En 30 år gammel drøm om at udvikle en ’kunstig bugspytkirtel’ er så småt vakt til live igen.

Stadig mere avancerede insulinpumper og glukosesensorer til måling af blodsukker hos diabetes 1-patienter er kommet på markedet, og forskere er nået flere skridt nærmere et såkaldt ’closed loop’-system, som er betegnelsen for en teknologi, der skal kopiere insulinreguleringen og -produktionen i menneskets bugspytkirtel.

Visionen er at finde en teknologisk løsning, hvor en lille sensor og en lille insulinpumpe monteret på patientens krop kan henholdsvis dosere og tilføre insulin i de rette mængder – uden at lægen eller patienten selv behøver at gøre noget.

’Closed loop’-teknologien bliver udviklet til patienter med type 1-diabetes, hvis eget immunforsvar ødelægger de celler i bugspytkirtlen, som producerer det livsvigtige hormon insulin. Flere forskergrupper har det seneste par år publiceret mindre forsøg med ’closed loop’-systemer, og på den amerikanske diabetesforenings årlige kongres før sommerferien var der en hel session dedikeret til præsentationen af nye forskningsresultater inden for området.

Det seneste lovende forskningsresultat kommer fra forskere fra University of Cambridge i England, som har vist, at reguleringen af insulintilførslen hos voksne med type 1-diabetes er bedre med et ’closed loop’-system, end hvis patienterne får insulin tilført via pumper, som er manuelt styret af læge og patient. 

Cambridgestudiet er baseret på kun 24 testpersoner, men viser en 22 pct. forbedring i det tidsrum, hvor deltagernes glukoseniveau er inden for de anbefalede grænseværdier, når man sammenligner med den gængse insulinpumpebehandling, de tidligere har modtaget.

Samtidig viser resultaterne, at patienterne i gennemsnit har fået halveret den tid, hvor de har lavt blodsukker. Den bedre og mere regelmæssige styring kan være med til at reducere forekomsten af hypoglykæmi, som er betegnelsen for en akut tilstand, hvor blodsukkeret falder til et faretruende lavt niveau og eventuelt kan gøre en person bevidstløs eller forårsage ubehagelige symptomer som hurtig hjertebanken.

Overvågning er stadig nødvendig

Undersøgelsen fokuserer på behandling af voksne om natten, fordi hypoglykæmi er en særlig udfordring, når patienten sover og ikke selv er opmærksom på symptomerne.

Studiet er interessant, fordi forskerne for første gang har testet et ’closed loop’-system i et miljø, der nærmer sig en dagligdagssituation, hvor patienten kan spise og dyrke motion – uden selv at skulle tage stilling til, hvordan det påvirker blodsukkerniveauet og behovet for at tilføre insulin. Tidligere har forskergruppen også undersøgt systemet til børn og har opnået samme lovende resultater.

Men som de øvrige forskergrupper har Cambridge-forskerne ikke endegyldigt løst det problem, at ’closed loop’-systemet stadig kræver en høj grad af overvågning fra patienten og lægen, hvilket det ellers er hele formålet at undgå.

Den største svaghed ved studiet er, at der har været behov for en vis manuel kontrol af den kunstige bugspytkirtel. Således har forskerne selv skullet flytte data fra glukosesensorerne til den computer, som styrer insulinpumperne. I et fuldautomatisk system sker overførslen automatisk.

Den metodiske begrænsning er et godt billede på, hvorfor ’closed loop’-systemer stadig er langt fra at fungere i en dagligdag for patienterne.

Teknologisk er det svært at få til at fungere, samtidig med at man er bange for, at den algoritme, som skal bestemme mængden af insulin, der skal tilføres via insulinpumpen, fungerer forkert, hvilket i yderste konsekvens kan være dødeligt. Derfor er myndighederne også meget restriktive med at tillade afprøvning af fuldautomatiske systemer, som skal gøre det ud for en bugspytkirtel.

Udstyr i køleskabsstørrelse
Spørgsmålet er, om det fuldt integrerede ’closed loop’-system overhovedet er inden for rækkevidde i den nære fremtid?

Drømmen om at kunne måle og regulere diabetespatienters blodsukker kontinuerligt har levet i bedste velgående i mere end 30 år. Allerede i slutningen af 1970’erne kunne hospitaler investere i Biostator, som var et computerstyret system til at måle blodsukker og tilføre insulin automatisk efter patientens behov. Det dengang højteknologiske udstyr var på størrelse med et køleskab og skulle nøje monitoreres af en tekniker for at sikre, at det ikke brød sammen.

I et hospitalsmiljø fungerede det udmærket, og reguleringen af patientens blodsukkerniveau var god, fordi udregningerne for, hvor meget insulin patienten skulle have tilført direkte i blodbanen, var baseret på kontinuerlige blodsukkermålinger i blodet. Men risikoen for infektioner med en intravenøs indgang i blodbanen var alt for stor, og lægerne har siden måtte begynde forfra for at finde en løsning på udviklingen af et ’closed loop’-system, der også fungerer i hverdagen, og hvor man ikke behøver at gå rundt med et intravenøst drop.

