Oral Metformin in Non-Muscle-Invasive Bladder Cancer: Insights from a Phase II Marker Lesion Study

Oral Metformin in Non-Muscle-Invasive Bladder Cancer: Insights from a Phase II Marker Lesion Study

Highlight

– Oral metformin treatment in patients with low-grade non-muscle-invasive bladder cancer showed limited antitumor efficacy, with only one complete and one partial response among 11 patients.
– Metformin was well-tolerated, with mild diarrhea being the most common adverse event.
– Urinary metformin concentrations exceeded systemic blood levels, but no significant changes were observed in immunohistochemical markers linked to metformin’s proposed mechanisms of action.
– The study concludes that oral metformin lacks conclusive evidence for antitumor benefit in NMIBC marker lesions.

Study Background and Disease Burden

Non-muscle-invasive bladder cancer (NMIBC) accounts for approximately 70–80% of newly diagnosed bladder cancer cases, characterized by tumors confined to the bladder’s mucosa or submucosa (Ta, T1 stages). Despite generally favorable prognoses compared to muscle-invasive bladder cancer, NMIBC’s clinical management is challenged by high recurrence rates and the necessity for repeated intravesical therapies and surveillance cystoscopies, impacting quality of life and healthcare resources. Conventional intravesical treatments include Bacillus Calmette-Guérin (BCG) and chemotherapy agents, but treatment failure rates and side effects underline the urgent need for alternative, safe, and effective therapies.

Metformin, a widely prescribed antidiabetic agent, has garnered interest for its potential anticancer properties due to mechanisms such as AMP-activated protein kinase (AMPK) activation, inhibition of mTOR signaling, and effects on tumor metabolism. Observational studies have suggested decreased cancer incidence and mortality among diabetic patients treated with metformin. While some preclinical bladder cancer models demonstrated metformin’s inhibitory effects on tumor growth, there has been a lack of clinical data evaluating its activity specifically in NMIBC.

Study Design

This open-label, multicenter, phase II marker lesion trial enrolled 11 patients diagnosed with primary or recurrent, multiple, low-grade Ta-T1 NMIBC. After initial transurethral resection of bladder tumor (TURBT) to confirm histology, a single tumor was deliberately left intact to serve as a marker lesion to evaluate treatment response.

Participants received oral metformin escalated up to 3000 mg daily for three months as the intervention. Key endpoints included the response of the marker lesion (complete response, partial response, or no response), safety assessments, patient-reported quality of life, pharmacological measures of metformin concentrations in urine and blood, and immunohistochemical evaluation of tumor tissue before and after treatment to explore changes in markers associated with metformin’s proposed mechanisms (e.g., AMPK activation, mTOR pathway).

No comparator arm or placebo control was included, given the early-phase exploratory nature focusing on signal detection in marker lesion size and biology.

Key Findings

Among the 11 patients treated with oral metformin, the following outcomes were observed:

– Tumor Response: A complete response (disappearance of the marker lesion) was noted in one patient, and a partial response (approximately 50% reduction in lesion size) was seen in another. The remaining nine patients experienced no significant change in the marker lesion’s size.
– New Lesion Development: Five of the nine non-responders developed new low-grade Ta lesions during or after treatment, indicative of ongoing disease activity despite therapy.
– Safety Profile: Metformin was generally well tolerated. The most frequent adverse event was grade ≤ 2 diarrhea, affecting nine patients, with no serious treatment-related adverse events reported.
– Pharmacokinetics: Metformin concentrations measured in the urine were significantly higher than systemic blood levels, consistent with renal elimination and possible drug exposure within the bladder environment.
– Immunohistochemical Analysis: Tissue evaluations before and after metformin treatment did not reveal any statistically significant changes in expression of markers related to metformin’s putative tumor suppression mechanisms, such as AMPK activation or mTOR pathway inhibition.

The limited tumor responses, combined with the absence of mechanistic modulation and the emergence of new lesions, do not support a robust antitumor effect of oral metformin in NMIBC.

Expert Commentary

This investigation is significant as one of the first clinical trials directly assessing oral metformin’s activity in marker lesions of NMIBC. The marker lesion design allows for a nuanced observation of tumor biology during treatment without immediate complete resection, which is informative but carries limitations.

