「人工膵臓」とは何ですか？誰が作っているのですか？ - 糖尿病鉱山

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人工膵臓：知っておくべきこと

糖尿病のニュースに注目すると、近年、「人工膵臓」「閉ループシステム」「バイオニック膵臓」という言葉をよく耳にします。そして、あなたが自分で糖尿病と一緒に住んでいるなら、家族や友人はあなたがまだこれらの1つを持っているかどうかさえ尋ねているかもしれません。

この未来的な技術は現在、正式にAID（Automated Insulin Delivery）システムと呼ばれ、インスリンに依存する生活を送っている人々のゲームを真に変えることに非常に近づいています。

現在までに、食品医薬品局（FDA）は、2つの初期の商用AIDシステム、Medtronic MiniMed670GとTandemDiabetesCareのControl-IQを承認しています。他の会社はすぐに利用できるかもしれないバージョンに取り組んでいます。

一方、活気に満ちたD-patient do-it-yourself（DIY）コミュニティは、全国で広く使用されるようになっている独自の自家製バージョンを開発しています。

人工膵臓とは何ですか？

人工膵臓（AP）は、体に差し込むだけの単一の器具のように聞こえますが、実際には、私たちはまだそこにいません。

研究者は、ケーブルとワイヤレステクノロジーの組み合わせを使用してさまざまな糖尿病デバイスを接続し、健康な膵臓の機能を模倣できるシステムを作成するのに数十年かかりました。血糖値を監視し、必要に応じてインスリンを供給します。

現在、APは本質的に連続血糖値モニター（CGM）に接続されたインスリンポンプです。モニターは、受信機（現在は別のハンドヘルドデバイスですが、将来的にはスマートフォンのモバイルアプリになる可能性があります）を介して、高度なソフトウェアアルゴリズムを使用して制御され、すべてが機能します。

アイデアは、血糖（BG）制御を可能な限り自動化することです。これにより、着用者は指先で血糖値を測定し、測定値に基づいて投与または削減するインスリンの量を計算する必要がなくなります。一部のシステムでは、CGMによって検出された低血糖値に基づいてインスリン送達を自動的に停止することもできます。また、一部のシステムでは、必要に応じて血糖値を上げるために、インスリンと一緒にポンプでグルカゴンを運ぶ実験を行っています。

これらのシステムは、臨床研究から初期の商用製品、FDA承認製品を待ちたくない技術に精通したDIY業者によって「ハッキング」されたものまで、開発のさまざまな段階にあります。信じられないほどの進歩が見られ、糖尿病技術のこのエキサイティングな進歩に取り組むために新しいグループや企業が出現しているようです。

現在のAPシステムに含まれる製品：

インスリンポンプ。「注入部位」または皮膚に挿入された小さなカニューレを介して、インスリンが体内に継続的に流れます。
ポンプとは別のカニューレを備えた皮膚に装着された小さなセンサーを介して継続的な血糖値の読み取りを行うCGM。現在、米国では、デバイス機能の一部として高アラートと低アラートを継続的に提供するDexcomとMedtronicの2つの従来のCGMが市場に出回っています。
コントローラー—インスリンポンプ自体または別のレシーバー。最終的にはスマートフォンのモバイルアプリ—ユーザーが血糖値データを表示できる表示画面が含まれます
システムの「頭脳」であるアルゴリズムソフトウェアは、数値を計算して血糖値がどこに向かっているのかを予測し、ポンプに何をすべきかを指示します。
血糖値を急速に上昇させるホルモンであるグルカゴンは、ここでは低血糖症（低血糖）の解毒剤として使用されています

人工膵臓の費用はいくらですか？

Medtronic670Gシステムの完全な小売価格は7,000ドルから8,000ドルの間です。しかし、保険が適用されると、ほとんどの患者は最初にシステムに乗るために1,000ドル強を支払い、その後、継続的にポンプとCGMの供給に支払う必要があります。 CGM送信機の年間コストは699ドルで、センサーは購入金額に応じて50ドルから75ドルで動作します。メドトロニックは、困っている患者に経済的支援を提供しています。

新しいTandemControl-IQシステムは、2020年12月31日より前にポンプを購入した米国の保証期間内のt：slim X2ポンプユーザー向けの無料ソフトウェアアップデートとして提供されています。既存のユーザーは、Tandem DeviceUpdaterを介してアップグレードにアクセスできます。これは、マイクロUSBケーブルでコンピューターに接続するだけです。

