המרכז לטכנולוגיות בסוכרת

המרכז לטכנולוגית במכון לאנדוקרינולוגיה וסוכרת הוקם בכדי לפתח לבלב מלאכותי -  מנגנון בקרה בין משאבות אינסולין לבין חיישני סוכר מסחריים, המוחדרים ברקמה התת־עורית. עד היום פותח במרכז השלב הראשון של מערכת ה־MD-Logic Artificial Pancreas. מדובר במערכת שמסוגלת להחליט על טיפול בשגרה יומיומית של ארוחות, מנוחה ושינה בלילה. ניסויים ראשונים במטופלי סוכרת בוגרים של חלק זה הניבו תוצאות טובות.

צוות החוקרים והמפתחים במרכז לטכנולוגיות מתמקד כיום בפיתוח של החלק השני של המערכת, אשר ישפר את הטיפול האוטומטי בארוחות ויאפשר טיפול תוך כדי פעילות גופנית. הצוות שוקד על פיתוחו של כלי שיוכל ללמוד את אורחות חייו של המטופל ובהתאם לכך לשנות את הטיפול של המערכת. הלבלב המלאכותי הוא למעשה מערכת טכנולוגית מתקדמת המורכבת משלוש זרועות:

• זרוע חישה - כוללת חיישן רציף ואמין של רמות הסוכר הדם
  
• זרוע הובלה - משאבה האוגרת ומובילה אינסולין ואולי גם הורמונים אחרים בצורה בטוחה ומהימנה 
  
•  אלגוריתם הבקרה – מווסת את מינוני האינסולין שמוזלפים, ואולי גם הורמונים אחרים כמו גלוקגון, וזאת כתלות ברמות הסוכר שנמדדו.

כבר היום ניתן למצוא  מספר סוגים של משאבות אינסולין וחיישנים רציפים למדידת רמות הסוכר המאושרים לשימוש רפואי ומוחדרים ברקמה התת־עורית. בכדי להשלים את הלבלב המלאכותי יש לפתח את מערכת הבקרה, או במילים אחרות את המוח הממוחשב שיידע להחליט מהו הטיפול הדרוש כתלות ברמות הסוכר שנמדדו.

מדוע יש צורך לפתח לבלב מלאכותי?
לבלב מלאכותי יוכל לשפר באופן משמעותי את איכות החיים של חולים בסוכרת הנעורים (סוכרת מסוג 1).  מחקר ה־DCCT שפורסם ב־1993 הדגים לראשונה כי איזון הדוק של רמות הסוכר יכול להקטין או לדחות את הסיבוכים ארוכי הטווח של המחלה. עוד נמצא, כי ירידה של אחוז אחד בהמוגלובין מסוכרר מורידה את הסיכוי לסיבוכי סוכרת ב־-20 עד 50 אחוזים. 

שנים רבות לאחר פרסום המחקר, רופאי סוכרת וחולים עדיין מתמודדים יחד עם האתגר: השגת רמות סוכר קרובות לערכי הנורמה לאורך כל היממה ללא אירועים של היפוגליקמיה (רמות סוכר נמוכות) או היפרגליקמיה (רמות סוכר גבוהות) , ללא תנודתיות גדולה ותוך אפשור חיים מלאים כולל עיסוק בספורט ובניית קריירה. 

התמודדות זו כרוכה בלא מעט טרחה הכוללת מדידות תכופות של רמות הסוכר, בחישובים שונים הקשורים לכמות הפחמימות שאוכלים ולמינון האינסולין שיש להזריק בהתאם ובבחירה נכונה של אופן הזרקת האינסולין בעבור כל חולה. נוסף לכך, למרות כל הטרחה, האיזון לא תמיד מושלם ותמיד עלולות להיות סטיות מסוכנות.

מרבית החולים נאלצים למדוד לעצמם את ערכי הסוכר ובהתאם לתוצאות להזריק אינסולין בכדי לשמור על עצמם מאוזנים. מחקרים רבים מדגימים כי ביצוע בדיקות מרובות לאורך היממה, המלווה בתגובה טיפולית מתאימה, משפר את איזון הסוכרת. 

מהו היתרון הגדול של הלבלב המלאכותי בהשוואה לגלוקומטר?
מדידת דם בגלוקומטר הפכה למהירה וביתית רק בשנות ה־90. עם זאת, על אף ההתקדמות הטכנולוגית הגדולה  במדי הסוכר החדשים, עדיין כל מדידה מחייבת דקירה. נוסף לכך, חסרונם הבולט של מדי הסוכר הוא שאין באפשרותם לבצע ניטור ממושך של רמות הסוכר לאורך היממה.

חולי סוכרת מסוג 1 מתבקשים לבצע בדיקות סוכר עצמיות לפני כל ארוחה ולפני השינה, מתוך הנחה שאם התוצאות שמתקבלות הינן בטווח הרצוי יחד עם המוגלובין מסוכרר, אזי האיזון המטבולי טוב ומתאים. אולם מספר מחקרים הראו עדות להיפוגליקמיה בשעות הלילה מצד אחד והיפרגליקמיה לאחר האוכל מהצד האחר, אשר לא התגלו בבדיקות שגרתיות בגלוקומטר.

