L’innovazione medica nel trattamento del diabete di tipo 1 ha compiuto un enorme balzo in avanti grazie all’invenzione e alla sperimentazione del pancreas artificiale. Questo dispositivo basato su smartphone e algoritmi potrebbe rivoluzionare la vita dei diabetici. Ma come funziona realmente?
Secondo i Centers for Disease Control and Prevention (CDC), quasi 1 su 10 americani vive con il diabete. Di questi, circa il 5% soffre di diabete di tipo 1, corrispondente a 1,5 milioni di persone.
Il trattamento per il diabete di tipo 1 è efficace, ma comporta una serie di incomodi. I pazienti devono eseguire regolarmente prelievi di sangue, monitorare i livelli di glucosio e iniettare la giusta quantità di insulina.
Attualmente, i metodi di trattamento lasciano spazio all’errore umano. Sono anche piuttosto scomodi, e la ricerca di soluzioni migliori è in corso. Uno di questi miglioramenti promettenti è rappresentato dal pancreas artificiale. Sebbene l’idea sia stata discussa per decenni, è solo di recente che è emersa come un’opzione valida.
Progettato da Boris Kovatchev e il suo team presso la University of Virginia School of Medicine, questo dispositivo ha il potenziale per migliorare significativamente la qualità della vita di milioni di persone.
Kovatchev ha iniziato a lavorare a questo progetto nel 2006. Inizialmente, un sistema a circuito chiuso in grado di monitorare i livelli di glucosio e somministrare insulina in modo autonomo era considerato un sogno impossibile.
L’idea di un pancreas artificiale ha suscitato inizialmente scetticismo nella comunità scientifica, ma Kovatchev ha perseverato:
«Dimostriamo che non è solo possibile, ma può essere realizzato su uno smartphone.»
Qual è il diabete di tipo 1?
L’insulina gioca un ruolo cruciale nell’assorbimento del glucosio dal sangue nel corpo. Il diabete di tipo 1 si verifica quando il pancreas non produce sufficiente insulina.
A differenza del diabete di tipo 2, che spesso è legato a scelte di vita poco salutari, il diabete di tipo 1 è una condizione autoimmune in cui le cellule beta del pancreas, responsabili della produzione di insulina, vengono attaccate dal sistema immunitario.
Per compensare questa carenza, i pazienti sono costretti a pungere le dita, prelevare campioni di sangue e iniettarsi insulina per mantenere i livelli di glucosio nel sangue in un intervallo sano.
Oltre al disagio che questo comporta, c’è sempre il rischio di errore umano. Livelli di glucosio elevati possono danneggiare nel tempo reni, nervi, occhi e vasi sanguigni. Al contrario, una glicemia bassa può, in casi estremi, portare a coma o morte.
Pertanto, qualsiasi tecnologia che riduca il rischio di errore umano sarebbe di grande vantaggio.
Come funziona il pancreas artificiale
Il pancreas artificiale di Kovatchev, noto anche come sistema di controllo glicemico a circuito chiuso, riduce significativamente l’interazione umana necessaria nell’autogestione del diabete.
Il cuore del sistema è una piattaforma chiamata InControl, che opera su uno smartphone modificato. Questo dispositivo è connesso via wireless a un monitor glicemico, a una pompa per insulina e a un sito di monitoraggio remoto. Il monitor glicemico rileva i livelli di glucosio ogni 5 minuti e invia i dati al dispositivo InControl.
Questo sistema è gestito da algoritmi che calcolano e somministrano automaticamente la giusta dose di insulina attraverso un ago sottile, senza necessità di prelievi di sangue da parte del paziente.
Gli algoritmi rappresentano la vera innovazione. Non si limitano a rispondere ai livelli di glucosio in un dato momento, ma prevedono i picchi di glucosio e si adattano alla sensibilità all’insulina del singolo individuo. Non è un compito da poco.
Il pancreas umano esegue queste operazioni in modo naturale, ma progettare un dispositivo in grado di replicare questa funzionalità è una sfida complessa.
Kovatchev spiega:
«Gli algoritmi si basano su un modello del sistema metabolico umano, utilizzando dati dal monitoraggio continuo del glucosio e dall’erogazione di insulina passata per riconoscere schemi nelle fluttuazioni della glicemia e prevedere i valori futuri.»
L’algoritmo quindi regola l’erogazione di insulina sulla base di queste previsioni, ponendo particolare attenzione alla prevenzione dell’ipoglicemia. Un algoritmo dedicato, chiamato Sistema di Supervisione della Sicurezza, è stato progettato per questo scopo e ha dimostrato di essere molto efficace.
Kovatchev afferma che questo sistema di sicurezza è il loro algoritmo più testato, utilizzato da molti anni.
Kovatchev fornisce ulteriori chiarimenti su come funziona il pancreas artificiale nel video sottostante:
Prove Cliniche dell’Organo Innovativo
L’Istituto Nazionale di Diabete e Malattie Digestive e Renali supporta questa ricerca con un finanziamento di 12,6 milioni di dollari.
Il pancreas artificiale ha avviato le prove cliniche finali in nove località degli Stati Uniti e in Europa. Nella prima fase, 240 pazienti con diabete di tipo 1 testeranno il sistema per sei mesi. Nella seconda fase, 180 di questi pazienti continueranno a utilizzare il sistema per altri sei mesi.
Sviluppato in collaborazione con TypeZero Technologies a Charlottesville, VA, il sistema sarà confrontato con una pompa per insulina standard in base a due criteri principali: la gestione della glicemia e la riduzione del rischio di episodi ipoglicemici.
Kovatchev delinea i suoi obiettivi per il pancreas artificiale:
«Per avere successo come trattamento ideale per il diabete, il pancreas artificiale deve dimostrare la sua sicurezza e efficacia in prove cliniche a lungo termine nell’ambiente naturale del paziente.
Il nostro obiettivo principale è stabilire un nuovo paradigma per il trattamento del diabete: il pancreas artificiale non è un dispositivo a funzione singola; è una rete adattabile e portatile che circonda il paziente in un ecosistema di trattamento digitale.»
Prospettive Future e Miglioramenti
Questa innovazione potrebbe portare a un cambiamento significativo e positivo per milioni di persone, facilitando la vita dei diabetici di tipo 1 e alleviando l’onere del monitoraggio manuale dei livelli di insulina. Grazie agli algoritmi avanzati, il pancreas artificiale potrebbe mantenere i livelli di glicemia in un range più fisiologico.
Naturalmente, ogni progresso medico porta a nuove opportunità. Kovatchev ha menzionato che ci sono adattamenti e miglioramenti in fase di esplorazione per il pancreas artificiale:
«Stiamo studiando sistemi multi-segnale e multi-ormone, che potrebbero integrare segnali aggiuntivi come la frequenza cardiaca o il rilevamento del movimento e altri ormoni come l’amilina. Crediamo che la tecnologia si evolverà in questa direzione.»
Kovatchev e il suo team stanno già esplorando l’uso di altri ormoni all’interno del pancreas artificiale; stanno anche valutando se il sistema debba essere indossato solo in determinati momenti della giornata, come di notte o dopo i pasti.
Il pancreas artificiale continua a progredire. Insieme ad altre tecnologie attualmente in fase di sviluppo, il diabete potrebbe presto essere sotto controllo. Recenti ricerche hanno anche esaminato la possibilità di trapiantare cellule produttrici di insulina in pazienti diabetici, un’altra area promettente nel trattamento di questa condizione.