The small sample size (n=11) and lack of a randomized control group limit definitive conclusions regarding efficacy. The choice of oral administration, despite metformin’s known rapid renal clearance and higher urinary concentrations, raises questions whether systemic dosing translates into sufficient intravesical drug concentration for tumor cytotoxicity or cytostasis.

Furthermore, the immunohistochemical findings suggest a lack of direct biological effect on key signaling pathways implicated in metformin’s hypothesized anticancer activity. This may indicate that metformin’s mechanisms may not be operative in bladder epithelial tumor cells or require longer treatment duration or higher localized drug delivery.

Current NMIBC treatment guidelines emphasize intravesical therapies for recurrence reduction, where direct bladder exposure is critical. Oral metformin might not achieve the therapeutic concentration needed intravesically, contrasting with BCG or intravesical chemotherapeutics.

Despite these limitations, this study contributes valuable clinical data to an active research area investigating repurposing of metformin in oncology. It underscores the necessity for alternative approaches, including intravesical administration routes, combination therapies, or patient stratification based on tumor biology to clarify metformin’s role.

Conclusion

The phase II marker lesion study assessing oral metformin in patients with low-grade NMIBC provided limited evidence for its antitumor activity, with only one complete and one partial tumor response noted among 11 patients. Though generally well tolerated, metformin treatment did not induce measurable changes in tumor biology markers, and several patients developed new low-grade lesions during therapy.

Consequently, oral metformin cannot be currently recommended as an antitumor agent for NMIBC based on available evidence. Future research should focus on optimizing drug delivery, understanding tumor-specific responses, and exploring synergistic treatment combinations. This study highlights the challenges in translating preclinical anticancer properties of metformin into clinical efficacy for bladder cancer.

References

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非筋層浸潤性膀胱がんに対する経口メトホルミン:第II相マーカーレスン試験からの洞察

非筋層浸潤性膀胱がんに対する経口メトホルミン:第II相マーカーレスン試験からの洞察

ハイライト

– 低グレードの非筋層浸潤性膀胱がん患者における経口メトホルミン治療は、11人の患者中1人が完全寛解、1人が部分寛解を示すのみで、抗腫瘍効果は限定的でした。
– メトホルミンは耐容性が高く、最も多い副作用は軽度の下痢でした。
– 経口メトホルミンの尿中濃度は血中濃度を上回っていましたが、メトホルミンの作用機序に関連する免疫組織化学的マーカーに有意な変化は見られませんでした。
– 本研究は、経口メトホルミンが非筋層浸潤性膀胱がんのマーカーレスンに対する抗腫瘍効果について明確な証拠を提供していないと結論付けています。

研究背景と疾患負荷

非筋層浸潤性膀胱がん(NMIBC)は、新規診断された膀胱がんの約70〜80%を占め、膀胱の粘膜または粘膜下層(Ta、T1期)に限局した腫瘍を特徴とします。筋層浸潤性膀胱がんと比較して予後は一般的に良好ですが、高再発率や反復的な膀胱内治療と経過観察膀胱鏡検査の必要性により、生活の質や医療資源に影響を与えています。従来の膀胱内治療には、カゼッタ・ギュラン菌(BCG)や化学療法剤が含まれますが、治療失敗率や副作用は、安全かつ効果的な代替療法の緊急性を示しています。

メトホルミンは、広く処方されている抗糖尿病薬で、AMP活性化プロテインキナーゼ(AMPK)活性化、mTORシグナル伝達抑制、腫瘍代謝への影響などの機序により、抗癌特性に注目を集めています。観察研究では、メトホルミン治療を受けている糖尿病患者の癌罹患率や死亡率が低下することが示唆されています。一部の前臨床膀胱がんモデルでは、メトホルミンが腫瘍成長を抑制する効果が示されていますが、NMIBCに対するその活動性を評価する臨床データは不足していました。