 שיטת המדידה בגלוקומטר גם לא נותן מענה לשאלות יומיומיות שמטרידות את את החולים: כמה פעמים ביום יש לי ערכים גבוהים או נמוכים? האם תיקנתי יותר מדי? פחות מדי? כיצד פעילות גופנית או אכילת פיצה משפיעה על רמות הסוכר שלי?

מה ההבדל בין ניטור ממושך לניטור נקודתי?
ב־30 השנים האחרונות נעשה מאמץ מתמשך בפיתוח חיישנים שימדדו רמות סוכר לכל אורך היממה. בעשור האחרון אנחנו עדים לפריצת דרךף כאשר כמאה חברות שונות  מנסות לפתח חיישני סוכר בטכנולוגיות שונות. ניטור מתמשך של רמות הסוכר מספק מידע לגבי מידה, משך, שכיחות , וכיון רמות הסוכר לעלייה או ירידה. בדרך זו ניתן לזהות ולמנוע אירועים לא רצויים של היפוגליקמיה והיפרגליקמיה. ההבדל בין ניטור ממושך וניטור נקודתי של רמות הסוכר משול להבדל בין צילום אירוע במצלמה רגילה,  לבין צילום סרט בווידאו. כמות המידע שמספק הניטור הממושך של רמות הסוכר הוא עצום. ניתוח של מידע זה בזמן אמיתי הוא כמעט בלתי אפשרי לחולה הרוצה לשמור על אורך חיים רגיל,  אך פעולות מסוג אלו נעשות על ידי מחשבים כדבר שבשגרה.

מה ההבדל בין לבלב מלאכותי למשאבת אינסולין?
משאבת אינסולין נמצאת מחוץ לגוף בדומה למכשיר איתורית, וממנה יוצאת צינורית ופרפרית המוחדרת אל מתחת לעור. היתרון של הטיפול באמצעות משאבות האינסולין, בהשוואה לזריקות של אינסולין, טמון ביכולתה של המשאבה לחקות בצורה הטובה ביותר את הצורה הפיזיולוגית של מתן האינסולין.

ניתן לתכנת במשאבה שני משטרי הזלפה של אינסולין: האחד אחראי על הזלפת רמה קבועה וקטנה של אינסולין במהלך היום (רמה בזאלית). השני הוא בולוס חד פעמי של אינסולין האחראי על תיקונים כתוצאה מארוחה או עליה חדה ברמות הסוכר.

מחקרים רבים שנעשו בשנים האחרונות מראים כי הטיפול במשאבות האינסולין אמנם משפר את מידת האיזון של חולי הסוכרת, אך למרות זאת הסוכרתיים עדיין צריכים להתמודד עם עליות וירידות בלתי רצויות ברמות הסוכרים שבדמם. 

משאבות האינסולין מתאימות לכל מטופל, אבל בכדי להשיג שימוש יעיל ונכון יש צורך בבקרה קפדנית של רמות הסוכר בכדי לווסת את מינון הרמה הבזאלית והבולוסים וכדי למנוע מצב של קטוזיס (Ketosis)  במקרה של סתימת הצינורית ההזלפה או בכדי למנוע אירועי היפוגליקמיה במקרים של מתן יתר של אינסולין. להשגת בקרה קפדנית הזו יש צורך בפיתוח מערכת אוטומטית שתבקר את רמות הסוכר ואת מינון האינסולין המוזלף.

מהם האתגרים לקראת פיתוח הלבלב המלאכותי?
חוקרים העוסקים בתחום עדיין נתקלים במספר קשיים. לדוגמה, ישנה השהייה בזמן מהרגע שמתרחש שינוי ברמות הסוכר בדם עד שניתן להבחין בו ברקמה התת-עורית. נוסף לכך , ישנה השהייה בזמן מהרגע שמזריקים אינסולין לרקמה התת-עורית עד שנצפית תגובה לכך ברמות הסוכר בדם.  גםהטיפול באירועי היפוגליקמיה במערכות שפותחו עד כה מתאפיין בהפסקת הזלפה של אינסולין ללא שימוש בהורמון הנגדי שלו, ולכן חולף זמן רב מהפסקת הזלפת האינסולין ועד עלייה מחודשת ברמות הסוכר.

כדי לקדם את הפרויקט, המרכז לטכנולוגיות  חבר באחרונה לפרויקט הלבלב המלאכותי של ארגון ה־JDRF העולמי (Juvenile Diabetes Research Foundation), המאגד בתוכו את גופי המחקר המובילים בעולם בנושא. בגוף יוקרתי זה פועלים החוקרים במרכז שניידר לצד חוקרים ממרכזים ומכונים מובילים בעולם ובהם: אוניברסיטת הרווארד, יל ואוניברסיטת סטנפורד.