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Pancreas artificiale: cambio di gioco per il trattamento del diabete?

L’innovazione medica nel trattamento del diabete di tipo 1 fa un enorme balzo in avanti con l’invenzione e la sperimentazione di un pancreas artificiale. Questo dispositivo smartphone basato su algoritmo potrebbe cambiare la vita dei diabetici in meglio?

[Dispositivo del 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, pari a 1,5 milioni di americani.

Il trattamento per il diabete di tipo 1 è molto efficace ma è un calvario relativamente fastidioso. I pazienti devono prelevare regolarmente sangue, controllare i livelli di glucosio e iniettare la quantità appropriata di insulina.

Gli interventi attuali lasciano l’opportunità indesiderata di errore umano. Sono anche abbastanza spiacevoli e scomodi; la caccia ai trattamenti migliori è in corso.

Uno di questi miglioramenti che mostra una grande quantità di promesse è il cosiddetto pancreas artificiale. L’idea di un pancreas artificiale è stata discussa per decenni, ma è solo di recente che è diventata un’opzione potenzialmente valida.

Progettato da Boris Kovatchev e il suo team presso l’Università della Virginia School of Medicine, questa innovazione medica ha il potenziale per cambiare milioni di vite per il meglio.

Kovatchev ha lavorato su questo 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:

“Dimostriamo che non è solo possibile, ma può essere eseguito su uno smartphone.”

Qual 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 più spesso causato da scelte di stile di vita, come una cattiva alimentazione e la 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 pungere le dita, prelevare un campione di sangue, misurare i livelli di glucosio e iniettarsi l’insulina per ristabilire l’equilibrio. Questo rigmarole regolare è necessario per mantenere i livelli di glucosio nel sangue entro un intervallo sano.

A parte l’inconveniente e il disagio, come per tutto ciò che è dipendente dall’interazione umana, c’è la possibilità di errore. I livelli di glucosio aumentati possono, col tempo, danneggiare i reni, i nervi, gli occhi e i vasi sanguigni. All’altro estremo dello spettro, la glicemia bassa o “ipo” può, in circostanze estreme, portare al coma o alla morte.

Qualsiasi cosa per rimuovere la possibilità di errore dell’utente sarà di evidente beneficio.

Come funziona il pancreas artificiale

Il pancreas artificiale di Kovatchev, indicato anche come controllo ad anello chiuso del glucosio nel sangue 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 viene eseguita su uno smartphone riconfigurato. Questo dispositivo palmare è collegato in modalità wireless a un monitor glicemico, una pompa per insulina e un sito di monitoraggio remoto. Il monitor glicemico prende i livelli di glucosio nel sangue ogni 5 minuti e fornisce le letture al dispositivo InControl.

Il dispositivo è controllato da algoritmi e somministra 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 in secondo luogo la quantità di insulina necessaria. Non è sufficiente che la tecnologia reagisca semplicemente ai livelli ematici in qualsiasi momento specifico, deve prevedere i picchi di glucosio, anticipare i cambiamenti e adattarsi alla sensibilità all’insulina di un individuo. Non è un’impresa da poco.

Il pancreas umano è in grado di eseguire questi calcoli con facilità, ma progettare qualcosa che sia capace come il pancreas è davvero un compito difficile.

Alla domanda sugli algoritmi, Kovatchev ha detto:

“Gli algoritmi si basano su un modello del sistema metabolico umano che utilizza dati provenienti dal monitoraggio continuo del glucosio, dall’erogazione di insulina del passato e, possibilmente, da altri segnali disponibili, per riconoscere i pattern delle fluttuazioni di zucchero nel sangue e prevedere dove glicemia del paziente nella voce .

Quindi l’algoritmo eroga insulina in base ai valori glicemici previsti. Un’attenzione particolare è prestata alla previsione e alla mitigazione dell’ipoglicemia – un algoritmo separato (noi lo chiamiamo Safety Supervision System) 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 stato in uso per molti anni.

Kovatchev spiega inoltre come funziona il pancreas artificiale nel video qui sotto:

Prova l’organo innovativo

L’Istituto Nazionale di Diabete e Malattie Digestive e Renali stanno supportando questa ricerca vitale per un importo di $ 12,6 milioni.

Il pancreas artificiale ha iniziato le prove finali in nove località negli Stati Uniti e in Europa. Per la prima fase, 240 pazienti con diabete di tipo 1 testeranno il sistema per 6 mesi. La seconda serie di prove vedrà 180 pazienti della prima fase che indossano il sistema per altri 6 mesi.

Progettato in collaborazione con TypeZero Technologies a Charlottesville, VA, il sistema verrà confrontato con una pompa standard per l’insulina in base a due criteri principali: la gestione dei livelli di zucchero nel sangue e la riduzione del 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 in prove chiave 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 portabile 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. Ha lo scopo di migliorare la vita dei diabetici di tipo 1 allentando l’onere di controllare manualmente i livelli di insulina. Inoltre, grazie agli algoritmi, il pancreas artificiale dovrebbe mantenere la glicemia a livelli fisiologicamente più normali.

Naturalmente, ogni progresso medico porta con sé una nuova serie di orizzonti a cui puntare. ha chiesto a Kovatchev se ci sono adattamenti o miglioramenti che vorrebbe apportare al pancreas artificiale più in basso:

“I sistemi multi-segnale e multi-ormone sono stati esplorati per utilizzare segnali aggiuntivi come la frequenza cardiaca o il rilevamento del movimento e altri ormoni 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; la sua squadra sta anche esaminando se il sistema potrebbe dover essere indossato solo in determinati momenti della giornata, ad esempio, di notte e / o dopo i pasti.

Sembra che il pancreas artificiale vada sempre più forte. In concomitanza con le altre tecnologie attualmente in fase di studio, il diabete presto batterà in ritirata. ricerche recentemente condotte sulla possibilità di trapiantare cellule insulino-secernenti in pazienti diabetici.

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