211service.com
En kunstig bugspytkirtel
I dag har mennesker med diabetes en række teknologier til at hjælpe med at holde deres blodsukker i skak, herunder kontinuerlige monitorer, der kan holde øje med glukoseniveauer i løbet af dagen og insulinpumper, der kan levere lægemidlet. Men diabetikeren er stadig ansvarlig for at træffe udøvende beslutninger – hvornår han skal teste sit blod eller give sig selv et skud – og systemet har masser af plads til menneskelige fejl. Nu siger forskere imidlertid, at de første generationer af en kunstig bugspytkirtel, som ville være i stand til at træffe de fleste doseringsbeslutninger uden brugerens indgriben, kan være tilgængelige inden for de næste par år.
Kunstig bugspytkirtel: Forskere parrer kontinuerlige glukosemonitorer, såsom enheden afbilledet her (hvid enhed, øverst), med insulinpumper, såsom den, der er vist her (pagerlignende enhed, nederst), for at skabe en kunstig bugspytkirtel til mennesker med diabetes. I dette kommercielle system fra Medtronic transmitterer glukosemonitoren trådløst data til pumpen via en måler (ikke på billedet). Brugeren skal dog stadig tage stilling til, hvor meget insulin han skal bruge og selv dosere det. I en kunstig bugspytkirtel vil specialdesignede algoritmer beregne, hvor meget insulin der kræves, og hvor hurtigt, og derefter signalere lægemidlets levering uden menneskelig indgriben.
Type 1-diabetes udvikler sig, når øcellerne i den menneskelige bugspytkirtel holder op med at producere tilstrækkelige mængder insulin, hvilket efterlader kroppen ude af stand til at regulere blodsukkerniveauet på egen hånd. Hvis det ikke er kontrolleret, kan glukoseudsving på lang sigt føre til nerveskader, blindhed, slagtilfælde og hjerteanfald. Selv blandt de mest årvågne diabetikere er store fald og stigninger i glukoseniveauer stadig almindelige forekomster. Vi har data på hånden i dag, der tyder på, at du kan få meget bedre diabetesresultater, hvis computeren tager føringen i stedet for, at personen med diabetes gør det hele selv, siger Aaron Kowalski, forskningsdirektør for Juvenile Diabetes Research Foundation's Kunstig bugspytkirtelprojekt .
På sit mest basale niveau består en kunstig bugspytkirtel af tre komponenter: en kontinuerlig sensor til at registrere glukoseniveauer i realtid, en miniaturecomputer, der kan tage disse aflæsninger og bruge en algoritme til at forudsige, hvad der vil ske næste gang og bestemme, hvor meget insulin der er nødvendigt at holde niveauerne stabile, og en insulinpumpe drevet af computeren, der doserer den passende mængde af stoffet.
To af komponenterne – insulinpumper og kontinuerlige glukosemonitorer – er allerede på det kommercielle marked (sidstnævnte fik markedsføringsgodkendelse af U.S. Food and Drug Administration for blot et par år siden). På kort sigt kan du sandsynligvis skabe et ret robust system med nutidens teknologier, siger Kowalski, hvis gruppe har stået i spidsen for en koalition, der har til formål at bringe en kunstig bugspytkirtel på markedet så hurtigt som muligt.
Medlemmer af konsortiet eksperimenterer med variationer af dette lukkede sløjfesystem, som er så navngivet, fordi computeralgoritmen forbinder insulinpumpen og glukosemonitoren og lukker sløjfen. Måske er den person, der er tættest på at udvikle et kommercielt system Roman Hovorka , en ledende forskningsmedarbejder ved University of Cambridge, i Storbritannien, hvor han leder Diabetes Modeling Group. Hans første lukkede kredsløb undersøgelse undersøgte effektiviteten af systemet, når det blev brugt natten over, i de timer, hvor blodsukkerniveauet sandsynligvis falder brat, og komplikationer kan opstå. Jeg vil gå over til en tilgang, der kunne kommercialiseres, og den enkleste er bare at lukke løkken over natten, på et tidspunkt, hvor man alligevel ikke kan gøre for meget ved insulin.
Hovorka brugte to enheder, begge kommercielt tilgængelige. Den første, en kontinuerlig glukosemonitor, består af en subkutan sensor, der måler glukoseniveauer i væv under huden og en enhed, der kommunikerer trådløst med sensoren for at downloade dens data. Den anden er selve pumpen, en enhed i personsøgerstørrelse med et insulinreservoir, der leverer lægemidlet gennem et tyndt rør til en subkutan nål. Hovorka og hans samarbejdspartnere tilføjede en algoritme, der ikke kun satte pumpen og sensoren i kommunikation med hinanden, men også tog den (sovende) bruger ud af billedet ved at bestemme præcist, hvor meget insulin der skal udmåles hvert 15. minut.
Da det blev testet på 12 børn med type 1-diabetes, bragte det lukkede kredsløb børnenes blodsukkerniveauer ind i målområdet 61 procent af tiden, op fra 23 procent for dem, der fulgte deres normale rutine. Med det lukkede kredsløb er vi i stand til at undgå ekstremerne - det ekstreme dårlige lave og det ekstreme dårlige høje, siger Hovorka. Han arbejder i øjeblikket med enhedsproducenter i branchen for at skabe et kommercielt produkt, der kan sælges.
Teknologisk set er de resterende forhindringer for forskerne forfining - for eksempel at konstruere algoritmer, der er udsøgt finpudset til at forudsige, i hvilken retning glukoseniveauerne bevæger sig og med hvilken hastighed. Andre forskere arbejder på sensorer, der kan overvåge blodsukker over en længere periode (i øjeblikket skal sensorer udskiftes hver tredje til ottende dag) og med forbedret nøjagtighed.
På trods af det faktum, at meget af teknologien er på markedet, skal forskere stadig bevise over for FDA, at deres system er sikkert, når det kombineres med algoritmerne, og at hvis noget går galt – hvis en sensor går galt eller insulinpumpen tilstopper – computeren kan mærke det og enten udløse en alarm eller slukke for hele systemet.
Du behøver ikke at få det perfekte system for at gøre en enorm fremgang og gøre det betydeligt nemmere at leve med diabetes, siger William Tamborlane , chef for pædiatrisk endokrinologi ved Yale School of Medicine, som opfandt insulinpumpeterapi i slutningen af 1970'erne. Som kliniker er han mere interesseret i at se disse trinvise fremskridt komme til patienterne end i at vente på, at et perfekt system bliver skabt. Vi har nu sensorer, der kan sige, hvad blodsukkeret laver hvert minut, siger Tamborlane. Og vi har insulinpumper, der kan ændre, hvor meget insulin det giver fra minut til minut. Vi har teknologien lige nu til at komme ret tæt på, hvad der kan betragtes som den ultimative løsning.