糖尿病研究的新进展使得可以开发一种完全自动化的胰岛素输送系统，该系统可以控制血糖而无需患者的任何输入。这种所谓的人造胰腺可能会在未来十年内到达这里，但是科学家仍然需要解决三个主要的挑战才能使我们到达那里。
在过去的十年中，用于控制1型糖尿病和晚期2型糖尿病患者的糖水平的技术的大规模改进。现在，有一些设备每5分钟监视您的葡萄糖，并将信息发送到智能手机。有一些胰岛素笔记录您每次都使用了多少胰岛素。一天中的不同时间有不同类型的胰岛素，并且可以根据您的需求在特定时刻根据您的需求进行编程以通过时间来编程胰岛素。
“我已经看到这项技术突飞猛进，使我们的生活变得更好。”格雷格·彼得森（Greg Peterson）说，现年59岁，有1型糖尿病在2019年国际糖尿病（ATTD）国际高级技术和治疗会议上。“但是，这些工具中的每一种都会增加患者的负担。患者有更多的责任，更多的信息进行处理，更多的决定。”
这些技术是在洪水泛滥的患者中，设备可以随身携带，以及他们需要采取的连续信息。这些是他们不能忽略的决定 - 胰岛素太少，您的风险遇到严重的长期并发症；太多的胰岛素和您的生命正处于直接的危险之中。
全自动的人造胰腺已成为1型糖尿病的“圣杯”。这样的设备将能够预测一个人在没有输入的任何给定时刻需要多少胰岛素。这不仅会带来巨大的负担。它也可以改善葡萄糖控制，因为该算法可以更精确比人。
去年，Medtronic发射第一个在欧洲标记为“人造胰腺”的设备。但是，该系统只能在人不进食或运动时做出预测，并且如果糖水平过高或太低，它将切换回手动模式。Medtronic的设备就是所谓的“混合循环”系统，而全自动系统将是“闭环”。
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在ATTD会议上，我有机会与几位工作的球员交谈以结束循环。他们都认为，如果我们首先解决以下三个大挑战，我们将在未来十年内实现这一目标。
更快，更好，更智能的胰岛素
制造人造胰腺的最大挑战之一是，当前的胰岛素形式对血糖的重大变化不足。例如，吃饭后。
“饮食吸收比吸收胰岛素快得多，”艾哈迈德·海达尔（Ahmad Haidar）说，他在魁北克麦吉尔大学（McGill University）研究了人工胰腺系统。“这就是为什么我们通常在饭前给胰岛素提供胰岛素的原因，以便同时使用饭菜。”
去年，Novo Nordisk推出了FIASP，FIASP是新一代胰岛素中的第一个，其作用比传统胰岛素快得多。虽然大多数进餐时间胰岛素需要10-20分钟才能开始表演，但FIASP几分钟后会这样做。但是，直到1-3小时后才能达到其最大效果，这意味着它尚未足够快，无法使人造胰腺对血糖变化的反应足够快地反应。
“您希望胰岛素尽可能接近健康的人的生理。胰岛素肯定有比目前的胰岛素更快的空间。”Arecor首席执行官Sarah Howell说。这家英国公司正在开发一项技术，以改善糖尿病治疗中使用的药物的性能，包括更快地制作胰岛素。
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“我们的目标是要比FIASP快得多。真正超级表演的胰岛素可能是关闭循环的最后一部分，”豪威尔告诉我。
在猪的临床前研究中，雷科尔（Arecor）预计将很快开始在人类中进行第一次试验。如果一切顺利，豪厄尔（Howell）期望这种胰岛素在5年的时间内推出。
但是胰岛素不仅需要更快地开始行动。“一开始的速度也更快，而且结局的速度也更快。这确实很重要，因为如果胰岛素持续时间太长，那么算法就无法追赶，”Adocia传播总监Savita Bernal说。
该公司位于里昂，法国，正在研究一种技术，以使“屏蔽”胰岛素分子更快地吸收胰岛素。这样可以防止它们与其他分子相互作用，从而使胰岛素到达血液更快。根据Bernal的说法，Adocia的快速胰岛素证明，它比人类中当前的胰岛素快30％，现在可以进入III期临床试验。
胰岛素的另一个挑战是制造更集中的配方，使下一代人工胰腺设备变得更小。听起来并不容易。“如果您比目前的胰岛素浓度高得多，胰岛素被慢慢吸收到血液和血糖下降的速度较慢，”豪威尔解释说。“我们能够利用我们的配方技术来抵消这种效果，以便我们可以开发出非常浓缩的胰岛素，这些胰岛素也是快速表现的，这对于闭环至关重要。”
多激素系统
仅胰岛素就不可能足以在全自动人工胰腺中充分调节血糖水平。毕竟，这并不是唯一参与调节健康人血糖的激素。
一个候选者是氨基蛋白，一种激素，由产生胰岛素的相同细胞分泌。“在健康个体中分泌的淀粉素是分泌的，但在1型糖尿病患者中丧失。”Haidar解释说。“这种激素所做的一件事是减慢餐食的吸收，因此胰岛素有更多机会能够控制糖水平。”