その無料提供以外では、Control-IQを備えたTandem t：slim X2ポンプのコストは4,000ドルですが、Tandemは、健康保険が通常そのコストの80％をカバーすると述べています。

ただし、すべてのDexcom G6CGMサプライ品を個別に購入する必要があります。保険の適用範囲は異なる場合がありますが、小売価格は、3か月続く単一のG6送信機で237ドル、3つの10日間センサーのボックスで349ドルになります。

一部の新しいAPシステムは、2021年半ばから後半までに市場に投入されると予想されており、今後数年間で多くのオプションが続く予定です。

新しいシステムの特定の値札はまだ利用できませんが、現在使用されているインスリンポンプとCGMのコストを超えてはなりません。一部の企業、特にBigfoot Biomedicalは、ユーザーが必要とするすべての消耗品を1か月の支払いで毎月提供する「パッケージ」サブスクリプションモデルに取り組んでいます。

人工膵臓システムを発明しているのは誰ですか？

感謝する発明者は一人もいませんが、市場に対応したAPシステムの開発に取り組んでいる多くの企業がいます。それらには、アルファベット順に次のものが含まれます。

ベータバイオニクス

ボストン大学のiLetバイオニック膵臓プロジェクトから生まれたエドダミアーノ博士とチームは、10年以上にわたってベータバイオニクスに取り組んできました。動物実験は2005年に行われ、人間の治験は2008年に始まり、今日も進化を続けています。 2016年、「Go Bionic」チームは、iLetシステムを開発して市場に投入するために、商業公益法人を設立しました。洗練されたユーザーインターフェイスを備えたこのデュアルチャンバーデバイスには、ユーザーが手動で充填する必要がないように、インスリンとグルカゴンの充填済みカートリッジが含まれます。 2022年までにリリースされる予定です。

ビッグフットバイオメディカル

2014年後半に元JDRFCEOのジェフリーブリューワーとD-Dadsのグループによって設立されたビッグフットは、最も著名なAP起業家を雇い、現在は消滅したインスリンポンプ会社のアサンテソリューションズから知的財産を購入しました。彼らはAbbottDiabetes Careと協力して、次世代のFreeStyle LibreFlash監視システムをシステムで使用しています。 Bigfootはまた、Timesulinを買収して、ポンプバージョンと並んで自動インスリンデリバリー（AID）システムのスマートペンバージョンを作成しました。同社は、2017年11月にFDAの迅速な「画期的なデバイス指定」を受け取り、2020年半ばに「BigfootUnity」ペンバージョンをFDAに提出しました。あなたはここで起源の物語を読むことができます。

Diabeloop

Diabeloopは、ヨーロッパのポンプ会社であり、フランスの研究コンソーシアムであり、英国とフランスで新しいAPシステムを開発およびテストしています。最初に開発されたバージョンではKaleidoハイブリッドパッチチューブポンプを使用していましたが、そのデバイスが廃止されて以来、DiabeloopはRocheAccu-Chekシステムなどの他のポンプ技術の統合に取り組んでいます。

Dexcom

サンディエゴを拠点とするDexcomの主要なCGMセンサー技術は、開発中のAPシステムの大部分の中心にあります。これには、市民のハッカーによって石畳にされているDIYシステムも含まれます。さらなる開発を可能にするために、Dexcomは2014年にAPアルゴリズムをG4製品に統合し、インスリンポンプメーカーのInsulet（Omnipod）とデバイス統合契約を締結しました。最新のG6および将来のG7モデルは、Tandemのt：slim X2、InsuletのOmnipod 5（以前のHorizon）などを備えた閉ループシステムで使用されます。 2018年、CGM社はクローズドループのスタートアップTypeZero Technologiesを買収し、今後D-Tech企業にオプションとしてこれらのアルゴリズムを提供する予定です。

用量の安全性

Dose Safetyは、APシステムで使用するための洗練されたコントローラーを開発しているシアトルを拠点とするスタートアップです。

DreaMed糖尿病

DreaMed Diabetesは、Glucositterソフトウェアの背後にあるAPテクノロジーを商品化するために、DREAM InternationalConsortiumのスピンオフとして2014年に設立されたイスラエルを拠点とするスタートアップです。 2015年、メドトロニックは、将来のクローズドループテクノロジーでグルコシッターを使用する契約に署名しました。これは、「ファジー論理」理論に基づくアルゴリズムを使用します。これは、ハイポ/ハイパーイベントのリスクを最小限に抑えることを目的とした学習アルゴリズムです。

