Evaluación clínica de un sistema de administración de insulina de circuito cerrado

Fondo:

La diabetes tipo 1 es causada por anticuerpos que atacan a las células β productoras de insulina en el páncreas. El tratamiento generalmente consiste en inyecciones regulares de insulina, informadas por mediciones de glucosa de muestras de sangre por punción digital. Sin embargo, las inyecciones no imitan el comportamiento normal de las células β y esto lleva a un control subóptimo de la glucosa en sangre y a complicaciones que incluyen insuficiencia renal, ceguera, daño a los nervios y enfermedades del corazón. El tratamiento agresivo puede ayudar, pero puede conducir a niveles bajos de glucosa en sangre potencialmente peligrosos (hipoglucemia). El control de glucosa se mide por HbA1c (rango normal de 4 a 6%), una medida de la cantidad de hemoglobina expuesta a la glucosa durante un período de alrededor de 3 meses.

Los regímenes actuales para tratar la diabetes tipo 1 en la práctica clínica se basan principalmente en inyecciones de insulina subcutánea varias veces al día en dosis determinadas por mediciones intermitentes de glucosa en sangre. El DCCT (Diabetes Control and Complications Trial) demostró que el manejo intensivo con estos principios redujo las complicaciones en un 50-76 %. Esto fue a expensas de un aumento de la hipoglucemia, especialmente a niveles de HbA1c <7,5 %. En otros estudios, el manejo intensivo dio como resultado que las personas pasaran el 30 % del día con valores de glucosa >10 mM y >2 horas/día con hipoglucemia, a menudo por la noche.

Un sistema de circuito cerrado ofrece la posibilidad de mejorar la HbA1c y evitar la hipoglucemia. Requiere medición continua de glucosa, un dispositivo de control y una bomba para la administración de insulina. El tema ha sido ampliamente revisado. Los dispositivos de control inteligente han sido desarrollados por otros, utilizando los principios de control de retroalimentación o modelado predictivo. Estos fueron inicialmente engorrosos, p. el 'bioestator', pero los sistemas más recientes se han miniaturizado y son capaces de lograr el control de la glucosa en sangre en ayunas, cuando se les proporciona una entrada de niveles de glucosa intersticial. Todavía no han demostrado ser robustos, pueden estar asociados a hipoglucemia y no son capaces de lograr un control posprandial adecuado ni de hacer frente a enfermedades intercurrentes fuera del ámbito hospitalario.

Este protocolo de ensayo clínico evalúa el sistema de administración de insulina de circuito cerrado del Imperial College. La administración de insulina de circuito cerrado consta de 3 componentes principales: el sensor de glucosa, el algoritmo de control y el sistema de administración de insulina.

El sensor de glucosa que se utilizará a lo largo de los estudios de validación clínica es un dispositivo aprobado por MHRA con marcado CE fabricado por Medtronic. Es un sensor subcutáneo que se coloca justo debajo de la piel y toma muestras del líquido intersticial mediante un electrodo enzimático. Se aplica un pequeño voltaje a través del sensor y se retroalimenta una corriente a la instrumentación del sensor. Esta corriente es proporcional a la concentración de glucosa en el líquido intersticial y se calibra frente a la glucosa en sangre un mínimo de 12 horas.

El algoritmo de control se deriva de experimentos fisiológicos realizados por otros grupos que han demostrado cómo las células beta del páncreas producen insulina en personas sin diabetes. Utilizando los datos de estos experimentos ha sido posible implementar el comportamiento de la célula beta en el software y hemos utilizado un simulador con 200 pacientes virtuales para demostrar la seguridad y eficacia del software. Los datos del simulador se adjuntan a esta solicitud como anexo. El simulador se desarrolló a partir de datos humanos y tiene en cuenta los errores del sensor, la ubicación del sensor, la ruta de administración de insulina y la absorción de glucosa a la hora de comer. Ha sido aprobado por la FDA en los Estados Unidos como un paso en el camino hacia el desarrollo de un páncreas artificial y ha sido validado contra datos humanos. En el dispositivo de validación clínica, el algoritmo de control se implementa en una placa de circuito impreso mediante un microcontrolador programable.

El dispositivo de bomba de insulina utilizado durante la validación clínica es el Accu-Check Combo Spirit de Roche. Este es un dispositivo aprobado por MHRA con marca CE y será suministrado por Roche con capacidad de comunicación directa desde el motor para que podamos verificar que la bomba está haciendo lo que ordena el software y con una licencia para usar el protocolo de comunicaciones con fines de investigación. Esto garantiza una comunicación segura entre el algoritmo de control y la bomba y proporciona un mecanismo de seguridad para garantizar que el motor de la bomba responda adecuadamente al algoritmo de control.

La validación clínica del dispositivo de administración de insulina de circuito cerrado sigue un camino de desafíos incrementales para el algoritmo y el hardware, comenzando con un estudio basal en ayunas en modo de asesoramiento y progresando a estudios ambulatorios de comidas en circuito cerrado completo.

El objetivo de este ensayo es evaluar la seguridad y la eficacia del dispositivo de circuito cerrado mediante la aplicación de la tecnología a participantes con diabetes tipo 1 en una variedad de escenarios, comenzando con una prueba en ayunas y progresando al control durante la noche, control a la hora de comer y, finalmente, una prueba ambulatoria.

Breve descripción de cada una de las 5 visitas dentro del período de prueba:

• Visita 1: detección que incluye examen clínico, análisis de sangre en ayunas, finalización del cuestionario de calidad de vida de la diabetes, monitor continuo de glucosa adjunto al sujeto
• Visita 2: Revisión de los resultados de la monitorización continua de la glucosa a los 5 días
• Visita 3: Ciclo cerrado de ayuno de corta duración (6 horas de evaluación de ciclo cerrado)
• Visita 4: Desafío de comida estándar y de ciclo cerrado de ayuno de larga duración/durante la noche (13 horas de evaluación de ciclo cerrado)
• Visita 5: circuito cerrado automático ambulatorio de 24 horas

Durante las visitas 3-5, se tomarán muestras de sangre para glucosa y cetonas capilares, glucosa venosa y niveles de insulina cada 15-30 minutos mientras el sistema de administración de insulina de circuito cerrado está funcionando.