Искусственная поджелудочная железа новости 2016

Искусственная поджелудочная железа новости 2016 thumbnail

В лечение диабета наметились новые тренды. Сегодня ученые всего мира заняты вопросом создания искусственной поджелудочной, которая позволит пациентам с хроническим заболеванием освободиться от инсулинозависимости и вести обычный образ жизни без постоянного контроля уровня сахара в крови. Насколько это реально и каких успехов уже удалось достигнуть – узнаете из нашего материала.

Искусственная поджелудочная железа – это уже не фантастика, а наступающая реальность. Да, работать еще есть над чем, но первые результаты уже есть. И они не могут не радовать всех, кто знает о диабете не понаслышке.

Капсула с донорскими клетками

Прототип импланта, который может вырабатывать инсулин и заменить поджелудочную железу у больных диабетом, разработала биомедицинская фирма из Израиля. Новости появились в начале этого года.

Изобретение должно помочь больным сахарным диабетом первого типа, тем, кто вынужден постоянно делать себе инъекции инсулина или пользоваться инсулиновой помпой. Новейшая разработка – это небольшая капсула, всего 6 на 6 см. Ее корпус выполнен из титана, а внутри находится кислородный баллон и живые клетки поджелудочной железы. Имплант самостоятельно мониторит уровень сахара в крови и начинает синтез гормона инсулина, когда это требуется.

Клетки, находящиеся внутри капсулы, конечно, донорские. Их можно получить от человека или свиньи. Еще один вариант – вырастить их из стволовых клеток пациента лабораторным путем. Кислород, находящийся в капсуле, помогает клеткам выживать. Правда, баллон с газом необходимо будет перезаряжать каждые семь дней.

Ученые уже провели необходимые испытания, которые подтверждают, что искусственная поджелудочная не отторгается иммунной системой человека. Кроме того, при необходимости она может быть легко удалена из организма. Разработка уже прошла испытания в Швеции. В эксперименте участвовали 4 человека, которые ходили с имплантом в течение 10 месяцев. Побочных эффектов выявлено не было, а донорские клетки все это время оставались жизнеспособными.

Имплант с инсулином

Английские ученые тоже не оставляют попыток облегчить жизнь диабетиков. Не так давно ими было создано устройство, которое вполне может претендовать на звание искусственной поджелудочной железы.

Сотрудники Университета Де Монтфорта во главе с профессором Джоан Тэйлор разработали имплант без подвижных частей и батарей. Это металлический корпус, наполненный инсулином. Его помещают в тело пациента между последним ребром и бедром. Гормон удерживается внутри с помощью гелевого барьера, который изобрели и запатентовали там же, в Англии. Он реагирует на рост уровня глюкозы в крови и начинает размягчаться, выпуская тем самым инсулин сначала в вены вокруг кишечника, а после – в вены печени. После того, как уровень сахара в крови приходит в норму, гель вновь затвердевает и перекрывает доступ к инсулину. Получается, что устройство полностью имитирует работу настоящей поджелудочной железы. А пациент с диабетом освобождается от своих рутинных обязанностей, в частности инъекций инсулина.

Конечно, запас гормона в капсуле требует периодического пополнения. В среднем, раз в месяц. Сейчас прибор находится на стадии доклинических испытаний. Если они пройдут успешно, то уже в ближайшие пять-десять лет может быть налажено коммерческое производство имплантатов. По некоторым данным, его будут изготавливать не из металла, а из пластика. Правда, пока эта разработка обнадеживает лишь диабетиков первого типа. Но и наука и не стоит на месте.

Успешные испытания

Осенью прошлого года появилась еще одна хорошая новость с научных полей. Подошло к концу исследование системы искусственной поджелудочной железы, которое длилось полгода и стало третьим этапом в серии испытаний. Согласно его результатам, изобретение, которое не только контролирует, но и регулирует уровень сахара в крови, более эффективно, чем уже известные методы лечения диабета первого типа.

Эта искусственная поджелудочная работает по принципу регулирования по замкнутому контуру. Ее испытания проводились в 10 центрах по всему миру. Однако наблюдаемые пациенты при этом жили своей обычной жизнью, что также позволило судить о применимости изобретения в реальных условиях. Всего в эксперименте приняли участие 168 человек. Самому молодому из них было 14 лет. Всех объединял диагноз – сахарный диабет первого типа.

