Автоматизированные системы доставки инсулина — это автоматизированные (или полуавтоматические) системы, предназначенные для оказания помощи людям с диабетом , в первую очередь типа 1, путем автоматической регулировки подачи инсулина, чтобы помочь им контролировать уровень глюкозы в крови . Доступные в настоящее время системы (по состоянию на октябрь 2020 г.) могут доставлять (и регулировать доставку) только одного гормона — инсулина . Другие системы, разрабатываемые в настоящее время, направлены на улучшение существующих систем путем добавления одного или нескольких дополнительных гормонов, которые могут доставляться по мере необходимости, обеспечивая что-то близкое к эндокринной функции здоровой поджелудочной железы .
Эндокринная функция поджелудочной железы обеспечивается островковыми клетками, вырабатывающими гормоны инсулин и глюкагон . Технология искусственной поджелудочной железы имитирует секрецию этих гормонов в кровоток в ответ на изменение уровня глюкозы в крови. Поддержание сбалансированного уровня сахара в крови имеет решающее значение для работы мозга, печени и почек. [1] Следовательно, для пациентов с типом 1 необходимо, чтобы уровни поддерживались сбалансированными, когда организм не может сам вырабатывать инсулин. [1]
Автоматизированные системы доставки инсулина часто называют искусственной поджелудочной железой , но у этого термина нет точного общепринятого определения. Чтобы узнать об использовании, отличном от автоматизированной доставки инсулина, см. Искусственная поджелудочная железа (значения) .
Первая автоматизированная система доставки инсулина была известна как Biostator.
Доступные в настоящее время системы AID делятся на четыре широких класса в зависимости от их возможностей. Первые выпущенные системы — системы приостановки — могут только остановить подачу инсулина. Петлевые системы могут модулировать доставку как вверх, так и вниз.
Системы пороговой приостановки являются простейшей формой автоматизации введения инсулина. Они останавливают постоянную подачу инсулина из помпы (известного как базальный инсулин), когда подключенный CGM сообщает об уровне глюкозы ниже предварительно установленного порога. Прекращение базального введения останавливает нормальную запрограммированную скорость введения, но не может удалить уже введенный инсулин, поэтому общая эффективность систем пороговой приостановки ограничена из-за относительно медленной фармакокинетики инсулина, вводимого подкожно.
На шаг вперед по сравнению с системами пороговой приостановки, системы Predictive Low Glucose Suspend (PLGS) используют математическую модель для экстраполяции прогнозируемых будущих уровней сахара в крови на основе недавних прошлых показаний CGM. Это позволяет системе останавливать подачу инсулина за 30 минут до прогнозируемого эпизода гипогликемии, позволяя добавить время для медленной фармакокинетики инсулина, чтобы отразить остановку доставки.
Гибридные системы с замкнутым контуром (HCL) еще больше расширяют возможности систем PGLS, регулируя базальную скорость введения инсулина как вверх, так и вниз в зависимости от значений непрерывного монитора глюкозы. Посредством этой модуляции базального инсулина система способна уменьшить величину и продолжительность как гипергликемических, так и гипогликемических событий.
В дополнение к модулированию базального инсулина системы Advanced Hybrid Closed Loop могут вводить болюсы инсулина для коррекции повышенного уровня сахара в крови.
Автоматизированная система доставки инсулина состоит из трех отдельных компонентов: непрерывного монитора глюкозы для определения уровня сахара в крови, помпы для подачи инсулина и алгоритма, использующего данные CGM для отправки команд помпе. В Соединенных Штатах Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) разрешает независимое одобрение каждого компонента, что обеспечивает более быстрое одобрение и дополнительные инновации. Каждый компонент обсуждается более подробно ниже.
Непрерывные мониторы глюкозы (CGM) — это медицинские устройства, которые экстраполируют оценку концентрации глюкозы в крови пациента на основе уровня глюкозы, присутствующей в подкожной интерстициальной жидкости. Тонкий биосовместимый сенсорный провод, покрытый ферментом, реагирующим на глюкозу, вводится в кожу, позволяя системе считывать генерируемое напряжение и на его основе оценивать уровень глюкозы в крови. Самое большое преимущество CGM перед традиционным глюкометром из пальцазаключается в том, что CGM может снимать новые показания каждые 60 секунд (хотя большинство из них снимают показания только каждые 5 минут), что позволяет использовать частоту дискретизации, которая способна обеспечить не только текущий уровень сахара в крови, но и запись прошлых измерения; позволяя компьютерным системам проецировать прошлые краткосрочные тенденции в будущее, показывая пациентам, куда, вероятно, движется их уровень сахара в крови.
