Il trattamento del diabete di tipo 1 potrebbe essere modificato per sempre dal pancreas artificiale.
Secondo i Centers for Disease Control and Prevention (CDC), quasi 1 su 10 americani ha il diabete . Di questi, circa il 5% sono diabetici di tipo 1, che equivalgono a 1,5 milioni di americani.
Il trattamento per il diabete di tipo 1 è altamente efficace ma è un travaglio relativamente problematico. I pazienti devono prelevare regolarmente sangue, controllare i livelli di glucosio e iniettare la quantità appropriata di insulina .
Gli attuali interventi lasciano opportunità indesiderate di errore umano. Sono anche abbastanza sgradevoli e scomodi; la ricerca di trattamenti migliori è in corso.
Uno di questi miglioramenti che mostra una grande promessa è il cosiddetto pancreas artificiale. L’idea di un pancreas artificiale è stata discussa per decenni, ma solo di recente è diventata un’opzione potenzialmente praticabile.
Progettata da Boris Kovatchev e dal suo team presso la School of Medicine dell’Università della Virginia, questa innovazione medica ha il potenziale per cambiare in meglio milioni di vite.
Kovatchev lavora su tale dispositivo dal 2006. Inizialmente, questo tipo di sistema a circuito chiuso in grado di monitorare i livelli di glucosio e somministrare l’insulina in modo appropriato era ritenuto impossibile.
L’idea di un pancreas artificiale è stata accolta con scetticismo dalla comunità scientifica ma, per fortuna, Kovatchev ha continuato senza sosta:
“Mostriamo che non è solo possibile, ma può essere eseguito su uno smartphone”.
Cos’è il diabete di tipo 1?
L’insulina normalmente facilita l’assorbimento del glucosio dal sangue nel corpo in cui viene utilizzato. Il diabete di tipo 1 si verifica quando il pancreas smette di produrre abbastanza insulina.
Il diabete di tipo 2 è spesso causato da scelte di vita, come cattiva alimentazione e mancanza di esercizio fisico; il diabete di tipo 1, tuttavia, non è correlato allo stile di vita. Le cellule beta all’interno del pancreas che producono insulina sono attaccate da una risposta inappropriata del sistema immunitario, rendendole insufficienti per le esigenze del corpo.
Per compensare questa carenza di biochimica, i pazienti devono spesso pungersi le dita, prelevare un campione di sangue, misurare i livelli di glucosio e iniettarsi insulina per ristabilire l’equilibrio. Questo rigmarole regolare è necessario per mantenere i livelli di glucosio nel sangue all’interno di un intervallo sano.
A parte l’inconveniente e il disagio, come per tutto ciò che dipende dall’interazione umana, esiste la possibilità di errore. I livelli elevati di glucosio possono, nel tempo, danneggiare i reni, i nervi, gli occhi e i vasi sanguigni. All’altra estremità dello spettro, un basso livello di glucosio o “ipos” può, in circostanze estreme, portare a coma o morte.
Qualsiasi cosa per rimuovere la possibilità di errore dell’utente sarà di ovvio vantaggio.
Come funziona il pancreas artificiale
Il pancreas artificiale di Kovatchev, noto anche come controllo a circuito chiuso della glicemia nel diabete, toglie gran parte dell’interazione umana che è attualmente necessaria nell’automedicazione.
L’hub centrale del sistema utilizza una piattaforma chiamata InControl che funziona su uno smartphone riconfigurato. Questo dispositivo portatile è collegato in modalità wireless a un monitor per la glicemia, una pompa per insulina e un sito di monitoraggio remoto. Il misuratore di zucchero nel sangue rileva i livelli di glucosio nel sangue ogni 5 minuti e fornisce le letture al dispositivo InControl.
Il dispositivo è controllato da algoritmi e gestisce la corretta quantità di insulina attraverso un ago sottile senza che il paziente debba versare nemmeno una goccia di sangue.
