて良好であり、且つ経済的である。本発明の
呼気試験は、２型糖尿病及び妊娠糖尿病の診断に好ましく使用される。また、本
発明は、インスリン抵抗性のレベルの測定及び糖尿病患者の治療の妥当性を監視
するのにも好ましい。
【００６４】
更に、本発明の変更及び修正は当業者に明らかであり、これらは本明細書及び
請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】正常ヒト、妊娠糖尿病患者及び耐糖能障害患者から採取した１３Ｃグルコース呼気試料のＩＲＭＳ分析を示す。
【図２】正常ヒトの呼気試験及び血糖レベルの代表例を示す。
【図３】糖尿病患者の呼気試験及び血糖レベルを示す。
【図４】インスリン抵抗性患者の呼気試験及び血糖レベルを示す。
【図５】インスリン抵抗性患者、糖尿病患者及び正常ヒトについてのＩＲＭＳの結果の比較を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非標識かつ均一に標識された１３Ｃグルコースの所定の経口用量と、呼気採取容器とを備える、糖尿病、インスリンおよび妊娠糖尿病の診断のための診断キット。
【請求項２】
非標識かつ均一に標識された１３Ｃグルコースの所定の経口用量と、呼気採取容器とを備える、高血糖症治療の適正を決定するための診断キット。
【請求項３】
明細書に記載の発明。
【請求項１】
非標識かつ均一に標識された１３Ｃグルコースの所定の経口用量と、呼気採取容器とを備える、糖尿病、インスリンおよび妊娠糖尿病の診断のための診断キット。
【請求項２】
非標識かつ均一に標識された１３Ｃグルコースの所定の経口用量と、呼気採取容器とを備える、高血糖症治療の適正を決定するための診断キット。
【請求項３】
明細書に記載の発明。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２９２５０６（Ｐ２００８−２９２５０６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２０５１６（Ｐ２００８−２２０５１６）
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【分割の表示】特願２００７−５０８５６（Ｐ２００７−５０８５６）の分割
【原出願日】平成１１年５月６日（１９９９．５．６）
【出願人】（５００１３２７２０）アイソテクニカ インコーポレイテッド (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【分割の表示】特願２００７−５０８５６（Ｐ２００７−５０８５６）の分割
【原出願日】平成１１年５月６日（１９９９．５．６）
【出願人】（５００１３２７２０）アイソテクニカ インコーポレイテッド (10)
【Ｆターム（参考）】
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