自作の「バイオニック膵臓」が糖尿病管理を変えつつある
(nature.com)- 10年前、技術に詳しい1型糖尿病患者たちが治療の負担を減らすためにDIYアプローチを始めた
- 彼らが求めていた核心は、日常管理をより簡単にする比較的シンプルなソフトウェアだった
- 企業の開発速度が患者たちのニーズに追いつかなかったため、当事者たちが自ら解決策を見つけるようになった
- タイトルは、自作のバイオニック膵臓という流れが糖尿病管理のあり方を変えているという問題意識から出発している
- 現在提供されている内容だけでは、実装方式、臨床結果、安全性、規制上の論点までは確認しにくい
DIY治療アプローチが生まれた理由
- 10年前、技術に詳しい**1型糖尿病(T1D)**患者たちが自分の治療のためにDIY方式を選んだ
- 彼らは、比較的シンプルなソフトウェアだけでも治療体験と日常の負担を大きく改善できると考えた
- 必要なツールが企業から十分な速さで提供されなかったため、患者たちは自ら解決策を追求した
確認できる範囲と残る疑問
- タイトル上の核心は、自作のバイオニック膵臓が糖尿病管理を変えつつあり、その次の段階が何かにある
- 提供された内容からは、DIYアプローチが始まった背景を中心に確認できる
- システム構成、使用方法、安全性、規制、臨床研究の結果は、現在の入力だけでは判断できない
1件のコメント
Hacker Newsの意見
インスリンは血糖値を下げるのに不可欠だが、いまでは常温保存可能なグルカゴンも登場しているようだ
グルカゴンはインスリンのように注射でき、血糖値を上げるホルモンである
私の知る限り、Beta Bionicsだけがデュアルポンプの商用化を進めており、この場合は血糖値を双方向により積極的に調整でき、安全網にもなる
これはほとんど聖杯か機能的治療のように感じるのだが、優れたDIYチームがなぜここに集中しないのか不思議だ
血糖値を上げるつまみと下げるつまみの両方を持つほうが、自動インスリン投与システムの最後の5%の効率を絞り出すより、はるかに価値があるように見える
グルカゴンが明らかに答えに見えるのに、あまり議論されていない
問題はデュアルホルモンポンプのハードウェアがないことなのかもしれない
今ごろなら、パッチポンプベースの自動インスリン投与システム2台を同時に動作するようハックしていると思っていた
https://www.medscape.com/viewarticle/947962
https://www.thejdca.org/article/2023/06/05/fda-approves-beta...
何年にもわたり複数のオープンソース人工膵臓システムを使い、開発にも参加してきて、いまはLoopを使っている
指摘のとおり、問題は実際にはハードウェアではない
技術的には独立制御されるインスリンポンプ2台で比較的単純に実装できるが、より多くのインスリンを使うようになると、運用全体の複雑さとリスクが大きく上がる
インスリンとグルカゴンを同時に大量投与するのも、必ずしもよい考えではない
両者が何の結果もなく打ち消し合うわけではなく、体重増加のような二次的影響が生じる可能性がある
残念ながら、これは聖杯でも機能的治療でもない
デュアルホルモンシステムにもブドウ糖の吸収速度についていく問題があり、これを解決しようとして3つ目のホルモンとしてアミリンを使うトリプルホルモンシステムの研究もある
いずれにせよ、食事や予定された活動に関する事前情報はなお必要で、単一ホルモンシステムよりは少なくて済むというだけだ
Replicaでは、こうした情報を人工膵臓システムに提供するため、外部データソースを統合する作業をしている
そして悪い知らせだが、Beta Bionicsは現在デュアルホルモン計画を保留しており、近く出るプロトタイプ機器はインスリン専用だ
幸い、Beta Bionicsより先行した技術を持つ小さなオランダ企業があり、かなり高額な費用を払い、複数の免責書類に署名すれば、デュアルホルモン機器を受け取れる: https://www.inredadiabetic.nl/en/discover-the-ap/
前に進むには、ときどきアクセル、つまりインスリンを踏む必要がある
アクセルが故障して前に進めないことは、すぐに危険ではない。つまり高血糖だ
だがブレーキ、つまりグルカゴンがときどき完全に故障し得るなら、危険な方向へ速く進みすぎている最中には、ほぼ即座に死に至ることもある。つまり重度の低血糖だ
ブレーキを信頼できない状況で、自動制御システムがそのブレーキに依存しながら危険な速度まで押し込むのを許したいのか疑問だ
グルカゴンは緊急時に使うためバッグに入れて持ち歩く救急注射として定着している
グルカゴンは即時の緊急回復に近いもので、逆に血糖値が高くなったときに危険な血糖値を下げることはできない
いまは私がコンパイルしたAndroidAPSを実際に使っている
双方向制御を研究する人たちが出てきたのは本当にうれしい
筋肉タンパク質はインスリン抵抗性に影響し、糖尿病は炎症と強く関連しているため、感染やpHバランス、またはその両方が役割を果たし得ることを示唆している
機能性低血糖、メタボリックシンドローム、2型糖尿病では、食事の変更がかなり大きな好影響をもたらし得る
こうしたことが進んでいるのは非常に喜ばしいが、化学的入力と複数の代謝要因は「糖を入れ、あるホルモンで血糖値を下げ、別のホルモンで補正して上げる」よりはるかに複雑だ
