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Il pancreas artificiale: la panacea per i pazienti con diabete di tipo I?

Ramdlon / Pixabay

Un pancreas artificiale completamente automatizzato, indossabile, ‘closed-loop’ potrebbe rivoluzionare la gestione del diabete di tipo I.

Attualmente, le persone con diabete di tipo I devono monitorare frequentemente il loro glucosio nel sangue e iniettarsi più volte al giorno con le dosi corrette di insulina, poiché i loro pancreas hanno smesso di produrre questo ormone che è essenziale per la vita. Non sarebbe bello se l’intero processo potesse essere automatizzato, riducendo la frequenza di questi scomodi test e dei calcoli della dose, consentendo così ai pazienti di andare avanti con le loro vite? Potrebbe un pancreas artificiale indossabile che monitora continuamente i livelli di glucosio, calcola la quantità di insulina necessaria e quindi inietta la quantità corretta al momento giusto, essere la risposta?

Ovviamente, non è solo una questione di comodità, un cosiddetto sistema a “circuito chiuso” come questo, che non richiede alcun input umano, consentirà alla glicemia del paziente di rimanere nel range fisiologico il più a lungo possibile; quindi, evitando gli effetti collaterali come l’ipoglicemia e le complicanze potenzialmente letali come la chetoacidosi diabetica.

Una meta-analisi, pubblicata sul British Medical Journal nell’aprile 2018, ha dimostrato che un sistema a ciclo chiuso rispetto al trattamento standard ha aumentato il tempo trascorso all’interno dell’intervallo fisiologico (normoglicemia) di quasi 2,5 ore al giorno, riducendo l’iperglicemia di circa 2 ore e ipoglicemia di 20 minuti. In linea di principio, il pancreas artificiale ridurrebbe anche le complicazioni a lungo termine dei sistemi cardiovascolare, renale, visivo e nervoso, tra gli altri.

Siamo arrivati?

Nel 1977, Diabetes UK acquistò il primo pancreas artificiale del paese, che permise la stabilizzazione dei livelli di glucosio nel sangue durante la chirurgia e il parto per alcuni pazienti con diabete di tipo I. Anche se innovativo a quel tempo, era delle dimensioni di uno schedario ed era difficilmente adatto all’uso di routine da parte dei pazienti. Sono passati 40 anni e la “macchina” si è ridotta di dimensioni, rendendola adatta per l’uso quotidiano dalla maggior parte dei pazienti con questa condizione.

Quindi, come si presenta un pancreas artificiale? Non è tanto una singola macchina in sé, ma un sistema di dispositivi (l’hardware) collegati tra loro e controllati da un algoritmo (il software), senza alcun input giornaliero dal paziente (eccetto la manutenzione di routine dei dispositivi).

Un dispositivo con sistema di pancreas artificiale (APDS) comprende un monitor glicemico continuo (CGM), un sensore inserito per via sottocutanea che misura i livelli di glucosio nei fluidi interstiziali attorno alle cellule (che è una misura indiretta dei livelli di glucosio nel sangue). Le misurazioni vengono trasmesse a un ricevitore ogni pochi minuti, che visualizza i livelli di glicemia stimati e i livelli previsti nelle successive ore. Le misurazioni vengono quindi analizzate da un algoritmo controllato dal computer che istruisce una pompa d’insulina per iniettare le dosi corrette di insulina basale di fondo al momento giusto; l’algoritmo potrebbe essere alloggiato all’interno di uno smartphone o della pompa per insulina.

Allo stato attuale, il paziente deve ancora misurare i livelli di glucosio nel sangue usando un dispositivo di glucosio ematico (BGD) tradizionale prima dei pasti (per le insuline in bolo) e calibrare periodicamente la CGM. Poiché è ancora necessario un BGD, questo tipo di APDS è descritto come un “sistema ibrido a circuito chiuso”. È una questione di tempo prima che venga sviluppato un “sistema a ciclo chiuso” veramente automatizzato, che non richiede alcun controllo BGD regolare da parte del paziente. Uno di questi è l’International Diabetes Closed Loop Trial, condotto dall’Università della Virginia in collaborazione con altre istituzioni europee e aziende come TypeZero Technologies, Tandem Diabetes Care, Dexcom e Roche Diagnostics.

