Diabetes: Künstliche Pankreas kann lebensverändernd sein

Für Menschen, die mit Typ-1-Diabetes leben, kann eine konstante Kontrolle des Blutzuckerspiegels, die Korrektur der Insulindosis und das Zählen der Kohlenhydrate anstrengender sein als die Symptome der Krankheit selbst.

Aber nach mehr als zwei Jahrzehnten sorgfältiger Forschung steht ein Team von Harvard-Wissenschaftlern kurz davor, eine künstliche Bauchspeicheldrüse freizusetzen.

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Es ist eine neue Technologie mit einem eigenen "Gehirn", das die Gesundheit und das Leben der 1,2 Millionen Menschen, die an der Krankheit leiden, drastisch verbessern könnte.

"Manche Menschen mit Diabetes machen ihre Diabetes sehr gut", sagt Eyal Dassau, ein leitender Wissenschaftler in Biomedizintechnik in Harvard, der eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der künstlichen Bauchspeicheldrüse spielt. "Aber dann stellst du die Frage:" Wie viele Stunden pro Tag gibst du dafür aus? "Und du bekommst die ganze Geschichte. Es braucht häufige Fingerstäbchen und kleine Mahlzeiten und Insulin-Korrekturen, so viele Dinge.

Vielleicht sind 30 Prozent des Tages damit verbracht, Diabetes zu verwalten. Was wäre, wenn wir diese Zeit um 50 Prozent verkürzen könnten? Wir reden hier wirklich von Lebensqualität. "

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Was ist die Bauchspeicheldrüse, wieder?

Die Bauchspeicheldrüse ist eine wichtige kleine Drüse, die Teil des Verdauungssystems ist.

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Eine seiner Funktionen ist die Freisetzung von Enzymen, die bei der Verdauung von Lebensmitteln helfen. Die andere Funktion ist die Regulierung des Blutzuckerspiegels durch Freisetzung der Hormone Insulin und Glucagon in den Blutkreislauf.

Bei Typ-1-Diabetes funktionieren die Zellen, die diese Hormone freisetzen, nicht.

Insulin ist das, was der Körper verwendet, um Zucker aus dem Blut in die Körperzellen zu transportieren und dort als Energie zu verwenden. Ohne diese Bewegung beginnt der Körper Fett anstelle von Glukose zu verwenden. Dies kann zu ernsthaften Komplikationen führen, einschließlich schwerer Dehydrierung und einer Art von metabolischer Azidose, die als diabetische Ketoazidose (DKA) bekannt ist und zu einem Koma führen kann.

Umgekehrt, wenn der Körper zu viel Insulin aus einer externen Quelle bekommt, oder ein Diabetiker nicht genug isst oder eine erhöhte körperliche Aktivität hat, kann niedriger Blutzucker sich schnell zu einem diabetischen Koma entwickeln.

Kurz gesagt, ist eine sorgfältige Regulierung des Blutzuckers für Typ-1-Diabetiker überlebenswichtig. Aber es ist auch ein bisschen mühsam zu verwalten.

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Die meisten Typ-1-Diabetiker werden im Kindes- oder frühen Erwachsenenalter diagnostiziert. Die Folgen eines schlecht kontrollierten Blutzuckers zu erklären, kann eine Herausforderung sein, besonders für jemanden, der sie nicht persönlich erlebt hat.

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Ein tragbares Gehirn

Das Team in Harvard, geführt vom langjährigen künstlichen Pankreasforscher Francis J.Doyle III, hat eine Technologie entwickelt, die einige bestehende Systeme zur Behandlung von Diabetes nutzt.

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Einige Typ-1-Diabetiker verwenden bereits zwei Komponenten der künstlichen Bauchspeicheldrüse: eine kontinuierliche subkutane Insulininfusions- (CSII-) Pumpe und einen kontinuierlichen subkutanen Glukosemonitor (CGM).

Hierbei handelt es sich um kleine Geräte, die Diabetikern von ständigen Fingerstäben befreien, Insulindosen messen und die Medikamente selbst injizieren.

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Aber die neue Technologie beinhaltet auch einen mathematischen Kontrollalgorithmus, der Informationen vom Glukosesensor empfängt und automatisch die entsprechende Insulindosierung verabreicht oder zurückhält.

Wir haben ein internes Gehirn, das mehrere Schritte in der Zukunft vorhersagen kann und dann auf der Grundlage einer Kostenfunktion andere Entscheidungen treffen kann. Eyal Dassau, Harvard University

Das System ist "alles über Vorhersage", sagte Dassau Healthline.

