211service.com
En konstgjord bukspottkörtel
Idag har personer med diabetes en rad olika tekniker för att hålla sitt blodsocker i schack, inklusive kontinuerliga monitorer som kan hålla koll på glukosnivåerna under dagen och insulinpumpar som kan leverera läkemedlet. Men diabetikern är fortfarande ansvarig för att fatta verkställande beslut – när han ska testa sitt blod eller ge sig själv en chans – och systemet har gott om utrymme för mänskliga misstag. Men nu säger forskare att de första generationerna av en konstgjord bukspottkörtel, som skulle kunna fatta de flesta doseringsbeslut utan bärarens ingripande, kan vara tillgängliga inom de närmaste åren.
Konstgjord bukspottkörtel: Forskare kopplar samman kontinuerliga glukosmätare, som enheten på bilden här (vit enhet, upptill), med insulinpumpar, som den som visas här (personsökarliknande enhet, längst ner), för att skapa en konstgjord bukspottkörtel för personer med diabetes. I detta kommersiella system från Medtronic överför glukosmätaren data trådlöst till pumpen via en mätare (ej på bilden). Användaren måste dock fortfarande bestämma hur mycket insulin han behöver och själv dosera ut det. I en konstgjord bukspottkörtel skulle specialdesignade algoritmer beräkna hur mycket insulin som krävs och hur snabbt, och sedan signalera läkemedlets leverans utan mänsklig inblandning.
Typ 1-diabetes utvecklas när cellöarna i den mänskliga bukspottkörteln slutar producera tillräckliga mängder insulin, vilket gör att kroppen inte kan reglera blodsockernivåerna på egen hand. Om det inte kontrolleras kan glukosfluktuationer på lång sikt leda till nervskador, blindhet, stroke och hjärtattacker. Även bland de mest vaksamma diabetiker är stora sänkningar och stigande glukosnivåer fortfarande vanliga. Vi har data till hands idag som tyder på att du kan få mycket bättre diabetesresultat om datorn tar ledningen istället för att personen med diabetes gör allt själv, säger Aaron Kowalski, forskningschef för Juvenile Diabetes Research Foundation. Artificiell bukspottkörtelprojekt .
På sin mest grundläggande nivå består en konstgjord bukspottkörtel av tre komponenter: en kontinuerlig sensor för att detektera glukosnivåer i realtid, en miniatyrdator som kan ta dessa avläsningar och använda en algoritm för att förutsäga vad som kommer att hända härnäst och avgöra hur mycket insulin som behövs för att hålla nivåerna stabila, och en insulinpump som drivs av datorn som doserar ut lämplig mängd av läkemedlet.
Två av komponenterna – insulinpumpar och kontinuerliga glukosmätare – finns redan på den kommersiella marknaden (den senare fick marknadsföringsgodkännande av U.S. Food and Drug Administration för bara några år sedan). På kort sikt kan du förmodligen skapa ett ganska robust system med dagens teknologier, säger Kowalski, vars grupp har lett en koalition som syftar till att få ut en artificiell bukspottkörtel på marknaden så snart som möjligt.
Medlemmar i konsortiet experimenterar med varianter av detta slutna system, så kallat eftersom datoralgoritmen kopplar ihop insulinpumpen och glukosmonitorn, vilket stänger slingan. Det kanske är den som är närmast att utveckla ett kommersiellt system Roman Hovorka , en huvudsaklig forskningsassistent vid University of Cambridge, i Storbritannien, där han leder Diabetes Modeling Group. Hans första slutna studie undersökte effektiviteten av systemet när det användes över natten, under de timmar då blodsockernivåerna sannolikt sjunker hastigt och komplikationer kan uppstå. Jag vill gå över till ett tillvägagångssätt som skulle kunna kommersialiseras, och det enklaste är bara att stänga slingan över en natt, i en tid då man inte kan göra för mycket åt insulinet ändå.
Hovorka använde två enheter, båda kommersiellt tillgängliga. Den första, en kontinuerlig glukosmätare, består av en subkutan sensor som mäter glukosnivåerna i vävnaden under huden och en enhet som kommunicerar trådlöst med sensorn för att ladda ner dess data. Den andra är själva pumpen, en personsökarstorlek med en insulinreservoar som levererar läkemedlet genom ett tunt rör till en subkutan nål. Hovorka och hans medarbetare lade till en algoritm som inte bara satte pumpen och sensorn i kommunikation med varandra, utan också tog den (sovande) användaren ur bilden genom att bestämma exakt hur mycket insulin som ska doseras ut var 15:e minut.
När det testades på 12 barn med typ 1-diabetes, förde det slutna systemet barnens blodsockernivåer till målintervallet 61 procent av tiden, upp från 23 procent för dem som följde sin normala rutin. Med den slutna slingan kan vi undvika extremerna – det extremt dåliga låga och det extremt dåliga höga, säger Hovorka. Han arbetar för närvarande med enhetstillverkare i branschen för att skapa en säljbar kommersiell produkt.
Tekniskt sett är de återstående hindren för forskare förfining - till exempel att konstruera algoritmer som är utsökt finslipade för att förutsäga i vilken riktning glukosnivåerna rör sig och i vilken takt. Andra forskare arbetar med sensorer som kan övervaka blodsocker under en längre tidsperiod (för närvarande måste sensorer bytas ut var tredje till åttonde dag) och med förbättrad noggrannhet.
Trots det faktum att mycket av tekniken finns på marknaden måste forskare fortfarande bevisa för FDA att deras system är säkert i kombination med algoritmerna, och att om något går fel - om en sensor går snett eller insulinpumpen täpps igen - datorn kan känna av det och antingen utlösa ett larm eller stänga av hela systemet.
Du behöver inte skaffa det perfekta systemet för att göra ett enormt framsteg och göra det betydligt lättare att leva med diabetes, säger William Tamborlane , chef för pediatrisk endokrinologi vid Yale School of Medicine, som uppfann insulinpumpterapi i slutet av 1970-talet. Som kliniker är han mer intresserad av att se dessa inkrementella framsteg göra sin väg till patienterna än att vänta på att ett perfekt system ska skapas. Vi har nu sensorer som kan säga vad blodsockret gör varje minut, säger Tamborlane. Och vi har insulinpumpar som kan ändra hur mycket insulin den ger från minut till minut. Vi har tekniken just nu för att komma ganska nära vad som kan anses vara den ultimata lösningen.