Ci siamo quasi

Molte aziende e istituzioni accademiche hanno lavorato insieme negli ultimi decenni per trasformare un pancreas artificiale indossabile in realtà. In prima linea in questo sforzo si trova la Medtronic, con sede a Minneapolis. Sviluppa in modo incrementale un pancreas artificiale automatizzato, utilizzando la sua esperienza pluriennale nella produzione di misuratori di glucosio, pompe per insulina e software di analisi. Il suo ultimo sistema, il MiniMed 670G, è stato approvato dalla FDA a settembre 2016 come un “sistema ibrido a circuito chiuso”; ‘ibrido’ perché richiede un certo grado di inserimento manuale da parte del paziente prima dei pasti e per la calibrazione. È un sistema relativamente semplice, comprendente un sensore CGM e una pompa per insulina, con quest’ultimo che funge anche da ricevitore CGM e ospita l’algoritmo. Il sistema automatizza la somministrazione dell’insulina basale di base ma non l’insulina bolo pre-pasto.

È interessante notare che i ricercatori dell’Università di Cambridge, guidati dal professor Roman Hovorka, stanno adottando un approccio leggermente diverso. Invece di concentrarsi sui dispositivi hardware, il loro unico obiettivo è lo sviluppo del software, un algoritmo che potrebbe essere utilizzato con qualsiasi pompa per insulina e qualsiasi CGM. Il loro recente studio, pubblicato su The Lancet nel mese di ottobre 2018 (effettuato nel Regno Unito e negli Stati Uniti in seguito all’approvazione delle autorità di regolamentazione di entrambi i paesi), ha mostrato una riduzione dell’HbA1c rispetto al trattamento standard, tra le altre misure glicemiche positive. In questo studio ibrido a circuito chiuso, il loro “modello di algoritmo di controllo predittivo” era contenuto in un Samsung Galaxy G4. Stanno cercando di commercializzare il loro algoritmo, facendo così fare al pancreas artificiale un passo avanti per le 400.000 e 1,2 milioni di persone con diabete di tipo I nel Regno Unito e negli Stati Uniti, rispettivamente.

Un pancreas artificiale completamente automatizzato a “circuito chiuso” promette di funzionare il più vicino possibile a un vero pancreas. Le comodità per i pazienti sono ovvie: meno punture del dito, nessuna necessità di calcolare le dosi di insulina su base giornaliera e rimuovere la paura d’ipoglicemia o chetoacidosi diabetica. Tuttavia, resta da vedere se un tale sistema si funzionerà bene anche nei momenti in cui le richieste di insulina fluttuano ampiamente, ad esempio attività imprevedibili e pasti, bagordi durante le vacanze.

In un’altra nota, alcune aziende stanno sviluppando un APDS a doppio ormone, che fornisce anche glucagone. L’azione fisiologica del glucagone è quella di contrastare quella dell’insulina aumentando i livelli di glucosio quando si verifica una grave ipoglicemia, agendo quindi come salvaguardia da un eventuale sovradosaggio di insulina.

Chi pagherà per questo?

Come per tutte le nuove tecnologie, i pagatori dovrebbero essere convinti che l’APDS, costoso dispositivo, offre più della semplice comodità e della qualità della vita per i pazienti. Vogliono vedere dati concreti che un migliore controllo del glucosio si tradurrà in risparmi di bilancio a breve termine come riduzioni ospedaliere per ipoglicemia e chetoacidosi diabetica; questi dati di costo-efficacia prerequisiti potrebbero essere difficili da generare per una nuova tecnologia con prove che prevedono un numero limitato di soggetti e brevi periodi di tempo. Si dice che il prezzo al dettaglio completo del MiniMed 670G sia di circa $ 8.000 (solo dispositivo).

Tuttavia, l’aspettativa è che un APDS “closed loop” completamente automatico raggiungerà il mercato nei prossimi 5-10 anni, consentendo alle persone con diabete di tipo I di vivere la vita che altri senza condizione danno per scontato.

Pubblicato nella rivista PharmaTimes – Gennaio 2019 – James Huang è un ricercatore politico e Stephen Huang un consulente medico farmaceutico, entrambi presso SCP Medical.