EoFlow

EoFlowは、EoPancreasと呼ばれるAIDシステムを開発している韓国の会社です。これは、アジアで利用可能な「EoPatch」パッチポンプを使用します。これは、中国を拠点とするPOCTech製のCGMセンサーと統合されます。最終的に、同社は他のCGMを組み込むことを望んでいます。最新バージョンのOmnipodチューブレスインスリンポンプで使用されているコントローラーと同様のAndroidフォンスタイルのロックダウンコントローラーを使用します。制御アルゴリズムは、TypeZeroTechnologiesによって以前にライセンス供与されたものになります。 EoFlowは、2019年3月にFDAの「画期的なデバイス指定」を取得しました。

インシュレット株式会社

Insulet Corp.は、ボストンを拠点とするチューブレスOmnipodインスリンポンプのメーカーです。 2014年にDexcomCGMとの統合を発表し、その後、APソフトウェア会社のMode AGC（Automated Glucose Control LLC）と契約を結び、高度なAPアルゴリズムを開発してシステムに組み込みました。 Omnipod 5（旧称Omnipod Horizon）を開発しており、2021年半ばに予定されています。

リリー糖尿病

インディアナポリスに本拠を置く製薬大手のインスリンメーカーであるリリー糖尿病は、独自のAIDシステムに取り組んできました。同社は独自のポンプデリバリーシステムを共同で開発していましたが、2020年にそのプロジェクトを廃止し、代わりに米国でヨーロッパ製のYpsoPumpを商品化しました。これは、AID cersionをポンプすることは別として、リリーは接続されたインスリンペンシステムを開発しています。同社はCGM側でDexcomと協力しています。

メドトロニック糖尿病

Medtronic Diabetesは、インスリンポンプの市場リーダーであり、ポンプとCGMデバイスの両方を製造している唯一の企業です。 2014年に低グルコースサスペンド（530G）を備えたコンボシステムを発売したことで有名です。これは、これらのデバイスの規制パスをスムーズにすることを目的とした新しいFDA指定によって承認された最初の製品です。メドトロニックはまた、2015年に、将来のシステムでAPソフトウェアGlucositterを使用する独占契約に署名しました。

2016年9月28日、メドトロニックのMiniMed 670G「ハイブリッドクローズドループ」システムは、CGM測定値に基づいてインスリンを自動的に投与する初めてのFDA承認システムでした。したがって、これは市場で最初の「初期AP」です。 Guardian 3と呼ばれる同社の第4世代CGMセンサーを使用して、基礎（バックグラウンド）インスリンを自動的に調整し、ユーザーを120 mg / dLにできるだけ近づけて、低血糖と高血糖を制限します。 2018年、FDAは、7歳までの子供に使用するための「小児適応症」の承認を与えました。

パイプラインの次世代システムは780Gです。これは、自動ボーリングと100 mg / dLの低い目標により、より完全に自動化され、パーソナライズされる「高度なハイブリッドクローズドループ」です。また、次世代のZeusCGMセンサーにも接続されます。

膵臓

Pancreumは、APシステムをより柔軟で患者にとって有用なものにするために、3つの部分からなるモジュラー設計を作成することを目的とした元Insuletエンジニアによって設立された先見の明のあるスタートアップです。

タンデム糖尿病ケア

革新的なt：slimインスリンポンプのメーカーであるTandem Diabetes Careは、2019年12月に、FDAが承認した2番目の閉ループシステムであるControl-IQを発売しました。これは、入手可能な最も先進的な商用閉ループシステムであり、飛躍的なメドトロニックです。糖尿病の最初に市場に出たMiniMed670Gハイブリッドクローズドループは、バックグラウンドの基礎レートを調整するだけで、自動食品または補正ボーラスをサポートしていません。また、メドトロニックシステムはその会社独自の連続センサーでのみ動作するため、これはこれまでで唯一のDexcomCGM互換システムです。最初のユーザーフィードバックは非常に好意的です。