Da forskerne har været nødsaget til at finde et alternativ til at måle blodsukker i blodet og i bughulen, som også har været afprøvet, er valget faldet på målinger af blodsukkerniveau i underhuden – typisk med indsættelse af en elektrode på maven. Her kan man foretage kontinuerlige målinger og tilføre insulin uden de samme risici for infektioner.

Ulempen er, at målingerne bliver mere upræcise, fordi blodsukkerniveauet i underhuden er en tidsmæssigt forskudt aflæsning af blodsukkerværdien i blodbanen. Når de moderne sensorer skal sende signaler til insulinpumperne, er de derfor baseret på 20-30 minutter gamle blodsukkerværdier, og man risikerer at tilføre patienten en forkert mængde insulin. Forskere arbejder derfor på at udvikle nye algoritmer, man kan indarbejde i systemet, så de tidsforskudte data bliver konverteret til blodsukkerværdier, der er så tæt på den reelle værdi i blodet som muligt.

Spået til at revolutionere behandlingen

Jens Sandahl Christiansen er professor og overlæge på endokrinologisk afdeling på Aarhus Universitetshospital og er den europæiske repræsentant i den arbejdsgruppe under det endokrinologiske selskab i USA, som snart barsler med anbefalinger for brug af sensorer i diabetesbehandlingen. Hvis Jens Sandahl Christiansen var blevet interviewet til TV-avisen i 1980, så ville han have lovet en hel del mere, end han kunne holde. Udsigterne var efter Biostator så lovende, og det virkede dengang realistisk, at man inden for 10-15 år havde udviklet en velfungerende udgave af den ’kunstige bugspytkirtel’, som ville kunne revolutionere behandlingen af type 1-diabetes.

I dag er Jens Sandahl Christiansens optimisme noget mere afdæmpet, fordi man ikke har løst det grundlæggende problem, at elektroderne til måling af blodsukkerværdier i underhuden efter kort tid bliver delvis afvist og bekæmpet af kroppens immunforsvar.

»Når man lægger en elektrode til en sensor ind i underhuden, så er problemet, at kroppen ser det som et fremmedlegeme og bekæmper det. Ligesom med en træsplint i fingeren, som bliver betændt, bliver signalet fra elektroden efter kort tid mere og mere unøjagtigt, fordi den præcise kemiske måling af glukose bliver forstyrret af den inflammatoriske proces omkring elektroden. Derfor vil der ligesom i dag være behov for at kalibrere sensoren et par gange om dagen ved at tage en kontrolmåling af blodet,« forklarer Jens Sandahl Christiansen.

Elektroderne skal skiftes hver sjette dag, og kalibreringen af udstyret er ifølge Jens Sandahl Christiansen forbeholdt de højt motiverede og velinstruerede patienter. Dermed har det snart udviklet sig til en kronisk børnesygdom for den kunstige bugspytkirtel, at den kontinuerlige måling af blodsukkerværdier kun fungerer, hvis man involverer læger og en topmotiveret patient.

»De første patienter i forskningsprojekter er sluppet løs med en behandling baseret på ’closed-loop’-systemet, men de er højt selekterede, og vi er slet ikke der i udviklingen, hvor vi kan bruge det system til flere grupper patienter,« siger Jens Sandahl Christiansen.

Løser man ikke den gåde at aflaste patienten for sit eget ansvar for behandlingen, vil teknologiske løsninger som sensorer og insulinpumper fortsat være til de få. Det mener Ulrik Pedersen-Bjergaard, som er specialeansvarlig overlæge i endokrinologi på Hillerød Hospital og formand for den arbejdsgruppe under Dansk Endokrinologisk Selskab og Dansk Pædiatrisk Selskab, som netop er kommet med faglige anbefalinger for brug af sensorer.

»Med de nuværende systemer afhænger meget af patientens vilje til at beskæftige sig med behandlingen, og det er derfor forbeholdt mindre grupper. Hvis du kan koble enhederne succesfuldt sammen i et ’closed loop’-system, så ville langt flere kunne få glæde af det,« siger Ulrik Pedersen-Bjergaard.

Sensor stopper insulin automatisk

I USA har The Juvenile Diabetes Research Foundation gjort den kunstige bugspytkirtel til en mærkesag og samarbejder med en insulinpumpeproducent for at udvikle et velfungerende system til børn. Men ellers er det mest de store producenter af sensorer og insulinpumper, som står i spidsen for udviklingen.

I Danmark er der ca. 25.000 type 1-diabetikere, og de udgør ca. en tiendedel af det samlede antal personer med diabetes. Herhjemme er der ingen læger, som for øjeblikket arbejder med egne undersøgelser af ’closed loop’-systemer. Til gengæld er danske læger med i udviklingen af sensorer og insulinpumper, som er forudsætningen for, at drømmen om den kunstige bugspytkirtel kan blive til virkelighed.