Ранние CGM не были особенно точными, но все еще были полезны для наблюдения и регистрации общих тенденций и предоставления предупреждений в случае быстрых изменений показаний уровня глюкозы в крови.
Непрерывные мониторы уровня глюкозы в крови являются одним из набора устройств, которые составляют систему устройства искусственной поджелудочной железы, другим является инсулиновая помпа и глюкометр для калибровки устройства. [2] Непрерывные мониторы уровня глюкозы являются недавним прорывом и начали появляться на рынках для использования пациентами после одобрения FDA. Как традиционный, так и непрерывный монитор требуют ручного введения инсулина или потребления углеводов в зависимости от показаний устройств. В то время как традиционные глюкометры требуют, чтобы пользователь прокалывал палец каждые несколько часов для получения данных, в непрерывных мониторах используются датчики, размещенные непосредственно под кожей на руке или животе, чтобы передавать данные об уровне сахара в крови на приемники или в приложения для смартфонов каждые несколько часов. минут. [3]Датчики можно использовать до четырнадцати дней. В настоящее время FDA одобрено несколько различных мониторов непрерывного действия. [4]
Первый непрерывный монитор глюкозы (CGM) был одобрен в декабре 2016 года. Разработанная Dexcom , мобильная система непрерывного мониторинга G5 требует, чтобы пользователи прокалывали пальцы два раза в день (в отличие от типичного среднего 8 раз в день с традиционными глюкометрами), чтобы для калибровки датчиков. Датчики работают до семи дней. Устройство использует технологию Bluetooth, чтобы предупредить пользователя либо через портативный приемник, либо через приложение на смартфоне, если уровень глюкозы в крови опускается ниже определенного значения. Стоимость этого устройства без учета сострахования составляет примерно 4800 долларов в год. [4]
FreeStyle Libre CGM от Abbott Laboratories была одобрена в сентябре 2017 года. Недавно технология была модифицирована для поддержки использования смартфонов через приложение LibreLink. Это устройство вообще не требует проколов пальца, а датчик, размещенный на плече, работает 14 дней. Ориентировочная стоимость этого монитора составляет 1300 долларов в год. [4]
Следующая модель Dexcom G6 CGM была одобрена в марте 2018 года, она может работать до десяти дней и не требует калибровки проколом пальца. Как и монитор Medtronic, он может прогнозировать тенденции уровня глюкозы. Он совместим для интеграции в инсулиновые помпы. [4]
В сентябре 2016 года FDA одобрило Medtronic MiniMed 670G , которая стала первой одобренной гибридной системой замкнутого цикла . Устройство определяет потребность больного диабетом в базальном инсулине и автоматически регулирует его доставку в организм. [5] Он состоит из глюкометра непрерывного действия, инсулиновой помпы и глюкометра для калибровки. Он автоматически функционирует для изменения уровня доставки инсулина на основе определения уровня глюкозы в крови с помощью непрерывного монитора. Он делает это, отправляя данные об уровне глюкозы в крови через алгоритм, который анализирует и выполняет последующие корректировки. [5]Система имеет два режима. В ручном режиме пользователь может выбрать скорость введения базального инсулина. Автоматический режим регулирует базальный уровень инсулина на основе показаний непрерывного монитора каждые пять минут. [6]
Первоначально устройство было доступно только лицам в возрасте 14 лет и старше, а в июне 2018 г. оно было одобрено FDA для использования у детей в возрасте 7–14 лет. Семьи сообщают об улучшении качества сна благодаря использованию новой системы, поскольку им не нужно беспокоиться о ручном контроле уровня глюкозы в крови в течение ночи. [7] Полная стоимость системы составляет $3700, но у пациентов есть возможность приобрести ее дешевле. [8]