Среди испытуемых случайным образом были распределены новейшие разработки: система искусственной поджелудочной, система из датчика уровня глюкозы и инсулиновой помпы. Показания снимались каждые две-четыре недели в личном контакте с исследователями. Дистанционный мониторинг не проводился. И вот к каким выводам пришли ученые: у диабетиков с искусственной поджелудочной железой значительно увеличилось количество времени, когда их уровень сахара находится в интервале от 70 до 180 мг/дл. В среднем это 2,6 часа в день с начала проведения эксперимента. Во второй же группе этот показатель оставался неизменным все шесть месяцев.

Стоит отметить, что за все время проведения исследования ни у кого из испытуемых не было зафиксировано серьезных случаев гипогликемии. Диабетический кетоацидоз возник лишь у одного участника с искусственной поджелудочной железой из-за проблемы с оборудованием, которое подает гормон.

Отечественный прогресс

В Сколково также активно занимаются проблемой лечения сахарного диабета. Именно там была создана первая в мире искусственная поджелудочная железа, управляемая смартфоном.

В работе над изобретением принимали участие несколько практикующих эндокринологов, математиков и программистов. Устройство представляет собой инсулиновую помпу, которая через приложение на смартфоне подключается к нейросети. Последняя, в свою очередь, оперирует всеми данными о пациенте. Алгоритм просчитывает и корректирует дозу инсулина, вводимую человеку, учитывая не только его приемы пищи или физическую активность, но и даже самые легкие недомогания или волнение. Если же связь с мобильным устройством будет потеряна или смартфон неожиданно разрядиться, то помпа перейдет на алгоритм работы, встроенный в ее внутреннюю электронику.

Сегодня отечественная искусственная поджелудочная железа на стадии создания предсерийного образца. Инновационный алгоритм расчета доз инсулина уже прошел доклинические испытания, для следующего этапа нужна регистрация медицинского устройства. Предполагаемая стоимость искусственной поджелудочной железы для потребителей должна составить около 50 000 рублей.

Читайте также:  Функции инсулина поджелудочной железы

Источник

На сегодняшний день лучшее, что когда-либо
придумало человечество (американская промышленность, если быть точнее) для
контроля над диабетом, это система постоянного мониторинга глюкозы и беспроводная инсулиновая помпа. Эти два девайса – мечта
любого «продвинутого» диабетика. Речь, конечно, о мечте доступной и осязаемой,
из серии «не роскошь, а средство существования». Ведь в долгосрочной перспективе
все диабетики грезят о том, чтобы заболевание можно было бы вылечить навсегда
(романтики), или устранить инсулиновый дефект организма с помощью технически совершенного устройства (прагматики).
В науке это называется искусственная
или бионическая поджелудочная железа.
Уже многие годы ученые бьются над разработкой такого девайса, который бы в
буквальном смысле слова взял на себя функцию поджелудочной железы, избавив
человека от тяжелого бремени «ручного» управления своим заболеванием. Похоже,
они очень близки к успеху. В этой статье я расскажу об основных проектах в этой области и подробнее остановлюсь на
самой обнадеживающей (на мой взгляд) технологии – искусственной поджелудочной железе iLet
от
компании BetaBionics.

Когда я впервые услышала сам термин «искусственная
поджелудочная железа» (artificial
pancreas),
мне в голову стали приходить картинки из научно-популярных журналов, где
рассказывают о бионических органах и людях-андроидах. Но на самом деле, под
таким громким названием скрывается не что иное, как давно известные миру два
устройства: система постоянного
мониторинга глюкозы (
CGMS)
и инсулиновая помпа
. Комплексное использование этих
приборов уже давно стало стандартом диабетического менеджмента в развитых
странах, да и в России есть положительная динамика в этом направлении.

Но если Вы используете помпу и мониторинг, это еще
не искусственная поджелудочная, а всего лишь два подсобных технических
средства, выполняющих свои функции и работающих под Вашим управлением. Мониторинг
измеряет уровень сахара, Вы вводите его значения в помпу, считаете углеводы в
потребляемой пище, запускаете подачу инсулина, корректируете дозы и купируете
гипогликемию (если переборщили с инсулином). Все это Вы делаете самостоятельно,
Вы – мозговой центр, генеральный штаб, получающий сводки с мониторинга и
управляющий средством точечного введения инсулина.



