Um pâncreas artificial

A incidência de diabetes mellitus está a crescer a um ritmo alarmante em todo o mundo. As consequências tratamento médico a longo prazo da diabetes incluir:

• complicações microvasculares (cegueira, insuficiência renal e neuropatia)
• macrovascular (doença cardiovascular, acidente vascular cerebral e doença vascular periférica).

Foi demonstrado que o melhorar o controlo glicémico em doentes com diabetes reduz o risco de desenvolvimento e progressão de algumas destas complicações graves.

Apesar da disponibilidade de modalidades de tratamento cada vez mais eficazes, incluindo análogos da insulina e monitorização contínua da glucose, uma proporção substancial de doentes com diabetes não consegue obter um controlo glicémico adequado. Este poder é agravado pela procura de um equilíbrio entre a melhoria do controlo glicémico e o aumento do risco de hipoglicemia (níveis baixos de glicose no sangue), que pode levar a convulsões, coma e morte.

Muitos especialistas acreditam que a melhor opção terapêutica para o tratamento da diabetes é um sistema de pâncreas artificial. (ou sistema de circuito fechado) que possa imitar a função das células beta pancreáticas normais, restaurando assim a homeostase metabólica normal sem causar hipoglicemia. A conceção de qualquer sistema capaz de atingir este objetivo é complexa e coloca novos desafios científicos, clínicos e regulamentares.

Como deve funcionar um pâncreas artificial

O termo "pâncreas artificial" refere-se a um sistema de gestão automatizado destinado a suplementar ou substituir o pâncreas endócrino funcionalmente deficiente em doentes com diabetes.. Conceptualmente, um pâncreas artificial mecânico consiste em entradas (por exemplo, leituras de glicose) continuamente alimentadas por um controlador onde um algoritmo matemático aplica um conjunto de regras para gerar uma saída (por exemplo, uma bomba de infusão que fornece uma quantidade fixa de insulina). O feedback subsequente das entradas pode resultar em ajustes na saída. Podem ser incluídos no sistema outros fármacos (por exemplo, glucagon) para contrariar os efeitos hipoglicémicos da insulina ou para abrandar a taxa de absorção de hidratos de carbono após uma refeição (terapias baseadas na incretina, por exemplo). Os componentes podem ser externos ou implantáveis e podem integrar telemetria sem fios para melhorar as comunicações.

Um pâncreas artificial também pode ser totalmente biológico (por exemplo, transplante de ilhotas), um híbrido mecânico-biológico ou um sistema semi-fechado que envolve acções do doente (por exemplo, administrar um bólus de insulina ao doente antes das refeições). Neste artigo, vamos concentrar-nos no pâncreas artificial mecânico.

Nos EUA, existe atualmente apenas um sistema deste tipo que foi aprovado pela FDA, o Biostator1 (Miles Laboratories, Inc., Elkhart, Indiana). No entanto, as suas grandes dimensões e os componentes de amostragem e de administração intravenosa limitam a sua utilização a ambientes clínicos.

A tecnologia atual

Os dispositivos de medição da glucose no fluido intersticial aprovados utilizam um tipo de agulha, sensores baseados em enzimas que utilizam uma reação de glucose oxidase.. Estes dispositivos requerem calibração com um medidor de glicemia tradicional, são inseridos por via subcutânea e têm de ser removidos e substituídos periodicamente.. As leituras do sensor são transmitidas para um dispositivo tipo pager onde um algoritmo converte a informação em resultados equivalentes à glicemia. Os resultados actuais e anteriores da glicose são apresentados ao utilizador para acompanhar as concentrações de glicose e monitorizar as tendências da glicose. As limitações destes dispositivos incluem alterações biológicas e físicas na interface do sensor; por exemplo, os erros podem ser causados por uma resposta inflamatória no local de inserção ou pelo movimento mecânico do sensor. Existem também atrasos temporais do sinal de saída relativamente às alterações nas concentrações de glucose no sangue. O desempenho do sensor é normalmente mais fraco em concentrações perigosamente baixas de glucose no sangue e há períodos inexplicáveis em que as leituras do sensor variam significativamente em relação às leituras da glucose no sangue.

As bombas de insulina são frequentemente utilizadas para administrar insulina subcutânea de forma contínua. As bombas extracorporais atualmente aprovadas consistem numa seringa carregada de insulina que administra insulina através de um cateter. A infusão contínua imita a função basal de um pâncreas real. As limitações das bombas de insulina incluem a absorção lenta e variável da insulina na circulação a partir do espaço subcutâneo.

Ensaios clínicos

Pelo menos em teoria, um pâncreas artificial pode beneficiar qualquer doente com diabetes que não consiga manter um controlo glicémico adequado apesar de um tratamento médico optimizado..

No entanto, devido a preocupações de segurança, o desenvolvimento inicial de um pâncreas artificial poderia visar uma população de doentes com maior necessidade e potencial para obter o máximo benefício (por exemplo, doentes com diabetes tipo 1 frágil, doentes que sofrem de episódios hipoglicémicos frequentes, ou cetoacidose diabética, ou doentes que não têm consciência do seu estado hipoglicémico).