TypeZero Technologies

TypeZero Technologiesは、バージニア大学（UVA）でのAPシステムの長年の閉ループ研究開発からスピンオフした、バージニア州シャーロッツビルを拠点とするスタートアップとして始まりました。作業は、UVAが元々DiAs（糖尿病アシスタントシステム）と呼んでいたものの商品化に焦点を合わせ、最初はタンデム糖尿病閉ループ技術との統合に焦点を合わせました。 2018年、CGMメーカーのDexcomはTypeZero Technologiesを買収し、これらのAPシステムを開発している他のプレーヤーにこれらのアルゴリズムをライセンス供与する計画を立てました。

人工膵臓リンゴ

関係する重要な用語のいくつかについて、ここに簡単に説明します。

アルゴリズム。アルゴリズムは、再発する問題を解決する一連の段階的な数学的命令です。 APの世界では、これに対するさまざまなアプローチがあります。これは、プロトコルとレポートメトリックの標準化が、医師（データの評価）と患者（選択肢を提供するシステムへのアクセスの取得）の両方にとって非常に有益であるため、残念です。交換可能なコンポーネントの）。

閉ループ。操作、プロセス、またはメカニズムがフィードバックによって制御される自動制御システム。糖尿病の世界では、閉ループシステムは本質的にAPであり、インスリン送達はCGMデータに基づくアルゴリズムからのフィードバックによって制御されます。

デュアルホルモン。これは、インスリンとグルカゴンの両方を含むAPシステムです。

UI（ユーザーインターフェイス）。表示画面、色、ボタン、ライト、アイコン文字、ヘルプメッセージなど、人間が対話できるデバイスに設計されたすべてのものを指す技術用語。研究者は、設計が不十分なUIが可能であることに気づきました。患者がAPシステムを使用できないようにします。そのため、現在、UIの設計に多大な労力が費やされています。

低血糖サスペンド（LGS）またはスレッショルドサスペンド。この機能により、APシステムは、低血糖しきい値に達した場合にインスリン送達を自動的にシャットダウンできます。この機能は、血糖値を真に制御できるAPを作成するための鍵です。

日曜大工の人工膵臓システム

ループDIY自動インスリンデリバリーシステム。画像：今日の医療ニュース

Dコミュニティの多くは、独自のデータ共有ツールといわゆるAIDを作成するためにDIY技術に目を向けています。この技術に精通した動きは純粋にオープンソースです。つまり、コミュニティはFacebookや開発者サイトのGitHubに集まり、ツールを共同で開発し続けています。テクノロジーは、他の人が行っている作業や、アプリが現実の世界でどのように機能しているかに基づいて、必要に応じて改訂できます。

知っておくべきいくつかの用語：

#WeAreNotWaiting：このハッシュタグは、医師、製薬会社、またはFDAからの承認を待たずに、医療機器の革新を進める市民ハッカーの間で大声で叫ばれています。この草の根のイニシアチブは、AP開発を含むイノベーションの加速に非常に影響を与えてきました。

#OpenAPS：このDIY APシステムは、市民ハッカーのDanaLewisとScottLeibrandによって作成されました。ますます多くの患者の起業家がこのシステムを使用して反復し始めるにつれて、彼らの信じられないほどの仕事は動きを生み出しました。 FDAはOpenAPSを認めており、対応方法にまだ取り組んでいます。

#AndroidAPS：上記のOpenAPSとほぼ同じですが、ヨーロッパを拠点とし、Androidスマートフォンデバイスでテクノロジーが実行されています。

ループ：オープンソースのクローズドループシステムを使用している人の総称として使用されることもありますが、ループは特にループシステムを指します。これらは、インスリンポンプ、RileyLinkデバイス（下記）、iPhoneで動作するアプリです。これらのシステムの概要をお読みください。

RileyLink：ループシステムの「頭脳」として機能する小さなデバイス。 iPhoneをDexcomCGMおよびインスリンポンプに接続して、ループシステムを作成します。 D-Dad Pete Schwambによって開発され、1型糖尿病を患っている娘のRileyにちなんで名付けられました。詳細と注文の公式サイトはGetRileyLink.orgです。

LoopDocs：これは、このDIYテクノロジーを使用し、最新の開発を続けているD-Mom Katie DiSimoneによって作成された、ループに関する非常に包括的なオンライン指導ガイドです。このリソースは、Facebookグループやその他のオンラインツールを含むその他のさまざまな情報も提供しており、詳細を確認して参加することができます。