Что
такое искусственная поджелудочная?

Это когда все устройства работают автономно, без
Вашего участия. На место Вашему интеллекту (вкупе с диабетическим опытом и
чутьем) приходит программный алгоритм, который самостоятельно координирует
работу всех устройств. Это можно сравнить с режимом «автопилот». В медицине совместная
автономная работа мониторинга и помпы получила название система «закрытой петли» (closedloopsystem). Мониторинг
посылает свои измерения на помпу, в ответ на которые она автоматически подает
необходимое количество инсулина. Человек в этом процессе не участвует. Таким
образом, благодаря интеграционному механизму воссоздается работа здоровой
поджелудочной железы.

Только представьте, как изменится жизнь диабетиков с
внедрением этой системы?! Изнурительная диабетическая рутина, состоящая из
бесконечных вычислений, использования многочисленных приборов и диетическо-режимных
ограничений, останется разве что на страницах учебников. Я свято верю в научный
прогресс, ведь в мире, где в скором будущем все процессы будут запускаться
нажатием одной единственной кнопки на iPhone, наладить работу умного диабетического гаджета не
так уж и сложно.  

Основные
разработчики

Над созданием искусственной поджелудочной или
системы «закрытой петли» работают многие представители индустрии. В первую
очередь, речь идет о производителях инсулиновых помп. Когда у компании уже есть
хороший базовый продукт, остается только понять, как скоординировать его
взаимодействие с мониторингом. Абсолютное большинство разработок основано на
коллаборации с Dexcom.
Особняком в этом направлении стоит компания Medtronic, которая, помимо
инсулиновых помп, выпускает и собственные мониторинги. Соответственно система Medtronic будет
монобрендовой, в отличие от конкурентов, которые в качестве эталона выбрали Dexcom. Вот основные разработчики
искусственной поджелудочной железы на сегодняшний день:

1) Medtronic

Помпа Minimed
670G
и мониторинг Enlite
3

2) Animas (Johnson & Johnson)
Помпа
Animas Vibe и мониторинг Dexcom

3) Insulet

Помпа
Omnipod и мониторинг Dexcom



4) BetaBionics

Прибор iLet и мониторинг
Dexcom

Есть еще несколько совместных проектов различных
научно-исследовательских лабораторий, но я решила не включать их в список и
остановиться на лидерах диабетического рынка (у них больше шансов на успех). С
хорошо известными компаниями, все более или менее понятно: они не пытаются
изобрести принципиально новый девайс, им нужен лишь надежный алгоритм для
синхронизации помпы с мониторингом. При этом, функция ресивера CGM встраивается в пульт помпы (не нужно носить два отдельных устройства), но в некоторых случаях для передачи и обработки данных требуется еще участие смартфона. Например, в случае с системой Omnipod + Dexcom нужно соответствующее приложение на телефоне.  

Важно отметить, что большинство технологий претендуют на статус “искусственной поджелудочной” с определенными поправками. Человеческий фактор, а именно, ручной ввод данных по потребляемых углеводам и физической нагрузке, сохраняется. Это называется “hybrid closed-loop” (“гибридная система закрытой петли”). Так, система Medtronic, автоматически задает базальный инсулин, опираясь на данные с мониторинга, а болюс на еду человек, как и раньше, должен рассчитывать самостоятельно.

Итак, получается, что синхронизация мониторинга с помпой – это только первый шаг на пути к полноценной поджелудочной железе. Ведь конечной целью технологии “закрытой петли” должна стать полная автономность девайса, позволяющая человеку забыть о диабете в нашем привычном понимании. Несмотря на то, что большинство разработок идет по пути наименьшего сопротивления, на данный момент существует один проект, который
замахнулся на большее. О нем я хочу рассказать поподробнее.