氨基蛋白还可以降低食欲并抑制胰高血糖素 - 一种激素，其胰岛素的相反作用通过从人体的天然储备中取出来增加血糖水平。淀粉蛋白总共使胰岛素更好地发挥作用。
借助Pramlintide（一种可注射的淀粉纤维形式），海达尔（Haidar）期望我们可以显着接近全自动的人造胰腺。目前，患有1型糖尿病的人必须计算每顿饭中的碳水化合物，以计算他们需要多少胰岛素。麦吉尔大学（Haidar）的小组正在进行一项研究，不必这样做。“病人只是按下一个按钮说‘我在吃饭。’您不必担心这顿饭是小，中还是大。我们认为我们可以使用Pramlintide到达那里。”
尽管已经可以使用pramlintide，但人造胰腺的挑战是将胰岛素和淀粉蛋白共同制定。目前，这是不可能的，因为它们需要不同的条件才能以液体形式稳定。
Adocia正在利用其屏蔽技术来开发胰岛素和pramlintide的组合。在人类的第一次试验中，该配方被证明是减少血糖的峰值一顿饭后，与常规胰岛素治疗相比。
但是，Bernal警告说，所有患者可能并不使用这种组合，因为它需要两种药物，而不是一种药物：“这肯定会带来很多医疗福利，但这也意味着它可能更昂贵。”
胰高血糖素也可能是创建全自动人工胰腺的关键作品，尤其是对于那些在葡萄糖水平上挥动更大的挥杆的人。“这将是一种双霍尔蒙泵，如果您要降低血糖症，则可以使用胰岛素来降低血糖和胰高血糖素，以使其恢复原状，”豪威尔说。“它可以为患有更多脆性糖尿病的人或经常运动的人提供更大的控制。”
胰高血糖素的问题是它在液态形式下不稳定。目前，它仅作为需要混合的粉末，并且仅适用于血糖水平危险较低的紧急情况。Arecor，Adocia和其他几家公司，包括Zealand Pharma In丹麦在美国，Xeris正在开发以液态形式稳定的胰高血糖素的配方。它们可能会在短短几年内进入市场，但是在将它们用于双态泵之前需要更多的开发。
智能算法
难题中的最后一块是可以自动测量和控制血液中的葡萄糖水平的算法。有趣的是，这方面的大多数进步都来自DIY社区和大学，在加拿大，美国和英国驾驶创新的团体。
这些算法需要能够适应每个人的需求及其不断变化的情况。“您绝对不能为每个人使用相同的算法。即使对于同一个人，事情也会随着时间而变化。”海达尔说。“您需要适应，但是您需要小心不要适应太多或太快。”
Haidar引用了一个病人一周生病的例子，在此期间胰岛素的需求显着增长。如果系统适应认为患者已经变得胰岛素耐药性，则在患者再次健康时将无法正常工作。
迈向全自动系统的第一步将简化餐食需要多少胰岛素的计算。该人不会在每顿饭中计算每顿饭中的碳水化合物，而是会告诉系统他们是在吃小，中还是大的饭菜。“那很快就会来了。”海达尔说。“您不需要拥有新的激素或更高级的算法。”
下一步将只是告诉该人正在吃饭的系统。从那里变得更棘手。“进入完全封闭的循环是一个更大的挑战，”海达尔说。“为此，我们确实需要围绕毒品进行创新。”
好消息是，我们不需要等待其他领域的改进来开发这些算法。“理想情况下，算法开发与硬件开发和药物开发无关。在开发算法之前，我们不需要等待公司建造双腔泵，稳定的胰高血糖素和胰岛素共形成，”海达尔说。
随着算法的推进，重要的是，研究重点是减轻患者的负担。“我们需要以人工胰腺为中心的设计。我们需要在挑战系统的现实生活中测试，”哈佛大学研究员Eyal Dessau说，胰岛素和胰高血糖素的自动递送。
我们什么时候有全自动的人造胰腺？
听到创建人造胰腺的多重挑战提出了一个重要的问题：是否真的有可能创建一个工作和健康人的胰腺的系统？
“我们真的不需要像天然胰腺一样好。”海达尔回答。“我们感兴趣的是拥有足够的控制以防止并发症。只要人们过着健康的生活，我们就不需要到达那里。”就像飞机飞行而不模仿鸟类的方式一样，人造胰腺并不一定要以人类胰腺的方式工作。
要到达那里，我们需要在所有不同方面的进步。“这些都是难题，您需要所有的碎片。如果您使用非常好的算法和缓慢的胰岛素，它将无法正常工作，如果您使用具有非常不良算法的良好胰岛素，则无法正常工作，”伯纳尔说
改善现有药物的Adocia和Arecor等公司的技术可能是使人造胰腺发展更快，更实惠的关键。“世界各地的胰岛素价格都有很大的压力，患者不想再等10 - 15年才能获得下一类胰岛素，”豪威尔说。“如果您可以改善这些药物而不必修改药物本身，则可以将这些产品以相对较低的成本和迅速的速度推向市场。”
在行业，学术界或DIY社区中，有大量的参与者应对这些挑战。得益于他们的进步，人造胰腺可能在未来十年内就在这里。“我的猜测是，在八到十年中，我们可能将完全闭环系统作为商业产品。”海达尔说。他希望在第一代之后，我们将能够不断提高全自动设备的性能，以帮助糖尿病患者生活更健康。
“我确实相信，最终，循环将被关闭。”总结说豪威尔。
图像通过Novo Nordisk；Adocia;FDA