Команда Бостонского университета , работающая в сотрудничестве с Массачусетской больницей общего профиля над двойной гормональной системой искусственной поджелудочной железы [9] , начала клинические испытания своего устройства под названием Bionic Pancreas в 2008 году. [10] В 2016 году была создана Public Benefit Corporation Beta Bionics . В связи с образованием компании Beta Bionics изменила предварительное название своего устройства с Bionic Pancreas на iLet. [10]Устройство использует замкнутую систему для доставки как инсулина, так и глюкагона в ответ на определенные уровни глюкозы в крови. Хотя прототип iLet 4-го поколения, представленный в 2017 году, еще не одобрен для публичного использования, он размером примерно с iPhone с сенсорным интерфейсом. Он содержит две камеры как для инсулина, так и для глюкагона, и устройство настраивается для использования только с одним гормоном или с обоими. [11] В то время как испытания продолжаются, iLet планирует получить окончательное одобрение системы только для инсулина в 2020 году. [10]
В сотрудничестве с Академическим медицинским центром в Амстердаме Inreda Diabetic BV разработала замкнутую систему с инсулином и глюкагоном. Инициатор, Робин Купс , начал разрабатывать устройство в 2004 году и провел первые испытания на себе. В октябре 2016 года Inreda Diabetic BV получила лицензию ISO 13485 , что является первым требованием для производства искусственной поджелудочной железы. [12] Сам продукт называется Inreda AP, и вскоре он прошел несколько очень успешных испытаний. После клинических испытаний в феврале 2020 года он получил маркировку CE, отмечающую , что он соответствует европейским нормам. [13]
В октябре 2020 года медицинская страховая компания Menzis and Inreda Diabetic запустила пилотный проект со 100 пациентами, застрахованными Menzis. Все эти пациенты сталкиваются с очень серьезными проблемами в регуляции уровня глюкозы в крови. Теперь они используют Inreda AP вместо традиционного лечения. [14] Еще одно крупномасштабное испытание Inreda AP было проведено в июле 2021 года, и оно должно определить, должна ли медицинская страховка Нидерландов покрывать устройство для всех застрахованных. [15] Выпуск уменьшенной улучшенной версии Inreda AP запланирован на 2023 год.
Подход с использованием медицинского оборудования включает в себя сочетание непрерывного монитора глюкозы и имплантированной инсулиновой помпы, которая может работать вместе с управляемым компьютером алгоритмом для замены нормальной функции поджелудочной железы. [16] [17] [18] Разработка непрерывных мониторов глюкозы привела к прогрессу в технологии искусственной поджелудочной железы с использованием этой интегрированной системы. [19]
В отличие от одного датчика непрерывного действия, замкнутая система не требует ввода данных пользователем в ответ на показания монитора; система монитора и инсулиновой помпы автоматически вводит правильное количество гормона, рассчитанное на основе переданных показаний. Система - это то, что составляет устройство искусственной поджелудочной железы. [2] [3]
Начиная с 2017 года и в ближайшем будущем проводятся четыре исследования различных систем искусственной поджелудочной железы. Проекты финансируются Национальным институтом диабета, болезней органов пищеварения и почек и являются заключительной частью тестирования устройств перед подачей заявки на разрешение на использование. Участники исследований могут жить своей жизнью дома, используя устройства и удаленно контролируя безопасность, эффективность и ряд других факторов. [20]
В рамках международного исследования Diabetes Closed-Loop [21] , проведенного исследователями из Университета Вирджинии , тестируется замкнутая система под названием inControl, которая имеет пользовательский интерфейс для смартфона. 240 человек в возрасте от 14 лет и старше участвуют в течение 6 месяцев. [20]
Годовое испытание под руководством исследователей из Кембриджского университета началось в мае 2017 года, в нем приняли участие около 150 участников в возрасте от 6 до 18 лет. [20] Исследуемая система искусственной поджелудочной железы использует смартфон и имеет функцию низкого уровня глюкозы для улучшения контроля уровня глюкозы. [22]
Международный диабетический центр в Миннеаполисе, штат Миннесота, в сотрудничестве с Детским медицинским центром Шнайдера в Израиле , планирует провести 6-месячное исследование, которое начнется в начале 2019 года и в котором примут участие 112 подростков и молодых людей в возрасте от 14 до 30 лет. [20] [ 23] Основной целью исследования является сравнение текущей системы Medtronic 670G с новой системой, разработанной Medtronic. Новая система имеет программирование, направленное на улучшение контроля уровня глюкозы во время еды, что по-прежнему является большой проблемой в этой области. [23]