Basierend auf einem Konzept, das als medizinisch inspiriertes Engineering bekannt ist, betrachten Forscher klinische Informationen und Studien von Ärzten, die mit Diabetes umgehen. Sie verwenden diese Informationen dann und wenden sie auf das an, was über Insulin und Glukose bekannt ist, wie sie im Körper funktionieren und das komplexe System von Variablen, die bewirken, dass der Blutzuckerspiegel entweder zu niedrig oder zu hoch ansteigt.

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"Dort ist ein gelobtes Land. Wenn Sie dort sind, müssen Sie nicht viel tun ", sagte Dassau über den Blutzuckerspiegel.

Mit der künstlichen Bauchspeicheldrüse können regelmäßige Dosen von Insulin basierend auf dem normalen Zeitplan und den Bedürfnissen einer Person automatisiert werden, solange sich diese Person in einem sicheren Bereich von Blutzuckerwerten befindet.

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Was aber an der künstlichen Bauchspeicheldrüse einzigartig ist, ist ihre Fähigkeit, sich an die Bedürfnisse des Körpers anzupassen, wenn sich die Ebenen außerhalb dieser sicheren Zone bewegen.

"Wir haben ein internes Gehirn, das mehrere Schritte in der Zukunft vorhersagen kann und dann verschiedene Entscheidungen treffen kann, basierend auf einer Kostenfunktion", sagte Dassau. "Wir müssen also ausbalancieren, wie viel Insulin Sie geben werden und wie viel Sie tolerieren werden, wenn Sie außerhalb der Zone sind … Wenn ich voraussage, dass wir das verheißene Land verlassen werden, bevor ich es bin die Grenze zu überqueren, weit vorher - ich kann Maßnahmen ergreifen, um die Zeit außerhalb der gewünschten Zone zu minimieren. "

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Die Kinder sind in Ordnung

Mehr als 40 klinische Studien wurden mit der künstlichen Bauchspeicheldrüse durchgeführt, darunter eine aktuelle Studie mit 240 Patienten an neun Standorten weltweit.

Viele Unternehmen und Forschungsteams, die den Doyle- und Dassau-Trupps ähneln, sind dabei, ihre eigene künstliche Pankreas-Technologie zu entwickeln.

Dassau freut sich über die aktuelle Studie, bei der die Patienten 15 Wochen lang ihre künstliche Bauchspeicheldrüse mit eingeschränkter Überwachung zu Hause verwenden werden.

Aber, sagt er, es gibt konstante Variablen, die Forscher berücksichtigen müssen. Viele Typ-1-Diabetiker werden in jungen Jahren diagnostiziert, aber die Erlaubnis, Forschung an Kindern und Jugendlichen zu betreiben, kann schwierig sein.

Das Harvard-Team beginnt in Zusammenarbeit mit Yale-Forschern, die pädiatrische Population zu untersuchen. Sie haben kürzlich mit der University of Virginia und dem Team von Snowboarding und Skilehrern von Riding On Insulin zusammengearbeitet, um die Wirksamkeit der künstlichen Bauchspeicheldrüse bei 16 Teenagern mit Typ-1-Diabetes zu untersuchen.

Während es nach Spaß klingt, erlaubte eine Woche Snowboardcamp mit Jugendlichen dem Forschungsteam, die Leistung der künstlichen Bauchspeicheldrüse in schwierigen und unvorhersehbaren Situationen zu analysieren. Dazu gehörten Bewegung, Veränderungen der Körpertemperatur und was für eine Mahlzeit in der Teenager-Population gilt.

"Aus jeder Studie lernt man etwas Neues, es gibt immer neue Herausforderungen", sagte Dassau. "Im Diabetes-Camp mit Jugendlichen, ich meine, sie essen viel, sie treiben viel Sport.

Das müssen wir lernen, damit umzugehen. Bis jetzt ist das System wirklich gut mit verschiedenen Herausforderungen. "

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Dassau, wie auch andere Teams auf der Welt, ständig lernen und ihre Forschung neu bewerten, das ist schwer um genau zu sagen, wann die künstliche Bauchspeicheldrüse für alle Typ-1-Diabetiker leicht verfügbar wird.

Er vermutet, dass es in zwei bis fünf Jahren in irgendeiner Form verfügbar sein wird. Die Technologie, oder etwas ähnliches, könnte eines Tages für Typ-2-Diabetiker verwendet werden, die Insulin verwenden, aber das ist viel weiter weg.

Während die ersten Versionen wahrscheinlich immer noch erfordern, dass sich die Menschen vor dem Essen Insulin verabreichen, stellt er sich eine Form der Technologie vor, die eines Tages völlig effizient sein wird und keine Eingabe von der Person erfordert, die sie trägt.

"Zunächst müssen Sie die Werte vor den Mahlzeiten eingeben und einen Bolus vor der Mahlzeit geben [Dosis Insulin]", sagte er. "Der Traum ist, dass du es nicht sehen musst. Irgendwann wird es einfach von allein funktionieren. "