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Un páncreas artificial
Hoy en día, las personas con diabetes cuentan con una variedad de tecnologías para ayudar a mantener bajo control el nivel de azúcar en la sangre, incluidos monitores continuos que pueden controlar los niveles de glucosa a lo largo del día y bombas de insulina que pueden administrar el medicamento. Pero el diabético sigue siendo responsable de tomar decisiones ejecutivas, cuándo analizar su sangre o inyectarse a sí mismo, y el sistema tiene mucho margen para errores humanos. Ahora, sin embargo, los investigadores dicen que las primeras generaciones de un páncreas artificial, que podrían tomar la mayoría de las decisiones de dosificación sin la intervención del usuario, podrían estar disponibles en los próximos años.
Páncreas artificial: Los científicos están emparejando monitores de glucosa continuos, como el dispositivo que se muestra aquí (dispositivo blanco, arriba), con bombas de insulina, como el que se muestra aquí (dispositivo similar a un buscapersonas, abajo), para crear un páncreas artificial para personas con diabetes. En este sistema comercial de Medtronic, el monitor de glucosa transmite datos de forma inalámbrica a la bomba a través de un medidor (no se muestra en la imagen). Sin embargo, el usuario aún debe decidir cuánta insulina necesita y administrarse él mismo. En un páncreas artificial, los algoritmos especialmente diseñados calcularían cuánta insulina se requiere y con qué rapidez, y luego señalarían la administración del fármaco sin intervención humana.
La diabetes tipo 1 se desarrolla cuando las células de los islotes del páncreas humano dejan de producir cantidades adecuadas de insulina, dejando al cuerpo incapaz de regular los niveles de azúcar en sangre por sí solo. Si no se controlan, las fluctuaciones de la glucosa a largo plazo pueden provocar daños en los nervios, ceguera, derrames cerebrales y ataques cardíacos. Incluso entre los diabéticos más atentos, las grandes caídas y aumentos repentinos de los niveles de glucosa siguen siendo un fenómeno común. Hoy tenemos datos disponibles que sugieren que podría obtener resultados mucho mejores en diabetes si la computadora toma la iniciativa en lugar de que la persona con diabetes lo haga todo por sí misma, dice Aaron Kowalski, director de investigación de la Juvenile Diabetes Research Foundation Proyecto de páncreas artificial .
En su nivel más básico, un páncreas artificial consta de tres componentes: un sensor continuo para detectar los niveles de glucosa en tiempo real, una computadora en miniatura que puede tomar esas lecturas y usar un algoritmo para predecir lo que sucederá a continuación y determinar cuánta insulina es necesaria. para mantener los niveles estables, y una bomba de insulina impulsada por la computadora que dosifica la cantidad apropiada del medicamento.
Dos de los componentes, las bombas de insulina y los monitores continuos de glucosa, ya se encuentran en el mercado comercial (este último recibió la aprobación de comercialización de la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. Hace solo unos años). A corto plazo, probablemente podría crear un sistema bastante sólido con las tecnologías actuales, dice Kowalski, cuyo grupo ha encabezado una coalición destinada a llevar un páncreas artificial al mercado lo antes posible.
Los miembros del consorcio están experimentando con variaciones de este sistema de circuito cerrado, llamado así porque el algoritmo de la computadora conecta la bomba de insulina y el monitor de glucosa, cerrando el circuito. Quizás la persona más cercana a desarrollar un sistema comercial sea Roman Hovorka , investigador asociado principal de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido, donde dirige el Grupo de modelado de diabetes. Su primer estudio de ciclo cerrado examinó la efectividad del sistema cuando se usa durante la noche, durante las horas en las que es probable que los niveles de azúcar en sangre caigan precipitadamente y puedan ocurrir complicaciones. Quiero pasar a un enfoque que pueda comercializarse, y lo más simple es cerrar el ciclo de la noche a la mañana, en un momento en el que no se puede hacer demasiado con la insulina de todos modos.
Hovorka utilizó dos dispositivos, ambos disponibles comercialmente. El primero, un monitor continuo de glucosa, consta de un sensor subcutáneo que mide los niveles de glucosa en el tejido debajo de la piel y un dispositivo que se comunica de forma inalámbrica con el sensor para descargar sus datos. El segundo es la bomba en sí, un dispositivo del tamaño de un buscapersonas con un depósito de insulina que administra el medicamento a través de un tubo delgado a una aguja subcutánea. Hovorka y sus colaboradores agregaron un algoritmo que no solo puso la bomba y el sensor en comunicación entre sí, sino que también eliminó al usuario (dormido) de la imagen al determinar con precisión cuánta insulina administrar cada 15 minutos.
Cuando se probó en 12 niños con diabetes tipo 1, el sistema de circuito cerrado llevó los niveles de glucosa en sangre de los niños al rango objetivo el 61 por ciento de las veces, frente al 23 por ciento de aquellos que siguieron su rutina normal. Con el circuito cerrado, podemos evitar los extremos: la baja extrema y la alta extrema, dice Hovorka. Actualmente trabaja con fabricantes de dispositivos de la industria para crear un producto comercial comercializable.
Tecnológicamente, los obstáculos restantes para los investigadores son los del refinamiento, por ejemplo, la construcción de algoritmos que están exquisitamente perfeccionados para predecir en qué dirección se mueven los niveles de glucosa y a qué velocidad. Otros investigadores están trabajando en sensores que pueden monitorear la glucosa en sangre durante un período de tiempo prolongado (actualmente, los sensores deben reemplazarse cada tres a ocho días) y con mayor precisión.
A pesar del hecho de que gran parte de la tecnología está en el mercado, los investigadores aún deben demostrarle a la FDA que su sistema es seguro cuando se combina con los algoritmos, y que si algo sale mal, si un sensor falla o la bomba de insulina se atasca, la computadora puede detectarlo y activar una alarma o apagar todo el sistema.
No es necesario tener el sistema perfecto para hacer un gran avance y hacer que sea mucho más fácil vivir con diabetes, dice William Tamborlane , jefe de endocrinología pediátrica de la Facultad de Medicina de Yale, quien inventó la terapia con bomba de insulina a fines de la década de 1970. Como médico, está más interesado en ver cómo estos avances incrementales llegan a los pacientes que en esperar a que se cree un sistema perfecto. Ahora tenemos sensores que pueden decir qué está haciendo el azúcar en sangre cada minuto, dice Tamborlane. Y tenemos bombas de insulina que pueden cambiar la cantidad de insulina que administra minuto a minuto. Tenemos la tecnología en este momento para acercarnos bastante a lo que podría considerarse la solución definitiva.