Бионическая
поджелудочная
iLet
от компании
BetaBionics

Компания Beta Bionics во
главе со своим отцом-основателем Эдом Дамиано (Ed Damiano) из Бостонского
университета подошла ближе всех к заветной цели. Они предлагают нечто вроде
диабетического айфона – даже название у гаджета соответствующее iLet(созвучно
с islet

островковая клетка). При этом, прибор (едва ли не единственный в своем роде)
предлагает не только подачу инсулина, но и глюкагона.  

Читайте также:  Доброкачественные эпителиальные опухоли поджелудочной железы

Существующий на сегодняшний день прототип выглядит
как iPhone3
и представляет собой touchscreen-прибор
с двумя каналами для доставки инсулина и
глюкагона
, а также встроенным
мониторингом
Dexcom. Главное в приборе – это
уникальный алгоритм интеграции, обеспечивающий взаимодействие всех устройств. Как
это работает? Мониторинг измеряет сахар и посылает данные на устройство, после
чего при повышении сахара запускается подача инсулина, а при падении сахара –
глюкагона. iLet
осуществляет
все мероприятия в автоматическом режиме, в том числе расчет и корректировку доз
инсулина и глюкагона. Все это происходит без участия человека, полностью
автономно. Для калибровки Dexcom
в
системе предусмотрена беспроводная передача данных с обычного глюкометра.

Основныехарактеристики iLet

1. Полностью
автоматизированная система подачи инсулина и глюкагона (подсчет и корректировка доз на основании показаний мониторинга)

2. Для
запуска устройства нужно только ввести массу тела (нет периода подготовки к
работе)

3. Можно
использовать у детей и взрослых с различными потребностями в инсулине

4. Заблаговременная
подача микродоз глюкагона для предотвращения гипогликемии

5. Дополнительная опция
«ручного» ввода данных о потребляемой пище (подсчет углеводов осуществляет
система)     

6. Инфузионный
набор с двойной канюлей для бесперебойной подачи двух гормонов

7. Полностью
автоматизированная работа девайса без использования дополнительных технических
средств, вроде смартфона или планшета

История
создания

Для главного разработчика Beta Bionics Эда Дамиано этот
проект больше чем профессиональная реализация, им движет личная мотивация. Сын
Эда Дэвид заболел диабетом в возрасте 11 месяцев. Сейчас ему 16 лет и он ходит
в старшие классы школы. На протяжении 13 лет его отец работает над созданием
искусственной поджелудочной железы, чтобы помочь своему сыну и миллионам других
людей в мире, которые изо дня в день вынуждены скрупулезно и самозабвенно
сражаться со своим недугом. Дамиано настроен очень решительно, он поставил себе
жесткий дедлайн: вывести готовый продукт на рынок к тому времени, когда его сын
пойдет в колледж. Для выполнения этой резолюции у него в запасе осталось не
больше пары лет.

Эд Дамиано демонстрирует прототип iLet

Дело не стоит на месте. Клинические испытания, одобренные
FDA
(Food
and
Drug
Administration),
должны начаться в первой половине 2017 года. Дамиано надеется выпустить первую
версию iLet
только
с подачей инсулина в 2018 году, а полноценную систему «инсулин+глюкагон»
немного позже.

Важно отметить, что в разработке iLet заинтересован
фармацевтический гигант EliLilly, один из ключевых
производителей инсулина в мире. Компания возлагает большие надежды на Дамиано:
в конце 2015 года она инвестировала в Beta Bionics 5
млн. долларов и назначила своего представителя в совет директоров.

Количество и качество разработок по созданию искусственной поджелудочной действительно впечатляет. А это значит, что в ближайшие несколько лет будет результат. Не знаю, как Вы, а я с нетерпением буду ждать
новостей с диабетического фронта в надежде, что когда мой сын отправится в университет,
вооружившись искусственной поджелудочной, ему не придется отвлекаться от учебы,
тратя время на диабетические ритуалы, а у меня к тому времени сохранится
стратегический запас нервных клеток.

Источник

По данным нового обзора литературы, выполненного специалистами из Национального института медицинских исследований Великобритании и опубликованного онлайн 30 июня 2016г. в журнале Diabetologia, искусственная поджелудочная железа может скоро стать реальным вариантом лечения для пациентов с сахарным диабетом 1 типа. При благоприятном стечении обстоятельств это устройство может появиться на рынке уже в текущем году, а если дела будут обстоять менее удачно, можно с уверенностью утверждать, что это произойдет к 2018г. 