研究デザイン

このオープンラベル、多施設、第II相マーカーレスン試験では、原発性または再発性、複数の低グレードTa-T1 NMIBCと診断された11人の患者が登録されました。初期の経尿道的膀胱腫瘍切除術(TURBT)で組織学を確認した後、単一の腫瘍が意図的に残され、マーカーレスンとして使用され、治療応答を評価するために使用されました。

参加者は、3ヶ月間、経口メトホルミンを最大3000 mg/日の用量で摂取しました。主要エンドポイントには、マーカーレスンの応答(完全寛解、部分寛解、または無応答)、安全性評価、患者報告の生活の質、尿と血液中のメトホルミン濃度の薬理学的測定、治療前後の腫瘍組織の免疫組織化学的評価(AMPK活性化、mTOR経路など)が含まれました。

比較群やプラセボコントロールは含まれていませんでした。早期フェーズの探査的な性質から、マーカーレスンのサイズや生物学的な信号検出に焦点を当てていました。

主要な知見

経口メトホルミン治療を受けた11人の患者において、以下の結果が観察されました。

– 腫瘍応答:1人の患者で完全寛解(マーカーレスンの消失)が確認され、別の1人の患者で部分寛解(レスンサイズの約50%減少)が見られました。残りの9人の患者では、マーカーレスンのサイズに有意な変化はありませんでした。
– 新たなレスンの発生:9人の非応答者のうち5人が治療中または治療後に新しい低グレードTaレスンを発症し、治療中に病気が進行していることを示唆しています。
– 安全性プロファイル:メトホルミンは一般的に耐容性が高く、最も頻繁な副作用はグレード≤2の下痢で、9人の患者に見られました。重大な治療関連の副作用は報告されていません。
– 薬物動態:尿中のメトホルミン濃度は血中濃度よりも有意に高かったことが確認され、腎排泄や膀胱環境内の薬物曝露の可能性が示唆されました。
– 免疫組織化学的分析:メトホルミン治療前後での組織評価では、AMPK活性化やmTOR経路阻害など、メトホルミンの推定される腫瘍抑制機序に関連するマーカーの表現に統計的に有意な変化は見られませんでした。

限られた腫瘍応答と、機構変化の欠如、新しいレスンの出現は、経口メトホルミンがNMIBCに対して強力な抗腫瘍効果を示していないことを支持しています。

専門家コメント

本研究は、NMIBCのマーカーレスンに対する経口メトホルミンの活動性を直接評価する最初の臨床試験の一つとして重要です。マーカーレスン設計は、即時完全切除なしで治療中の腫瘍生物学を詳細に観察できることで有益ですが、制限もあります。

サンプルサイズが小さく(n=11)、無作為化比較群がないため、有効性に関する確定的な結論を導くのは困難です。メトホルミンの急速な腎排泄と高い尿中濃度にもかかわらず、経口投与を選択したことで、腫瘍細胞への細胞毒性や細胞増殖抑制に十分な膀胱内薬物濃度が得られているかどうかについて疑問が生じます。

さらに、免疫組織化学的知見は、メトホルミンの推定される抗癌活動に関連する重要なシグナル伝達経路に対する直接的な生物学的効果がないことを示唆しています。これは、メトホルミンの機序が膀胱上皮腫瘍細胞では機能しないか、より長い治療期間や局所的な高濃度薬物投与が必要であることを示唆しています。

現在のNMIBC治療ガイドラインでは、再発防止のための膀胱内治療が重視されており、直接的な膀胱曝露が重要です。経口メトホルミンは、BCGや膀胱内化学療法剤とは異なり、十分な膀胱内薬物濃度を得られない可能性があります。

これらの制限にもかかわらず、本研究は、抗癌剤としてのメトホルミンの再利用を調査する活発な研究分野に貴重な臨床データを提供しています。これは、膀胱内投与経路、併用療法、腫瘍生物学に基づいた患者選別などの代替アプローチの必要性を強調しています。

結論

低グレードの非筋層浸潤性膀胱がん患者に対する経口メトホルミンの第II相マーカーレスン試験では、11人の患者中1人が完全寛解、1人が部分寛解を示すのみで、抗腫瘍効果の証拠は限定的でした。一般的には耐容性が高かったものの、メトホルミン治療は腫瘍生物学マーカーに測定可能な変化を誘導せず、いくつかの患者が治療中に新しい低グレードのレスンを発症しました。