Gli algoritmi sono il punto in cui entra in gioco la vera innovazione. Sono progettati per indovinare la quantità di insulina probabilmente necessaria. Non è sufficiente che la tecnologia reagisca semplicemente ai livelli ematici in un determinato momento, deve prevedere picchi di glucosio, prevenire cambiamenti e adattarsi alla sensibilità all’insulina di un individuo. Questa non è un’impresa da poco.
Il pancreas umano è in grado di eseguire questi calcoli con facilità, ma progettare qualcosa di capace come il pancreas è davvero un compito difficile.
Alla domanda sugli algoritmi, Kovatchev ha detto a Medical News Today :
“Gli algoritmi si basano su un modello del sistema metabolico umano che utilizza i dati del monitoraggio continuo del glucosio, della consegna di insulina passata e, possibilmente, di altri segnali disponibili, per riconoscere i modelli delle fluttuazioni di zucchero nel sangue e prevedere dove lo zucchero nel sangue del paziente nella voce .
Quindi l’algoritmo eroga insulina in base ai valori di glucosio previsti. Particolare attenzione è prestata alla previsione e alla mitigazione dell’ipoglicemia : un algoritmo separato (lo chiamiamo sistema di supervisione della sicurezza) è appositamente studiato per questo, ed è abbastanza bravo in questo compito. “
Ci ha detto che il sistema di sicurezza è il loro algoritmo più testato; è in uso da molti anni.
Kovatchev spiega inoltre come funziona il pancreas artificiale nel video qui sotto:
Sperimentazione dell’organo rivoluzionario
Il National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases sta supportando questa ricerca vitale per un importo di $ 12,6 milioni.
Il pancreas artificiale ha iniziato le sue prove finali in nove località negli Stati Uniti e in Europa. Per la prima fase, 240 pazienti con diabete di tipo 1 proveranno il sistema per 6 mesi. La seconda serie di studi vedrà 180 pazienti dalla prima fase indossare il sistema per altri 6 mesi.
Progettato in collaborazione con TypeZero Technologies a Charlottesville, VA, il sistema verrà confrontato con una pompa per insulina standard in base a due criteri principali: come vengono gestiti i livelli di zucchero nel sangue e se si riduce il rischio di ipoglicemia o di ipoglicemia.
Kovatchev spiega i suoi obiettivi per il pancreas artificiale:
“Per avere successo come trattamento ottimale per il diabete, il pancreas artificiale deve dimostrare la sua sicurezza ed efficacia negli studi cardine a lungo termine nell’ambiente naturale del paziente.
Il nostro obiettivo principale è stabilire un nuovo paradigma di trattamento del diabete: il pancreas artificiale non è un dispositivo a funzione singola; è una rete adattabile e indossabile che circonda il paziente in un ecosistema di trattamento digitale “.
Ulteriori miglioramenti all’orizzonte
Questa innovazione sembra destinata a fare una differenza enorme e positiva per milioni di persone. Mira a migliorare la vita dei diabetici di tipo 1 facilitando l’onere del controllo manuale dei livelli di insulina. Inoltre, grazie agli algoritmi, il pancreas artificiale dovrebbe mantenere la glicemia a livelli più fisiologicamente normali.
Naturalmente, ogni progresso medico porta con sé una nuova serie di orizzonti su cui puntare. MNY ha chiesto a Kovatchev se ci sono adattamenti o miglioramenti che vorrebbe apportare al pancreas artificiale più in basso:
“Si stanno esplorando sistemi multi-segnale e multi-ormonali per utilizzare segnali aggiuntivi come la frequenza cardiaca o il rilevamento del movimento e ormoni aggiuntivi come l’amilina. Crediamo che la tecnologia si evolverà in queste direzioni.”
Kovatchev e collaboratori stanno già sondando l’uso di altri ormoni all’interno del pancreas artificiale; il suo team sta inoltre studiando se il sistema potrebbe essere necessario indossarlo solo in determinate ore del giorno, ad esempio di notte e / o dopo i pasti.
Il pancreas artificiale sembra andare di forza in forza. In concomitanza con le altre tecnologie attualmente in fase di studio, il diabete inizierà presto a ritirarsi in fretta.
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