Tidepool Loop：2018年、非営利の糖尿病データプラットフォームのスタートアップTidepoolは、Omnipodインスリンポンプとペアになる「公式」バージョンのLoopの作業を開始するための資金を獲得したと発表しました。これにより、DIYコミュニティバージョンが製品に組み込まれ、FDAは、商用利用のための公式の規制プロセスを通じてレビューすることができます。組織は2020年後半または2021年初頭に提出することを望んでおり、コミュニティはそれが実現することを非常に切望しています。

人工膵臓システムは安全ですか？

調査によると、一般的に、APは安全で効果的です。ただし、他の医療技術デバイスと同様に、これらのシステムは完璧ではありません。範囲外の血糖値が発生する可能性があるため、ユーザーは注意して続行する必要があります。これは、アルゴリズムがまだ作成中であることが多いため、FDAの規制を受けていないシステムに特に当てはまります。

ブログ、Twitter、Facebook、Instagramの糖尿病オンラインコミュニティには、この糖尿病テクノロジーをうまく利用して経験を共有している人々の例が無数にあります。

2016年1月に開始された2つの初期試験は、患者の自然環境におけるAPシステムの安全性と有効性を長期（6か月から1年）にわたって証明することにより、FDAによる市販製品の承認への道を開くのに役立ちました。」

人工膵臓システムについて知っておくべきこと

AP開発に関するいくつかの重要な事実があります。

FDAとJDRFはAPの進歩を強く推し進めています

実際、彼らは10年以上にわたってこれを推進してきました。タイムラインは次のとおりです。

APへの道：2006年に、JDRFは、AP開発を加速するための数年、数百万ドルのイニシアチブである人工膵臓プロジェクトコンソーシアム（APPC）を設立しました。その同じ年、FDAは、科学プロセスの革新を推進するための「クリティカルパス」イニシアチブの1つとしてAPテクノロジーも指名したときにこれは大きな後押しを得ました。

ガイダンス：2011年3月、JDRFは、FDAが開発をさらに加速するためのガイダンスを発行することを提案しました。 JDRFは、臨床専門家と協力して、2011年12月にリリースされたこれらの最初の推奨事項を起草しました。

最初の臨床試験：2012年3月、FDAはAPシステムの最初の外来臨床試験に青信号を出しました。

画期的な承認：2016年9月、FDAが基礎インスリンを自動的に調整して低血糖と高血糖を予測できる「ハイブリッド閉ループ」システムであるMedtronic MiniMed670Gを承認したという画期的な瞬間が訪れました。このデバイスはループを部分的に閉じますが、ユーザーのためにすべてを実行する完全なAPではありません。これは、アドボカシー、ポリシー、研究、および製品開発に関する10年以上の作業の結果でした。この規制当局の承認は、他の閉ループシステムが続く道を開くことが期待されています。

迅速な指定：2019年春、FDAは、メドトロニック、ビッグフットバイオメディカル、およびEoFlowによる4つの異なる閉ループ技術に「画期的なデバイス指定」を付与しました。この指定は、政府機関が価値があると見なす革新的なデバイスの規制審査プロセスをスピードアップするのに役立つように設計されました。

APの臨床試験はたくさんあります

現在のところ、AP臨床試験を実施しているサイトは、国中および世界中に数百あり、その多くは「外来」環境にあります。これは、研究参加者が病院や診療所に限定されていないことを意味します。現在の研究の多くは、ClinicalTrials.govでオンラインで確認できます。

「非侵襲的」のようなものはありません

糖尿病に不慣れな多くの人々は、画期的な「非侵襲的」糖尿病技術について耳にし続けているため、このすべての機器がまだ私たちの皮膚を貫通していると聞いて驚いています。

近年、吸入可能なインスリンが市場に出回っているのは事実ですが（MannKind’s Afrezza）、これまでのところ、食事時間のみのインスリンはAPシステムでの使用には十分ではありませんでした。現在のAPシステムは、小さな「皮下」（皮膚の下）カニューレを通してインスリンを送達するポンプを使用しています。

皮膚を突くことなく血糖値を測定する方法を作成することも何十年もの間夢でしたが、私たちもまだそこにいません。これまでのところ、皮膚自体、汗、さらには目を通してBGを測定する試みは成功していません。