Искусственная поджелудочная железа, или, как по-другому называются эти устройства, система, работающая по замкнутому циклу, сочетает в себе функции постоянного мониторинга уровня глюкозы в крови, устройство для непрерывной подкожной инфузии инсулина и алгоритм контроля. Существует также гибридный подход, который позволяет болюсно вводить инсулин после приема пищи. Системы, которые работают по замкнутому циклу, решают проблему вариабельности потребности в инсулине, которая достигает значительного уровня: средняя вариабельность потребности в инсулине в часы бодрствования составляет 20%, а в ночные часы – 30%. По-видимому, системы с замкнутым циклом демонстрируют лучшие показатели работы как раз ночью. Имеются также значительные различия между потребностью в инсулине у различных людей, а также, даже у одного и того же человека, эта потребность может изменяться на целую треть от обычной суточной дозы в зависимости от таких факторов, как физическая активность, состав рациона или фаза менструального цикла. 

Целью создания «искусственной поджелудочной железы» является сведение к минимуму как риска гипергликемии, так и гипогликемии, которая бывает связана с жестким контролем гликемии, и она способна решить эти задачи. Тем не менее, прогнозируется существование ряда препятствий на пути распространения новой технологии, в число которых входят приверженность пользователя и удобство применения прибора, даже несмотря на то, что многие люди с диабетом 1 типа высказывали высокую заинтересованность в применении подобных систем и возможности на какое-то время отвлечься от необходимости управления диабетом.

Как сообщают авторы обзора, в разработке искусственной поджелудочной железы за последние несколько лет был сделан огромный прорыв, и эта технология уже прошла путь от тестирования в условиях небольших лабораторий до реальной жизни в домах обычных людей. Этот прогресс стал результатом интенсивных исследований и щедрого финансирования, объем которого за последнее десятилетие составил не менее 200 миллионов долларов США из разных источников. Более того, оказалось, что некоторые пациенты не согласны дожидаться появления коммерчески доступных приборов: небольшая группа пациентов из США оказалась настолько фрустрирована необходимостью ждать, что разработала свой собственный вариант системы с замкнутым циклом.

Читайте также:  Кефир при воспалении поджелудочной железы

Рандомизированные контролируемые исследования перехода на новый прибор, которые проводились в условиях летних лагерей или отелей для пациентов с диабетом, а также в амбулаторных условиях – то есть, в тех ситуациях, которые, с одной стороны, можно охарактеризовать как «условия реальной практики», но, с другой стороны, которые делают возможным пристальный мониторинг состояния пациентов – подтверждают возможность использования систем с замкнутым циклом в амбулаторных условиях и их эффективность. Исследования, которые проводились в свободно живущих, неконтролируемых популяциях детей, подростков и взрослых, также показали лучшую степень контроля гликемии и, в некоторых случаях, снижение частоты гипогликемических эпизодов, а также хорошие показатели приемлемости для пользователя. Исследования, которые проводились в домашних условиях также показали улучшение такого параметра, как время, проведенное в целевом диапазоне гликемии, без повышения частоты гипогликемии. Наиболее длительное на текущий момент рандомизированное исследование продолжалось 3 месяца.

Исследования с анализом качественных показателей также подтвердили хорошие показатели удобства для пользователей, которые называли такие плюсы новых приборов, как возможность «получить отпуск от диабета», меньше думать о возможности гипогликемии и меньше бояться ее, а также продемонстрировали улучшение многих других показателей связанного со здоровьем качества жизни.

Тем не менее, пока еще сохраняются опасения касательно размера приборов, их соединения и проблем с калибровкой сенсоров. Также необходимо улучшение используемых сейчас алгоритмов контроля, чтобы сделать возможной большую степень адаптации и индивидуализации прибора, а также уменьшение вероятности неточностей при детекции глюкозы и ошибок при введении препарата помпой. Кроме того, остро стоит проблема кибербезопасности и создания безопасных протоколов коммуникации.