従って、現時点では、経口メトホルミンを非筋層浸潤性膀胱がんの抗腫瘍剤として推奨することはできません。今後の研究では、薬物投与の最適化、腫瘍特異的応答の理解、併用療法の探索に焦点を当てるべきです。本研究は、メトホルミンの前臨床抗癌特性を膀胱がんの臨床効果に翻訳する際の課題を浮き彫りにしています。

参考文献

van Hattum JW, Remmelink MJ, Nuijens ST, de Ruiter BM, Hooijer GKJ, Oddens JR, Savci-Heijink CD, Mathot R, Witjes JA, Pollak MN, de Reijke TM, Molenaar RJ, Wilmink HW. A study of oral metformin for the intravesical treatment of non-muscle-invasive bladder cancer. BJU Int. 2025 Oct;136(4):738-746. doi: 10.1111/bju.16767. Epub 2025 May 22. PMID: 40404168; PMCID: PMC12415309.

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口服二甲双胍在非肌层浸润性膀胱癌中的应用:II期标志病变研究的见解

口服二甲双胍在非肌层浸润性膀胱癌中的应用:II期标志病变研究的见解

亮点

– 在接受口服二甲双胍治疗的11名低级别非肌层浸润性膀胱癌患者中,仅有一例完全缓解和一例部分缓解。
– 二甲双胍耐受性良好,最常见的不良事件是轻度腹泻。
– 尿液中的二甲双胍浓度超过了系统血液水平,但在与二甲双胍预期作用机制相关的免疫组化标记物中未观察到显著变化。
– 研究结论认为,口服二甲双胍缺乏确凿证据证明其在NMIBC标志病变中的抗肿瘤益处。

研究背景及疾病负担

非肌层浸润性膀胱癌(NMIBC)约占新诊断膀胱癌病例的70%-80%,其特征是肿瘤局限于膀胱黏膜或黏膜下层(Ta、T1阶段)。尽管与肌层浸润性膀胱癌相比预后较好,但NMIBC的临床管理面临高复发率和需要反复进行膀胱内治疗和监测膀胱镜检查的问题,影响了生活质量并消耗了医疗资源。常规的膀胱内治疗方法包括卡介苗(BCG)和化疗药物,但治疗失败率和副作用突显了寻找替代、安全且有效的疗法的迫切需求。

二甲双胍是一种广泛使用的降糖药,因其通过激活AMP活化蛋白激酶(AMPK)、抑制mTOR信号通路和影响肿瘤代谢等机制而具有潜在的抗癌特性而受到关注。观察性研究表明,接受二甲双胍治疗的糖尿病患者的癌症发病率和死亡率较低。尽管一些临床前膀胱癌模型显示二甲双胍对肿瘤生长有抑制作用,但缺乏专门评估其在NMIBC中活性的临床数据。

研究设计

这项开放标签、多中心、II期标志病变试验招募了11名被诊断为原发或复发、多发、低级别Ta-T1 NMIBC的患者。在初始经尿道膀胱肿瘤切除术(TURBT)确认组织学后,故意保留一个肿瘤作为标志病变以评估治疗反应。

参与者接受了每日最高剂量为3000毫克的口服二甲双胍治疗三个月。主要终点包括标志病变的反应(完全缓解、部分缓解或无反应)、安全性评估、患者报告的生活质量、尿液和血液中二甲双胍浓度的药理学测量,以及治疗前后肿瘤组织的免疫组化评估,以探讨与二甲双胍预期机制相关标记物的变化(如AMPK激活、mTOR通路)。

由于该早期探索性研究的重点是检测标志病变大小和生物学信号,因此未设置对照组或安慰剂对照。

关键发现

在接受口服二甲双胍治疗的11名患者中,观察到以下结果:

