Klinisk vurdering av et insulintilførselssystem med lukket sløyfe

Bakgrunn:

Type 1 diabetes er forårsaket av antistoffer som angriper insulinproduserende β-celler i bukspyttkjertelen. Behandling er vanligvis ved regelmessige insulininjeksjoner, informert av glukosemålinger fra blodprøver med fingerstikk. Injeksjoner etterligner imidlertid ikke den normale oppførselen til β-cellen, og dette fører til suboptimal blodsukkerkontroll og komplikasjoner inkludert nyresvikt, blindhet, nerveskade og hjertesykdom. Aggressiv behandling kan hjelpe, men kan føre til potensielt farlige lave blodsukkernivåer (hypoglykemi). Glukosekontroll måles ved HbA1c (normalområde 4 til 6%), et mål på mengden hemoglobin som eksponeres for glukose over en periode på rundt 3 måneder.

Gjeldende regimer for behandling av type 1-diabetes i klinisk praksis er hovedsakelig basert på injeksjoner av subkutan insulin flere ganger daglig i doser bestemt av intermitterende blodsukkermålinger. DCCT (Diabetes Control and Complications Trial) viste at intensiv behandling ved bruk av disse prinsippene reduserte komplikasjoner med 50-76 %. Dette gikk på bekostning av økt hypoglykemi, spesielt ved HbA1c-nivåer <7,5 %. I andre studier resulterte intensiv behandling i at personer tilbrakte 30 % av dagen med glukoseverdier >10mM og >2 timer/dag i hypoglykemi, ofte om natten.

Et lukket sløyfesystem gir potensialet til å forbedre HbA1c samtidig som man unngår hypoglykemi. Det krever kontinuerlig glukosemåling, en kontrollenhet og en pumpe for insulintilførsel. Emnet har blitt grundig gjennomgått. Intelligente kontrollenheter er utviklet av andre, ved å bruke prinsippene for tilbakemeldingskontroll eller prediktiv modellering. Disse var i utgangspunktet tungvinte f.eks. «biostatoren», men nyere systemer har blitt miniatyrisert og er i stand til å oppnå blodsukkerkontroll i fastende tilstand, når de er utstyrt med en inngang av interstitielle glukosenivåer. De har ennå ikke vist seg robuste, kan være assosiert med hypoglykemi og er ikke i stand til å oppnå tilstrekkelig post-prandial kontroll eller til å takle interkurrent sykdom utenfor sykehusmiljøer.

Denne kliniske utprøvingsprotokollen vurderer Imperial College-insulintilførselssystemet med lukket sløyfe. Den lukkede sløyfeinsulintilførselen består av 3 hovedkomponenter: glukosesensoren, kontrollalgoritmen og insulintilførselssystemet.

Glukosesensoren som skal brukes gjennom de kliniske valideringsstudiene er en CE-merket, MHRA-godkjent enhet produsert av Medtronic. Det er en subkutan sensor som sitter rett under huden og prøver interstitiell væske ved hjelp av en enzymelektrode. En liten spenning påføres over sensoren og en strøm blir matet tilbake til sensorinstrumenteringen. Denne strømmen er proporsjonal med glukosekonsentrasjonen i interstitiell væske og kalibreres mot blodsukker minimum 12 timer.

Kontrollalgoritmen er avledet fra fysiologiske eksperimenter utført av andre grupper som har vist hvordan betacellene i bukspyttkjertelen produserer insulin hos personer uten diabetes. Ved å bruke dataene fra disse eksperimentene har det vært mulig å implementere atferden til betacellen i programvare, og vi har brukt en simulator med 200 virtuelle pasienter for å demonstrere sikkerheten og effektiviteten til programvaren. Dataene fra simulatoren er vedlagt denne søknaden som vedlegg. Simulatoren ble utviklet fra menneskelige data og tar hensyn til sensorfeil, sensorplassering, insulinadministrasjonsvei og glukoseabsorpsjon ved måltid. Det har blitt godkjent av FDA i USA som et skritt i veien for å utvikle en kunstig bukspyttkjertel og har blitt validert mot menneskelige data. I den kliniske valideringsenheten er kontrollalgoritmen implementert på et trykt kretskort ved bruk av en programmerbar mikrokontroller.

Insulinpumpeenheten som brukes gjennom hele den kliniske valideringen er Roche Accu-Check Combo Spirit. Dette er en CE-merket MHRA-godkjent enhet og vil bli levert av Roche med mulighet for direkte kommunikasjon fra motoren slik at vi kan verifisere at pumpen gjør det programvaren kommanderer og med lisens til å bruke kommunikasjonsprotokollen til forskningsformål. Dette sikrer sikker kommunikasjon mellom kontrollalgoritmen og pumpen og gir en feilsikker for å sikre at pumpemotoren reagerer riktig på kontrollalgoritmen.

Klinisk validering av insulintilførselsenheten med lukket sløyfe følger en vei av inkrementelle utfordringer til algoritmen og maskinvaren, som starter med en fastende basalstudie i rådgivende modus og går videre til ambulerende måltidsstudier i full lukket sløyfe.

Målet med denne studien er å vurdere sikkerheten og effektiviteten til den lukkede sløyfe-enheten ved å bruke teknologien på deltakere med type 1-diabetes i en rekke scenarier, som starter med en fastetest og går videre til kontroll over natten, måltidskontroll og til slutt, en ambulerende prøve.

Kort oversikt over hvert av de 5 besøkene i prøveperioden:

• Besøk 1: Screening inkludert klinisk undersøkelse, fastende blodprøver, utfylling av diabetes livskvalitetsspørreskjema, kontinuerlig glukosemonitor knyttet til forsøkspersonen
• Besøk 2: Gjennomgang av kontinuerlige glukosemålingsresultater etter 5 dager
• Besøk 3: Kortvarig fastende lukket sløyfe (6 timer med lukket sløyfevurdering)
• Besøk 4: Langvarig/overnattingsfaste Closed Loop og Standard Meal Challenge (13 timer med lukket sløyfevurdering)
• Besøk 5: 24-timers ambulerende automatisk lukket sløyfe

Under besøk vil 3-5 blodprøver for kapillærglukose og ketoner, venøse glukose- og insulinnivåer finne sted hvert 15.-30. minutt mens det lukkede insulintilførselssystemet kjører.