Еще одной проблемой является тот факт, что даже быстро действующие аналоги инсулина не достигают своих пиковых уровней в кровотоке ранее 0,5-2 часов после введения, и их эффекты сохраняются в течение 3-5 часов. Такая фармакокинетика может быть недостаточно быстрой для контроля, например, в условиях значительной физической активности. Применения аналогового инсулина аспарт, который действует даже быстрее, может отчасти решить эту проблему, возможно, также окажется полезным интерес к другим формам инсулина, например, ингаляционному инсулину.

По мнению авторов обзора, в будущем можно ожидать продолжения их совершенствования, хотя для этого потребуется продолжение инвестиций. Они считают, что появление на рынке первых приборов «искусственной поджелудочной железы» вполне вероятно уже в 2018г. Они отказываются, тем не менее, назвать наиболее многообещающую модель из тех, которые сейчас находятся на этапе разработки, поскольку вперед движется, и движется быстро, вся индустрия.

Тем не менее, по всей видимости, на данный момент наиболее близка к цели компания Medtronic со своей использующей только инсулин гибридной системой с замкнутым циклом 670G (MiniMed). Подача заявки на разрешение этой системы к практическому применению в Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA) на основании результатов исследований, которые были представлены на последнем конгрессе Американской диабетологической ассоциации, запланирована на это лето.

Еще одним перспективным прибором является система iLet, которую еще называют «бионическая поджелудочная железа». Эта система с использованием двух гормонов была разработана группой исследователей из Бостонского университета, возглавляемой профессором биомедицинской инженерии Эдвардом Р. Дамиано. Система iLet испытывалась и в условиях использования одного только инсулина из одной камеры устройства, и при одновременном применением инсулина и глюкагона. Разработку этого устройства сейчас ведет компания Beta Bionics, которая является некоммерческой благотворительной корпорацией. Авторы обсуждаемого обзора считают, что на данный момент использование двух гормонов сопряжено со значительными трудностями, поскольку, с одной стороны, присоединение глюкагона к инсулину, который используется в одиночку уже несколько десятилетий, приводит к значительному усложнению устройства, которому в этом случае требуется вторая помпа, и его программного обеспечения. Кроме того, современные препараты глюкагона нестабильны и требуют замены каждые 24 часа. Тем не менее, исследования в области двухкамерных помп и создания более стабильных препаратов глюкагона продолжаются, в частности, существует очевидная необходимость долгосрочных исследований безопасности хронического подкожного введения глюкагона у человека. Кроме того, в будущем возможно также обнаружение непредсказуемых на данный момент препятствий. Учитывая все эти обстоятельства, авторы обзора считают, что система с двумя гормонами вряд ли дойдет до конечного потребителя к 2018г., первыми на рынке, скорее всего, окажутся системы с одним инсулином.

Среди других производителей, которые заняты разработкой систем с замкнутым циклом, можно назвать компании Animas и Tandem, которая выступает в партнерстве с компанией Dexcom.

В обзоре литературы также говорится, что одним из барьеров на пути распространения новых устройств могут оказаться сами медицинские работники: большой вопрос, насколько быстро они примут любое такое новое устройство и начнут его назначать пациентам. В этой связи ключевое значение приобретет структурированное обучение использованию прибора, а также убеждение медработников в защищенности коммуникаций, которые должны быть неуязвимыми для кибератак, неавторизированного доступа к данным и интерференции с протоколами беспроводной связи.

Еще одной проблемой будет необходимость расширения базы пользователей до более широкой популяции, в которую должны войти те пациенты, которые в настоящее время не используют инсулиновые помпы. Увеличение числа пользователей прибора критически важно для дальнейшего совершенствования технологии.

Также необходимы дальнейшие исследования в области качества жизни и определение целевых популяций, которые в наибольшей степени выиграют от перехода на новую технологию. Важно также изучение особенностей использования прибора у таких субпопуляций, как очень маленькие дети, беременные женщины или госпитализированные пациенты с гипергликемией.

Наконец, ключевое значение будут иметь данные об экономической эффективности и возможность страхового возмещения затрат. Сейчас прогнозируется, что искусственная поджелудочная железа не должна стоить дороже, чем комбинация сенсора уровня глюкозы и инсулиновой помпы, однако конечную стоимость прибора еще только предстоит определить.

Источник