Intraperitoneal kunstig pankreas
Oppdatert sammendrag:
Dagens løsning for en kunstig pankreas, med både subkutan insulinadministrasjon og glukosemonitorering, er begrenset av langsom dynamikk. Alle nåværende tilgjengelige systemer er såkalte hybride systemer. De er ikke fullstendig automatiserte, og er helt avhengige av en stor grad av brukerstyring, særlig i forbindelse med måltider og fysisk aktivitet. Dermed fritar ikke disse systemene pasientene fra deres daglige fokus på behandlingen av sykdommen deres.
Ved glukosemåling i underhuden kan forsinkelsen være opptil 10-20 minutter, noe som resulterer i en tilsvarende forsinkelse i insulininfusjonen. Imidlertid er hovedutfordringen for dagens subkutane systemer den uforutsigbare og langsomme absorpsjonen og effekten av insulin. Selv med de nåværende hurtigvirkende insulinene, er den maksimale glukosesenkende effekten etter subkutan levering rundt 90-120 minutter og varer i minst fem timer. Å redusere forsinkelsen i insulinabsorpsjon og effekt er helt avgjørende for utviklingen av fullstendig automatiserte systemer. Én måte å redusere forsinkelsen på kan oppnås ved å tilføre insulin via en alternativ rute. Vår forskningsgruppe Artificial Pancreas Trondheim (APT) har utforsket den subkutane tilnærmingen.
Subkutan absorpsjon av insulin varierer betydelig fra dag til dag. Mye av dette avhenger sannsynligvis av den store variasjonen i subkutan kapillær blodstrøm. Prosedyrer som øker lokal blodstrøm, som massasje og lokal oppvarming av huden, vil øke absorpsjonshastigheten. Legemiddelselskapet Lilly markedsførte i 2020 Lyumjev®, en kombinasjon av insulin og Treprostinil (10 ng Treprostinil/IE), en vasodilator. Studier viser at tilsetning av denne vasodilatoren forbedrer den subkutane absorpsjonen av insulin. På samme måte er subkutane glukosesensorer også avhengig av lokal SC-blodstrøm. Dette har imidlertid blitt studert i mindre grad.
Vi har nylig publisert data som viser at mikroboluser (0.1 mg og 0.01 mg) av glukagon gitt subkutant øker lokal kutan blodstrøm hos ikke-diabetiske frivillige, målt med laser-doppler-teknologi, med en median økning på så mye som 250%. Effekten avtar gradvis, men etter 30-35 minutter er blodstrømmen fortsatt 30 % høyere sammenlignet med før glukagoninjeksjonene.
Vi vil undersøke denne effekten videre i en diabetisk dyremodell, før forsøk på pasienter med DM1. Vi ønsker også å undersøke hvilke doser som gir økt subkutan blodgjennomstrømning med minimal påvirkning på blodsukkeret.
1 Formål
Langtidsforsøk på gris med subkutan kunstig bukspyttkjertel.
Forsøkets formål er å videreutvikle en kunstig bukspyttkjertel for automatisk blodsukkerregulering hos diabetikere. En kunstig bukspyttkjertel består av glukosesensorer, en regulator/styringsenhet og en hormonpumpe. Dette apparatet skal regulere blodsukkernivået hos diabetikere slik at det holder seg nær normale verdier, og kreve minimal med aktive handlinger fra bruker.
2 Skadevirkninger
Forsøkene vil utføres på våkne og frittgående gris. Grisene vil behandles med streptozotocin for å indusere diabetes. Under forsøkene vil grisene gå med et seletøy hvor en hormonpumpe holdes på plass mellom skulderbladene. To slanger vil gå fra pumpene og inn subkutant, hvor hormonene insulin og glukagon vil gis. Grisene vil få plassert subkutane glukosesensorer, som vil sende blodsukkerverdier til regulatoren. Optimal hormontilførsel vil beregnes av regulatoren. Ved høye/stigende blodsukkerverdier vil insulin gis, og ved lave/synkende blodsukkerverdier vil glukagon gis. Den kunstige bukspyttkjertelen har som mål å holde blodsukkeret mellom 4.5 og 10 mmol/L. Grisene vil gå løse i bingen under forsøkene og regulatoren vil testes med variert fôring og grisenes normale aktivitet og oppførsel.
De største risikoene for negetiv påvirkning av dyrens velferd vil være symptomer på dårlig regulert blodglukoseverdier, belastning ved å gå med seletøy samt innsettelse av subkutane pumper og et kateter i v. jugularis.
3 Forventet nytteverdi
En kunstig pankreas skal sikre bedre livskvalitet for personer med diabetes ved å hindre både kortsiktige og langsiktige symptomer på sykdommen. Apparatet skal også gi brukerne frihet fra sin egen sykdom.
4 Antall dyr og art
Den kunstige bukspyttkjertelen vil testes og videreutvikles på diabetiske griser. Vi søker om 25 griser, men vil ikke bruke alle hvis vi oppnår tilfredstillende resultater med færre dyr.
5 Hvordan etterleve 3R
Vi har utført forsøk på anesteserte griser og brukt dataene innhentet fra disse forsøkene til å utvikle en simulator. Dette gir oss muligheten til å teste vår regulator ved hjelp av simuleringer og på den måte redusere antall dyr brukt til eksperimenter.
Vi forbedrer kontinuerlige våre forsøk for å kunne oppnå data med best mulig kvalitet.
