Изкуствен панкреас: игрален чейнджър за лечение на диабет?

Медицинските нововъведения при лечението на диабет тип 1 заемат огромен скок напред с изобретението и опита на изкуствен панкреас. Може ли това устройство, базирано на алгоритми, да промени начина на живот на диабетици?

Според Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC), почти 1 от 10 американци има диабет. От тях около 5% са диабетици тип 1, което се равнява на 1,5 милиона американци.

Лечението на диабет тип 1 е много ефективно, но е доста смущаващо изпитание. От пациентите се изисква редовно да теглят кръв, да проверяват нивата на глюкозата и да инжектират подходящо количество инсулин.

Текущите интервенции оставят нежелана възможност за човешка грешка. Те също са доста неприятни и неудобни; лова за по-добро лечение продължава.

Едно такова подобрение, което показва много обещания, е така нареченият изкуствен панкреас. Идеята за изкуствен панкреас е обсъждана от десетилетия, но едва наскоро тя се превърна в потенциално жизнеспособен вариант.

Проектиран от Борис Ковачев и неговия екип в Медицинската гимназия на Университета в Вирджиния, тази медицинска иновация има потенциала да промени милиони животи към по-добро.

Ковачев работи върху такова устройство от 2006 г. насам. Първоначално този тип система с затворен контур, която може да наблюдава нивата на глюкозата и правилно да прилага инсулин, се смяташе за невъзможна.

Идеята за изкуствен панкреас бе посрещната със скептицизъм от научната общност, но за щастие Ковачев продължи неотслабващо:

"Ние показваме, че това е не само възможно, но може да работи на смартфон."

Какво представлява диабет тип 1?

Инсулин обикновено улеснява абсорбцията на глюкозата от кръвта в тялото, където се използва. Диабетът тип 1 възниква, когато панкреасът престане да произвежда достатъчно инсулин.

Диабетът тип 2 най-често е причинен от избора на начин на живот, като лоша диета и липса на физически упражнения; диабет тип 1, обаче, не е свързан с начина на живот. Бета клетките в панкреаса, които произвеждат инсулин, са атакувани от неподходяща реакция на имунната система, което ги прави недостатъчни за нуждите на тялото.

За да компенсират този недостиг в биохимията, пациентите често трябва да пробиват пръстите си, да вземат кръвна проба, да измерват нивата на глюкозата и да се инжектират с инсулин, за да компенсират баланса. Тази редовна рибарка е необходима за поддържане нивата на кръвната глюкоза в здравословен диапазон.

Освен неудобството и дискомфорта, както и при всичко, което зависи от човешкото взаимодействие, има вероятност за грешка. Повишените нива на глюкозата могат с течение на времето да повредят бъбреците, нервите, очите и кръвоносните съдове. В другия край на спектъра ниска глюкоза или "хипос" може, при екстремни обстоятелства, да доведе до кома или смърт.

Всичко, което да премахне възможността за потребителска грешка, ще бъде от очевидна полза.

Как функционира изкуственият панкреас

Изкуственият панкреас на Ковачев, наричан също затворен контрол на кръвната захар при диабет, отнема голяма част от човешкото взаимодействие, което понастоящем е необходимо за самолечение.

Централният концентратор на системата използва платформа, наречена InControl, която работи на преконфигуриран смартфон. Това преносимо устройство е свързано безжично с монитор за кръвната захар, инсулинова помпа и място за дистанционно наблюдение. Мониторът за кръвна захар взема нивата на глюкозата в кръвта на всеки 5 минути и доставя показанията на устройството InControl.

Устройството се контролира от алгоритми и прилага правилното количество инсулин чрез фина игла, без да се налага пациентът да разлее дори капка кръв.

Алгоритмите са мястото, където идва истинската иновация. Те са предназначени да намерят колко е вероятно да е необходим инсулин. Не е достатъчно технологията просто да реагира на нивото на кръвта във всеки отделен момент, трябва да предскаже глюкозните шипове, да променя промените и да се адаптира към инсулиновата чувствителност на индивида. Това не е подвиг.

Човешкият панкреас е в състояние да направи тези изчисления с лекота, но да проектира нещо толкова способно, колкото панкреаса, е трудна задача.

Попитан за алгоритмите, Ковачев каза:

"Алгоритмите се основават на модел на човешката метаболитна система, който използва данни от непрекъснато наблюдение на глюкозата, предишна доставка на инсулин и евентуално други налични сигнали, за да разпознае модели на колебания на кръвната захар и да предскаже къде кръвната захар на пациента в заглавието ,

След това алгоритъмът доставя инсулин въз основа на прогнозираните стойности на глюкозата. Специално внимание се отделя на прогнозирането и смекчаването на хипогликемията – отделен алгоритъм (наричан "Система за надзор на безопасността") е специално настроен за това и е доста добър в тази задача. "

Той ни каза, че системата за безопасност е техният най-тестван алгоритъм; тя се използва в продължение на много години.

Освен това Ковачев обяснява как изкуственият панкреас работи във видеоклипа по-долу:

Проучване на революционния орган

Националният институт по диабет, храносмилателни и бъбречни заболявания подкрепя този жизнен изследователски процес в размер на 12,6 милиона долара.

Изкуственият панкреас е започнал окончателните си проучвания на девет местоположения в САЩ и Европа. За първата фаза 240 пациенти с диабет тип 1 ще изпробват системата за 6 месеца. Вторият тест ще покаже на 180 пациенти от първата фаза носенето на системата още 6 месеца.

Проектиран съвместно с TypeZero Technologies в Шарлотсвил, Вашингтон, системата ще бъде сравнена със стандартна инсулинова помпа срещу два основни критерия: доколко добре се управляват нивата на кръвната захар и дали се намалява риска от хипогликемия или ниска кръвна захар.

Ковачев обяснява целите си за изкуствения панкреас:

"За да бъдем в крайна сметка успешни като оптимално лечение на диабета, изкуственият панкреас трябва да докаже своята безопасност и ефикасност в дългосрочни пилотни проучвания в естествената среда на пациента.

Нашата основна цел е да установим нова парадигма за лечение на диабета: изкуственият панкреас не е еднофункционално устройство; това е приспособима, носеща се мрежа, която обгражда пациента в екосистема за цифрово третиране. "

По-нататъшни подобрения на хоризонта

Това нововъведение изглежда ще направи огромна и положителна разлика за милиони хора. Целта му е да подобри живота на диабетици тип 1 чрез облекчаване на тежестта за контролиране нивата на инсулина ръчно. Освен това, благодарение на алгоритмите, изкуственият панкреас трябва да поддържа кръвната захар на по-физиологично нормално ниво.

Разбира се, всеки медицински напредък носи със себе си нов набор от хоризонти, към които трябва да се стремят. попита Ковачев дали има някакви адаптации или подобрения, които би искал да направи за изкуствения панкреас надолу по линията:

"Многобройните сигнални и мулти-хормонни системи се изследват, за да използват допълнителни сигнали, като сърдечен ритъм или движение, както и допълнителни хормони като амилин. Вярваме, че технологията ще се развива в тези посоки."

Ковачев и сътрудниците вече говорят за употребата на други хормони в изкуствения панкреас; екипът му също така проучва дали системата може да се използва само в определени часове от деня, например през нощта и / или след хранене.

Изглежда, че изкуственият панкреас се проявява от силна към силна. Във връзка с другите технологии, които понастоящем се изследват, диабетът скоро ще победи прибързаното отстъпление. наскоро обхвана изследване на възможността за трансплантиране на инсулин-секретиращи клетки при пациенти с диабет.