Det tætteste, forskerne i dag kommer på en kunstig bugspytkirtel, er en insulinpumpe, der ’taler sammen med’ en glukosesensor. Firmaet Medtronic, som er markedsførende inden for insulinpumper og glukosesensorer i Danmark, har udviklet det første sensorsystem, som trådløst kan sende signal til insulinpumpen om at stoppe tilførslen af insulin, hvis der er risiko for hypoglykæmi. Medtronic-systemet kan indstilles til at gennemføre en stor del af behandlingen automatisk, men skal stadig kontrolleres og reguleres af patienten eller lægen. Det optimale ville således være, hvis sensoren kunne forudsige, når blodsukkeret vil falde til kritiske niveauer – altså opdage problemet, før det sker.

Men der er flere elementer, som skal falde på plads, før patienterne kan læne sig trygt tilbage og lade teknologien råde. Selvom systemet bl.a. er udviklet til at stoppe for tilførslen af insulin ved hypoglykæmi, er det et ønskescenarie, at insulinpumperne også kan udvikles til automatisk at yde modvirkende foranstaltninger til insulinen, f.eks. ved at kunne give en sukkeropløsning, når blodsukkeret er faretruende lavt.

Selvom reguleringen med insulinpumper kan være bedre end ved en insulinpen, er patienterne stadig afhængige af at skulle spise eller drikke noget hurtigt, hvis blodsukkeret falder til et faretruende lavt niveau. Et andet ønskescenarie er, at systemerne også selvstændigt kan reagere på diabetisk ketoacidose – syreforgiftning – hvor blodsukkerniveauet bliver for højt. Ketoacidose skyldes mangel på insulin, og målet for firmaer som Medtronic er at udvikle sensorer, der kan reagere på et for højt blodsukker og automatisk sende signal til insulinpumpen om at øge tilførslen af insulin.

I dag kan sensorerne alarmere patienten, hvis blodsukkerniveauet er stigende og risikerer at ende for højt. Men det er patientens eget ansvar at finde ud af, hvor meget mere insulin der skal tilføres.
Jens Sandahl Christiansen mener, at producenterne har skudt sig selv i foden, fordi de har været for optimistiske i deres markedsføring af produkterne.

»Området har helt klart lidt under, at producenterne har været for hurtigt ude med at love velfungerende sensorer og har bragt for mange ufærdige produkter på markedet. Sensorerne er efterhånden rigtigt gode, men det har ført til mange skuffelser, som er med til at hindre en god udvikling.«

Tiden må vise, om forskerne nogensinde løser de grundlæggende problemer med sikkert og præcist at kunne måle blodsukkerniveauet. I mellemtiden er det lægernes opgave at vurdere, hvornår det er sikkert at tage ’closed loop’-systemet i brug og finde ud af, hvem der kan have gavn af en sensor, mener Jens Sandahl Christiansen.

»Vores opgave som læger er at styre begejstringen og kunne retfærdiggøre, hvorfor Poul og ikke Peter skal have en sensor. Vi må anerkende, at det er dyrere at foretage kontinuerlige målinger med sensorer, og derfor bliver vi nødt til at finde patienter, hvor vi kan dokumentere, at det er til gavn for dem at få en sensor,« siger han.

Moderne behandling af type 1-diabetes

  • En ’kunstig bugspytkirtel’ – eller et ’closed loop-system’ – er på papiret relativt simpelt og består af en glukosesensor og en insulinpumpe, som kan kommunikere trådløst. Glukosesensoren aflæser kontinuerligt blodsukkerværdier fra en elektrode, der er sat ind under huden i maven, og patienten eller lægen kan så bruge de værdier til at justere, hvor meget insulin diabetespatienten skal have tilført.
  • I de mest avancerede systemer stopper insulinpumpen automatisk, hvis patienten er i fare for at få et alt for lavt blodsukker.
  • I efteråret 2010 brugte kun ca. 90 danskere sensorer i behandlingen af deres diabetessygdom.
  • En insulinpumpe består af en mekanisk pumpe, en computerdel og en opbevaringstank med hurtigtvirkende insulin. Via et fleksibelt tyndt plastikkateter føres insulin fra pumpen. Løbende indføres der basalinsulin, mens patienten selv aktiverer en anden type insulin, bolusinsulin, ved måltider. Fordi insulinen løbende absorberes i kroppen, er der mindre spild, og det totale insulinbehov ved pumpebehandling reduceres med 20-50 pct. ift. insulininjektioner. 
  • Ca. 3.000 danskere bruger insulinpumper, og blandt børn med type 1-diabetes er det ca. halvdelen, som er i behandling med en insulinpumpe.
  • Kilder: Diabetesforeningen, Sundhedsstyrelsen, Medtronic


Læs mere om ’closed loop’:
Biostator-undersøgelse
Session på sommerens amerikanske kongres om closed loop
Cambridge-undersøgelse