Mais tarde, poderia ser alargado a:

• Todos os doentes adultos com diabetes mellitus de tipo 1.
• As crianças
• Doentes adultos com diabetes de tipo 2: devido a uma disfunção progressiva das células beta, estes doentes podem necessitar de insulina ou de secretores de insulina que aumentam o risco de hipoglicemia e de instabilidade metabólica.
• Diabetes gestacional: Um pâncreas artificial pode atingir e manter rapidamente o excelente controlo glicémico necessário em doentes grávidas com diabetes gestacional que necessitam de insulina.
• Receptores de transplante de células de ilhéus: os doentes com um enxerto funcional não sofrem de hipoglicemia grave, mas podem necessitar de insulina exógena. Um pâncreas artificial mecânico poderia fornecer insulina suficiente para cobrir picos de glicemia acima de um valor predefinido (por exemplo, 120-140 mg/dl), o que reduziria o efeito de toxicidade da glicose para o enxerto e melhoraria o controlo glicémico e a qualidade de vida.

Os ensaios para avaliar um pâncreas artificial devem ser efectuados num ambiente seguro e controlado, como um Centro de Investigação Clínica.

O desenvolvimento de novas tecnologias

As novas tecnologias poderão ter um impacto em todos os elementos do pâncreas artificial e, por sua vez, melhorar o funcionamento global do sistema.. A concentração de glucose no sangue é um input importante do sistema, mas não é a única variável que pode ser utilizada. É possível medir outras variáveis de resultado, como a atividade física, o consumo de alimentos, a ocorrência de hipoglicemia e a função metabólica cerebral.

Outros estão a ser desenvolvidos sensores para medição indireta da glucose no sangue. Por exemplo, uma tecnologia utiliza um laser para criar orifícios microscópicos através da camada exterior da pele. Outras tecnologias incluem a tomografia de coerência ótica, a espetroscopia de impedância, os ácidos borónicos para produzir hidrogéis de poliacrilamida, sensores holográficos e lentes de contacto para medir a glicose [14,15].

Vários criadores de produtos não-invasivo têm trabalhado com sistemas de espetroscopia de reflexão difusa no infravermelho.. Embora tenham sido feitos progressos significativos, é necessário otimizar uma relação sinal/ruído fundamental e os investigadores estão a trabalhar para estabelecer uma assinatura espetral única para a glicose em relação à matriz do tecido.

Uma tecnologia que se está a revelar bastante promissora baseia-se em Espectroscopia Raman com reforço de superfície. Parece provável que uma versão avançada deste sensor possa ser passada através da pele para o espaço subcutâneo, de uma forma semelhante à colocação de cateteres baseados em bombas de insulina. O sistema baseado em nanopartículas poderia fornecer uma medição contínua e direta da concentração de glicose.

Uma empresa desenvolveu um sistema de administração de insulina que é regulado pelas concentrações de glucose. Esta "insulina inteligente" é uma formulação de insulina injetável uma vez por dia que é. Consiste num material nanoestruturado (hidrogel) que se auto-monta a partir de dois blocos de construção biomoleculares: um conjugado de insulina-polímero glicosilado e uma molécula multivalente de ligação à glucose. Os investigadores mostraram resultados promissores no estudo desta tecnologia em animais.

Uma empresa aragonesa pertencente ao grupo Biosalud, denominada Goodday, desenvolveu uma tecnologia em que o glicosímetro do diabético está ligado via wifi a um software inteligente desenvolvido pela mesma empresa, com o aconselhamento de uma equipa de endocrinologistas especialistas em Diabetes, para que assim que o doente meça a sua glicemia, os dados "viajem" para o software, registando a hora, o nome do doente, a glicemia, e por sua vez o software envia uma mensagem para o telemóvel do doente, avisando ou mesmo um alerta para o diabetologista assistente, caso os valores refiram uma boa evolução, avisando ou mesmo um alerta para o diabetologista assistente, O software envia então uma mensagem para o telemóvel do doente indicando uma boa evolução, um aviso ou mesmo uma advertência ao diabetologista assistente, caso os valores indiquem que o doente está em perigo, para que o médico possa contactar o doente e aconselhá-lo diretamente sobre o que fazer. Este sistema estará operacional no início do ano e será oferecido pela Biosalud a todos os diabéticos que desejem este serviço em Bio-saúde em sua casa.

Avanços argentinos no tratamento da diabetes

Médicos da Universidade Maimonides, na Argentina, conseguiram re-secretar insulina e glucagon, com base em células estaminais próprio. Como explica o diretor desta investigação, e do Centro de Investigação em Engenharia de Tecidos e Terapias Celulares (CIITT) da Universidade, o Dr. Gustavo Moviglia, pela primeira vez no mundo, o corpo tem uma fonte natural de produção e secreção de insulina e glucagon, que são hormonas complementares e igualmente necessárias.

Moviglia explica que os testes foram feitos com gordura humana, mas sem aplicá-los a indivíduos. "Depois utilizámo-las em animais nos quais gerámos um estado semelhante ao da diabetes. Até agora, o que estamos a observar é que complementam a função", diz Moviglia.

"Idealmente, uma pessoa insulinodependente deveria poder deixar de o ser", afirma Moviglia. "É esse o objetivo final que perseguimos. Esperemos que o consigamos atingir.

Pode ver este vídeo em que o Professor Moviglia fala sobre esta investigação sobre a diabetes

Moviglia junta-se à Biosalud como consultor especialista

O Professor Gustavo Moviglia juntou-se ao Biosalud como consultor especialista em Terapia Celular e Engenharia de Tecidos. Precisamente por este motivo, visitou a nossa cidade e realizou sessões de trabalho no Biosalud como parte do acordo entre o Biosalud e a Universidade Maimonides. Iñigo Sánchez juntou-se à Biosalud como diretor deste projeto, como especialista em assuntos regulamentares e gestão de saúde, com uma vasta experiência em cuidados de saúde e produtos farmacêuticos.