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治癒糖尿病的新希望:人工胰腺離我們還有多遠?

5月11日,在2019北大糖尿病論壇「2型糖尿病的精準治療展望。目前,針對1型、部分2型及特殊類型糖尿病患者的人工胰腺閉環給藥系統成為發展的方向。這類系統主要由連續葡萄糖監控傳感器、胰島素泵和控制器組成,是一種可移動的精準血糖控制系統。其基本原理是,動態葡萄糖監控傳感器感知血糖變

2020-01-02 18:56 / 1人閱讀過此篇文章  

眾所周知,目前我們尚缺乏根治糖尿病的有效手段,很多患者在病情進展到一定程度後,需通過醫療措施完全或部分替代胰腺的血糖調節功能。可實現血糖精準控制的人工胰腺,無疑為這些患者帶來了新希望。從最初的理論探討、設備研發到近期的臨床試驗,人工胰腺離我們的臨床實踐越來越近。5月11日,在2019北大糖尿病論壇「2型糖尿病的精準治療展望(二)」專場上,北京理工大學自動化學院史大威教授回顧了人工胰腺的發展歷程,介紹了其工作的基本原理,並概述了近年來其臨床研究的主要成果,讓參會者對於人工胰腺有了更全面的認識和理解。

人工胰腺發展歷程與基本原理

人類對通過實時胰島素注射實現人體血糖控制的夢想由來已久,精準醫學技術與反饋控制理論則為改善糖尿病患者的血糖控制水平提供了新的有效手段。回顧人工胰腺的發展歷程可見,葡萄糖監控、人工智慧控制算法和胰島素輸注技術不斷完善和改進(圖1)。目前,針對1型、部分2型及特殊類型糖尿病患者的人工胰腺閉環給藥系統成為發展的方向。這類系統主要由連續葡萄糖監控傳感器、胰島素泵和控制器組成,是一種可移動的精準血糖控制系統。其基本原理是,動態葡萄糖監控傳感器感知血糖變化後,可通過藍牙傳遞葡萄糖檢測數據,然後由控制器中的人工智慧算法計算胰島素劑量,然後由胰島素泵為人體注射胰島素(圖2)。當然,該系統控制器的設計需要克服低血糖風險、飲食與運動帶來的隨機干擾、人體生理節律等多項挑戰。

圖1. 人工胰腺的發展歷程

(圖片來自Diabetes Care. 2015; 38: 1036-1043.)

圖2. 人工胰腺的基本原理

(部分圖片來自網際網路)
人工胰腺臨床研究進展

2010年,R. Hovorka等人探討了閉環胰島素注射對年輕人群夜間血糖控制的價值,結果發現,閉環系統有助於降低1型糖尿病兒童及青少年夜間低血糖的發生風險。同年,F. H. El-Khatib等人研究證實了雙激素(胰島素和胰高糖素)人工胰腺算法安全控糖的可行性。

2014年,S. J. Russell等人進一步研究發現,與普通胰島素泵相比,可穿戴、自動化、雙激素(胰島素和胰高糖素)仿生人工胰腺在多日門診治療條件下可改善1型糖尿病成人及青少年的平均血糖水平,並降低低血糖的發作頻率。

2015年,S. K. Garg等人驗證了家用環境下混合閉環胰島素注射在未成年人及成年人中的安全性和有效性。

2016年,Z. Stewart等人驗證了閉環胰島素注射用於1型糖尿病女性患者孕期血糖控制的安全性。

2018年,F. J. Doyle III等人開展的為期12周的門診試驗發現,具有自適應能力的人工胰腺系統可顯著降低1型糖尿病患者的HbA1c並減少低血糖,驗證了其在長期門診治療中的有效性;M. Tauschmann等人發表在《柳葉刀》上的一項為期12周的多中心隨機試驗發現,與傳統傳感器增強胰島素泵相比,混合閉環胰島素輸注系統可改善1型糖尿病患者的血糖控制,並降低低血糖風險。同年,L. Bally等人研究發現,對於非危重的2型糖尿病住院患者,與傳統的皮下胰島素治療相比,自動化閉環胰島素輸注系統可實現更好的血糖控制,且不增加低血糖發生風險。

表1. 臨床試驗回顧

目前,包括NIH在內的很多機構都在加大對人工胰腺的相關臨床研究和探索。相信,隨著這些研究的陸續開展和不斷深入,人工胰腺將會離我們的臨床實踐越來越近。

轉自《國際糖尿病》





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