Dagens løsning for en kunstig pankreas, med både subkutan insulinadministrasjon og glukosemonitorering, er begrenset av langsom dynamikk. Alle nåværende tilgjengelige systemer er såkalte hybride systemer. De er ikke fullstendig automatiserte, og er helt avhengige av en stor grad av brukerstyring, særlig i forbindelse med måltider og fysisk aktivitet. Dermed fritar ikke disse systemene pasientene fra deres daglige fokus på behandlingen av sykdommen deres.
Ved glukosemåling i underhuden kan forsinkelsen være opptil 10-20 minutter, noe som resulterer i en tilsvarende forsinkelse i insulininfusjonen. Imidlertid er hovedutfordringen for dagens subkutane systemer den uforutsigbare og langsomme absorpsjonen og effekten av insulin. Selv med de nåværende hurtigvirkende insulinene, er den maksimale glukosesenkende effekten etter subkutan levering rundt 90-120 minutter og varer i minst fem timer. Å redusere forsinkelsen i insulinabsorpsjon og effekt er helt avgjørende for utviklingen av fullstendig automatiserte systemer. Én måte å redusere forsinkelsen på kan oppnås ved å tilføre insulin via en alternativ rute. Vår forskningsgruppe Artificial Pancreas Trondheim (APT) har utforsket den subkutane tilnærmingen.
Subkutan absorpsjon av insulin varierer betydelig fra dag til dag. Mye av dette avhenger sannsynligvis av den store variasjonen i subkutan kapillær blodstrøm. Prosedyrer som øker lokal blodstrøm, som massasje og lokal oppvarming av huden, vil øke absorpsjonshastigheten. Legemiddelselskapet Lilly markedsførte i 2020 Lyumjev®, en kombinasjon av insulin og Treprostinil (10 ng Treprostinil/IE), en vasodilator. Studier viser at tilsetning av denne vasodilatoren forbedrer den subkutane absorpsjonen av insulin. På samme måte er subkutane glukosesensorer også avhengig av lokal SC-blodstrøm. Dette har imidlertid blitt studert i mindre grad.
Vi har nylig publisert data som viser at mikroboluser (0.1 mg og 0.01 mg) av glukagon gitt subkutant øker lokal kutan blodstrøm hos ikke-diabetiske frivillige, målt med laser-doppler-teknologi, med en median økning på så mye som 250%. Effekten avtar gradvis, men etter 30-35 minutter er blodstrømmen fortsatt 30 % høyere sammenlignet med før glukagoninjeksjonene.
Vi vil undersøke denne effekten videre i en diabetisk dyremodell, før forsøk på pasienter med DM1. Vi ønsker også å undersøke hvilke doser som gir økt subkutan blodgjennomstrømning med minimal påvirkning på blodsukkeret.
1 Formål
Langtidsforsøk på gris med subkutan kunstig bukspyttkjertel.
Forsøkets formål er å videreutvikle en kunstig bukspyttkjertel for automatisk blodsukkerregulering hos diabetikere. En kunstig bukspyttkjertel består av glukosesensorer, en regulator/styringsenhet og en hormonpumpe. Dette apparatet skal regulere blodsukkernivået hos diabetikere slik at det holder seg nær normale verdier, og kreve minimal med aktive handlinger fra bruker.
2 Skadevirkninger
Forsøkene vil utføres på våkne og frittgående gris. Grisene vil behandles med streptozotocin for å indusere diabetes. Under forsøkene vil grisene gå med et seletøy hvor en hormonpumpe holdes på plass mellom skulderbladene. To slanger vil gå fra pumpene og inn subkutant, hvor hormonene insulin og glukagon vil gis. Grisene vil få plassert subkutane glukosesensorer, som vil sende blodsukkerverdier til regulatoren. Optimal hormontilførsel vil beregnes av regulatoren. Ved høye/stigende blodsukkerverdier vil insulin gis, og ved lave/synkende blodsukkerverdier vil glukagon gis. Den kunstige bukspyttkjertelen har som mål å holde blodsukkeret mellom 4.5 og 10 mmol/L. Grisene vil gå løse i bingen under forsøkene og regulatoren vil testes med variert fôring og grisenes normale aktivitet og oppførsel.
De største risikoene for negetiv påvirkning av dyrens velferd vil være symptomer på dårlig regulert blodglukoseverdier, belastning ved å gå med seletøy samt innsettelse av subkutane pumper og et kateter i v. jugularis.
3 Forventet nytteverdi
En kunstig pankreas skal sikre bedre livskvalitet for personer med diabetes ved å hindre både kortsiktige og langsiktige symptomer på sykdommen. Apparatet skal også gi brukerne frihet fra sin egen sykdom.
4 Antall dyr og art
Den kunstige bukspyttkjertelen vil testes og videreutvikles på diabetiske griser. Vi søker om 25 griser, men vil ikke bruke alle hvis vi oppnår tilfredstillende resultater med færre dyr.
5 Hvordan etterleve 3R
Vi har utført forsøk på anesteserte griser og brukt dataene innhentet fra disse forsøkene til å utvikle en simulator. Dette gir oss muligheten til å teste vår regulator ved hjelp av simuleringer og på den måte redusere antall dyr brukt til eksperimenter.
Vi forbedrer kontinuerlige våre forsøk for å kunne oppnå data med best mulig kvalitet.