Текущее 6-месячное исследование под руководством команды Bionic Pancreas началось в середине 2018 года и охватило 312 участников в возрасте 18 лет и старше. [20]
Биотехническая компания Defymed, базирующаяся во Франции, разрабатывает имплантируемое биоискусственное устройство под названием MailPan, которое имеет биосовместимую мембрану с избирательной проницаемостью для инкапсуляции различных типов клеток, включая бета-клетки поджелудочной железы . [24] Имплантация устройства не требует сопутствующей иммуносупрессивной терапии, поскольку мембрана предотвращает попадание антител пациента в устройство и повреждение инкапсулированных клеток. После хирургической имплантации лист мембраны будет жизнеспособным в течение многих лет. Клетки, которые содержит устройство, могут быть получены из стволовых клеток, а не из человеческих доноров, а также могут быть заменены с течением времени с использованием входных и выходных соединений без хирургического вмешательства. [24] [25]Defymed частично финансируется JDRF, ранее известной как Фонд исследований ювенильного диабета, но теперь определяется как организация для всех возрастов и всех стадий диабета 1 типа. [26] [27]
В ноябре 2018 года было объявлено, что Defymed станет партнером израильской биофармацевтической компании Kadimastem, разрабатывающей регенеративную терапию на основе стволовых клеток, чтобы получить двухлетний грант в размере около 1,47 миллиона долларов на разработку биоискусственного поджелудочной железы для лечения диабета 1 типа. [24] [28] Технология стволовых клеток Kadimastem использует дифференцировку эмбриональных стволовых клеток человека для получения эндокринных клеток поджелудочной железы. К ним относятся бета-клетки, вырабатывающие инсулин, а также альфа-клетки, вырабатывающие глюкагон. Обе клетки образуют кластеры, напоминающие островки, имитирующие структуру поджелудочной железы. [29]Целью партнерства является объединение обеих технологий в биоискусственном устройстве поджелудочной железы, которое высвобождает инсулин в ответ на уровень глюкозы в крови, чтобы довести его до стадии клинических испытаний. [24]
Биотехнологическая компания ViaCyte из Сан-Диего, штат Калифорния, также разработала продукт, предназначенный для решения проблемы диабета 1 типа, в котором используется инкапсулирующее устройство, изготовленное из полупроницаемой мембраны, защищающей от иммунных реакций. Устройство содержит клетки- предшественники поджелудочной железы , дифференцированные из эмбриональных стволовых клеток. [30] [31] После хирургической имплантации в амбулаторных условиях клетки созревают в эндокринные клетки, которые располагаются в виде островковых скоплений и имитируют функцию поджелудочной железы, продуцируя инсулин и глюкагон. [32] [33] Технология прошла путь от доклинических исследований до одобрения FDA для клинических испытаний фазы 1 в 2014 г., а в июне 2018 г. были представлены двухлетние данные испытаний. [30][31] Они сообщили, что их продукт под названием PEC-Encap до сих пор был безопасным и хорошо переносился пациентами в дозах ниже терапевтических уровней. Инкапсулированные клетки были способны выживать и созревать после имплантации, а отторжение иммунной системой уменьшалось благодаря защитной мембране. На втором этапе испытаний будет оцениваться эффективность продукта. [30] ViaCyte также получает финансовую поддержку от JDRF в этом проекте. [33]
В 2006 году в Соединенных Штатах JDRF (ранее Фонд исследования ювенильного диабета) запустил многолетнюю инициативу, чтобы помочь ускорить разработку, одобрение регулирующими органами и принятие технологии непрерывного мониторинга уровня глюкозы и искусственной поджелудочной железы. [34] [35]
Массовые усилия по созданию и коммерциализации полностью автоматизированной системы искусственной поджелудочной железы также исходили непосредственно от защитников прав пациентов и диабетического сообщества. [36] Bigfoot Biomedical , компания, основанная родителями детей с СД1, создала алгоритмы и разрабатывает устройство замкнутого цикла, которое контролирует уровень сахара в крови и соответствующим образом обеспечивает инсулин. [37]
{{cite news}}
: CS1 maint: нераспознанный язык ( ссылка )