Przełom w leczeniu cukrzycy typu 1?

Bioniczna trzustka

Krystyna Knypl

bg-bionicpancreas mini

Doroczny kongres American Diabetes Association, który odbył się w dniach 13-17 czerwca 2014 roku w San Francisco, obfitował w wiele interesujących doniesień naukowych. Największe nadzieje dla chorych na cukrzycę przyniosła wiadomość o bardzo obiecujących wynikach pracy nad bioniczną trzustką. Czym jest bioniczna trzustka? U kogo może być zastosowana? Jak doszło do jej skonstruowania?

Pierwsze trudne kroki

Gdy jedenastomiesięczny David, synek dr Toby Milgrome, praktykującej lekarki pediatry i prof. inż. Eda Damiano’a, specjalizującego się w biomedycynie, zaczął stawiać pierwsze kroki, okazało się, że sprawia mu to wiele trudności. Szybko się męczył i często przystawał, aby odpocząć. Zniechęcało go to do dalszych prób. Doświadczone oko mamy pediatryczki od razu wyłapało tę nieprawidłowość. Rozważała różne przyczyny szybkiego męczenia się synka. Rozpoznania, jakie brała po uwagę, były więcej niż straszne. Cukrzyca typu 1, białaczka, guz mózgu – powie po latach dziennikarzowi opisującemu tę historię. Sama nie mogła prowadzić diagnostyki, zwróciła się więc do kolegów, którzy szybko ustalili przyczynę słabej kondycji Davida. Miał kwasicę w przebiegu cukrzycy typu 1. Rozpoznanie brzmiało źle, a przez głowę matki przebiegały informacje typu „śmierć łóżeczkowa dotyka 6% dzieci z cukrzycą” albo „6% dzieci z cukrzycą typu 1 nie dożywa czterdziestki”. Trzeba było jednak porzucić ponure myśli i zmierzyć się z trudną rzeczywistością, jaką było posiadanie małego dziecka z cukrzycą typu 1.

Potrzeba matką wynalazku

David trafił do szpitala na intensywną terapię, z poziomem cukru dziesięciokrotnie przekraczającym normę. Po wyjściu ze szpitala rozpoczął się dla rodziców trudny czas czuwania nad poziomem glikemii, oznaczania poziomu cukru co 2-3 godziny także w nocy. Dziecko z czasem otrzymało pompę insulinową. Wszyscy jednak odczuwali ograniczenia techniczne i niedobór wiedzy praktycznej. Pompy dopiero co weszły do użytku u osób dorosłych i doświadczenie w ich stosowaniu u małych dzieci było niewielkie. Trudno było utrzymać poziom cukru w granicach normy. Rodziców przerażała myśl o możliwych komplikacjach cukrzycy. Rozumieli, jak ważne jest utrzymanie optymalnego poziomu glukozy we krwi u rozwijającego się dziecka.

W tym czasie Ed Damiano pracował nad matematycznymi modelami przepływu krwi w uchu wewnętrznych i dynamiką innych płynów ustrojowych u człowieka. W 2004 roku postanowił, że skonstruuje bioniczną trzustkę dla syna. Motywowała go do tego konieczność całodobowego czuwania nad poziomem glikemii u syna oraz obawa o skutki nocnych hipoglikemii. Dodatkowo dopingowały go obserwacje i sugestie Jeffa Hitchococka, założyciela organizacji Children with Diabetes. Córka Jeffa zachorowała na cukrzycę typu 1, gdy miała 24 miesiące. Spostrzeżenia Jeffa były bardzo podobne. Cokolwiek robisz, wszystko jest naznaczone tym, że twoje dziecko choruje na cukrzycę – stwierdził w rozmowie z dziennikarzem.

Przez lata, gdy Toby Milgrome przygotowywała posiłki i przekąski dla Davida do szkoły, dołączała do nich kartę z opisem ich kaloryczności i dawkowaniem insuliny. Nie sposób jednak wszystkiego przewidzieć. Pielęgniarka ze szkoły podstawowej, do której chodził David, pięć razy dziennie dzwoniła do jego mamy i podawała wynik pomiaru cukru, a Toby Milgrome ustalała dawkę insuliny.

Tymczasem pompy insulinowe rozpowszechniły się na rynku amerykańskim. W 2008 roku trzy firmy wprowadziły do użytku urządzenia do ciągłego pomiaru stężenia glukozy za pomocą sensora wielkości piłki golfowej, umieszczonego pod skórą.

Niezastąpiony smartfon

W dotychczasowych rozwiązaniach brakowało urządzenia analizującego ciągłe pomiary stężenia glukozy, nadal musiał to robić człowiek. Ed Damiano opracował algorytm matematyczny i napisał program komputerowy, który analizuje ciągłe pomiary stężenia glukozy i określa, która z dwóch pomp – insulinowa czy glukagonowa ma zadziałać przy danym poziomie cukru. Dzięki temu – zdaniem Damiano – można wyeliminować przypadki śmierci łóżeczkowej małych dzieci.

Oczywiście nie od razu uzyskano taki model, jaki zaprezentowano podczas kongresu American Diabetes Association. Ed Damiano, który od 2005 r. prowadził prace eksperymentalne z Firas El-Khatibem, zaczynał od doświadczeń na zwierzętach. Potem do zespołu dołączył lekarz i badacz z Massachusetts General Hospital, dr Steve Russell. Pomógł on przenieść wyniki uzyskane w laboratorium i przetestowane na zwierzętach na zastosowanie u ludzi. W 2008 roku rozpoczęto badania na pacjentach. W pierwszym etapie przetestowano urządzenie u 11 osób. Ciągłe pomiary stężenia glukozy trwały po 27 godzin. W 2010 urządzenie udoskonalono, zwłaszcza w części monitorującej stężenie glukozy w tkankach. W nowej wersji możliwe było kontrolowanie stężenia glukozy przez 51 godzin. Kolejny etap polegał na udoskonaleniu systemu monitorującego i opracowaniu odmiennych wersji dla dorosłych i młodzieży. Ulepszone urządzenie testowało 12 nastolatków i 12 osób dorosłych.

image-iphonemini

Kolejny etap testów polegał na zaimplementowaniu oprogramowania do iPhone’a. Dzięki temu pacjenci mogli się swobodnie przemieszczać poza terenem szpitala. W dalszych pracach przetestowano urządzenie przez 5 dni i nocy z udziałem 32 dzieci przebywających na obozie dla młodych pacjentów w cukrzycą.

Konstruktorzy zamierzają w 2015 roku przedstawić urządzenie do oceny Food and Drug Administration. Ed Damiano spodziewa się, że bioniczna trzustka pojawi się w sprzedaży najpóźniej za dwa lata. Oby!

Krystyna Knypl
https://sites.google.com/site/myjournalismkrystynaknypl/

Źródła:
http://www.bu.edu/bostonia/summer13/damiano/
http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1314474?query=featured_home