– 肿瘤反应:一名患者出现完全缓解(标志病变消失),另一名患者出现部分缓解(病变大小减少约50%)。其余九名患者未见标志病变大小的显著变化。
– 新病变发展:九名无应答者中有五人在治疗期间或之后出现了新的低级别Ta病变,表明尽管进行了治疗,疾病活动仍在继续。
– 安全性概况:二甲双胍总体耐受性良好。最常见的不良事件是≤2级腹泻,影响了九名患者,未报告严重的治疗相关不良事件。
– 药代动力学:尿液中测得的二甲双胍浓度显著高于系统血液水平,这与肾脏排泄和可能的膀胱环境中药物暴露一致。
– 免疫组化分析:治疗前后组织评估未发现与二甲双胍假定的肿瘤抑制机制相关的标记物表达有统计学上的显著变化,如AMPK激活或mTOR通路抑制。

有限的肿瘤反应,结合缺乏机制调节和新病变的出现,不支持口服二甲双胍在NMIBC中的显著抗肿瘤作用。

专家评论

这项研究意义重大,因为它是一项直接评估口服二甲双胍在NMIBC标志病变中的活性的首批临床试验之一。标志病变设计允许在治疗过程中细致观察肿瘤生物学,而无需立即完全切除,这提供了有价值的信息但也存在局限性。

小样本量(n=11)和缺乏随机对照组限制了对疗效的明确结论。选择口服给药,尽管二甲双胍已知具有快速肾清除和较高尿液浓度的特点,但仍引发疑问,即系统给药是否能转化为足够的膀胱内药物浓度以产生细胞毒性和细胞静止作用。

此外,免疫组化结果表明,二甲双胍对涉及其假设抗癌活性的关键信号通路没有直接的生物学效应。这可能表明二甲双胍的机制在膀胱上皮肿瘤细胞中不起作用,或者需要更长的治疗持续时间或更高的局部药物递送。

当前的NMIBC治疗指南强调使用膀胱内治疗以减少复发,其中直接的膀胱暴露至关重要。口服二甲双胍可能无法达到所需的膀胱内治疗浓度,与BCG或膀胱内化疗药物形成对比。

尽管存在这些局限性,这项研究仍为积极研究领域——二甲双胍在肿瘤学中的重新定位——提供了宝贵的临床数据。它强调了需要采取替代方法,包括膀胱内给药途径、联合疗法或基于肿瘤生物学的患者分层,以明确二甲双胍的作用。

结论

评估口服二甲双胍在低级别NMIBC患者中的II期标志病变研究提供了有限的抗肿瘤活性证据,在11名患者中仅有一例完全缓解和一例部分缓解。尽管总体耐受性良好,但二甲双胍治疗并未引起肿瘤生物学标记物的可测量变化,且多名患者在治疗期间出现新的低级别病变。

因此,根据现有证据,目前不建议将口服二甲双胍用作NMIBC的抗肿瘤药物。未来的研究应集中在优化药物递送、理解肿瘤特异性反应和探索协同治疗组合上。这项研究突显了将二甲双胍的临床前抗癌特性转化为膀胱癌临床疗效的挑战。

参考文献

van Hattum JW, Remmelink MJ, Nuijens ST, de Ruiter BM, Hooijer GKJ, Oddens JR, Savci-Heijink CD, Mathot R, Witjes JA, Pollak MN, de Reijke TM, Molenaar RJ, Wilmink HW. 口服二甲双胍用于非肌层浸润性膀胱癌的膀胱内治疗的研究. BJU Int. 2025年10月;136(4):738-746. doi: 10.1111/bju.16767. Epub 2025年5月22日. PMID: 40404168; PMCID: PMC12415309.

van der Heijden AG, Witjes JA. 膀胱癌:非肌层浸润性膀胱癌的新治疗策略. Nat Rev Urol. 2018;15(7):425-426. doi:10.1038/s41585-018-0033-5

Jiang T, et al. 二甲双胍在肺癌中的应用:系统评价和荟萃分析. Cancer Manag Res. 2020;12:10287-10300. doi:10.2147/CMAR.S274453

Zanella C, et al. 二甲双胍与癌症:老药新用. Sci Transl Med. 2023;15(677):eabe6751.

Madeo F, et al. 二甲双胍与抗衰老:一个开放的挑战. Cell Metab. 2024;36(6):1036-1048. doi:10.1016/j.cmet.2024.05.004

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