すべてのインスリンポンプシステムと同様に、依然として大きなペインポイントが2つある
まず、皮下インスリンは血液に直接注入したときのように即座には作用しない
1時間ほどでピークに達し、3〜4時間かけて弱まっていく
次に、どれだけの炭水化物を食べるのか、運動する予定があるのかといった外部要因は分からない
既存のポンプと同じように手動で入力する必要がある
サンドイッチを買って食べるときに、炭水化物のグラム数や事前投与のことをまったく考えなくてよいというのは、私にとっては夢のような話だ
何もかもがごちゃ混ぜになってしまい、今の糖尿病管理もうまくいっていない
長女と私が思いつきで介入するように話したところ、末娘はただ泣き出してしまった
本当に大きな負担だ
今使っている t:slim X2 は以前のMedtronicよりは良いが、クローズドループ機能であるControl-IQは力不足で、目に見える影響はほとんどない
この技術が良いペースで進歩し、より積極的な制御アルゴリズムを備えた製品が市場に出てくることを願っている
リスクがあるのは当然だが、娘にとって致命的になり得る量のインスリンが入ったポンプをすでに接続している時点で、そのリスクは受け入れていることになる
それでも、膵臓も運動する予定を事前に知っているわけではないように思うのだが、膵臓とインスリン注射の決定的な違いは何なのか気になる
注射が血流に入らないため反応が遅いのか、それとも膵臓にはどれだけのインスリンを放出するかを判断する、より優れたセンサーがある、あるいはインスリン以外の物質も分泌しているのかが気になる
前者なら、血流に直接注入するうえでどんな障害があるのかも気になる
循環器系に恒久的に開いたポートを置くことによる感染リスクのためなのか
そうだとしたら、血流ではないが同じように効果的でリスクの少ないインスリン送達方法があるのか、あるいはポートにインスリンだけを通し病原体は遮断する膜のようなものを置けるのかが気になる
そういう膜はすぐ詰まってしまうのかもしれない
最近、トランスミッターの値を読み取り、その値に応じて送達するインスリン量を変えるポンプを受け取った
完璧ではないので、炭水化物を大量に食べるとシステムを圧倒してしまうことはあるが、以前は血糖が高い、あるいは低いとポンプと携帯電話が1日に7〜8回鳴っていたのが、今では1日に1回、または2日に1回程度に減った
最大の変化は、夜間に血糖を調整してくれる点だ
もう、フルーツグミを口に押し込めとポンプが叫んで起こされることはなくなった
たとえば心拍数に反応したり、別の人が言っていたようにジムの SSID を検知したりできる
外部要因をできるだけ苦痛なく記録できるように設計されている
どの設定を使うかにもよるが、来月中には使えるようになる予定だ
親しい友人が1型糖尿病で、約2年前にクローズドループ人工膵臓システムの設定と調整を手伝ってほしいと頼まれた
深く掘り下げてみると、私が想像していたPID的な制御よりもはるかに、はるかに複雑だった
しかも私がミスをすれば友人が死ぬ可能性もあった
それで怖くなって断った
残念ながら彼は今年3月、自分のアパートで昏睡状態に陥った後、ひとりで亡くなった
システムのフィードバックループは人が介入する構造で、その人が意識を失っていてもポンプは動き続け、彼を死に追いやった
あのリスクを自分が引き受けていればと思うし、この複雑だが解決可能な問題が解決され、必要とする人々に提供されることを心から願っている
それに、システムを保守管理する人がいなければ、多くの問題にぶつかった可能性が高い
現時点では、多くの時間と理解を投じる意思がなく、技術に慣れていない人が設定したり維持したりできるシステムではない
ほとんどの1型糖尿病患者にとって、費用を負担できるなら最良の予防策は今でも 持続血糖測定器 であり、低血糖アラートシステムがきちんと動作していることを確認し、意識を失った場合に備えて別の人がデータに接続され、その人側の低血糖アラートも設定しておくことだ
いつかこれが救急医療サービスとも接続されるとよいと思う
残念ながら多くの人にとっては、持続血糖測定器の費用や保険適用が最大の障壁だ
この部分が早く変わることを本当に願っている
出典：1型糖尿病患者の配偶者
この進展は本当に気に入っている
ここで主導権を握るのに、直接影響を受ける人たち以上に適した人がいるだろうか
彼らは金銭的なインセンティブのためではなく、文字どおり自分の命が危険にさらされているからこそ、誰よりもきちんと作る強い動機がある
もちろん大手企業はみな恐怖をあおるボタンを押すだろうが、彼ら自身も全員リコールを経験しており、時には何度も経験しているという単純な事実と合わせて見るべきだ
これを正しく成し遂げるのがどれほど難しいかを過小評価してはいけない
こうしたDIYソリューションを作った人たちは途方もない努力を注いでおり、おそらく同等の商用企業以上に注いでいるだろう
ただ長期的には、DIYムーブメントは押されていく気がする
競合相手には莫大なロビー力と資金があり、とくに機能が似てくれば、外部の人にはより安全な選択肢に見える
この進展を生んだ原動力は単純だった
部品はすべてそろっていたが、誰もクローズドループシステムを作って認証を受ける決断をしていなかったのだ
いまやその原動力はなくなり、今後の改善はずっと高いところにある果実になるだろう
それでも彼らが残って、業界に緊張感を与え続けてくれればいいと思う
とくに商業的な利害は常に利益を最大化しようとするが、これほど広く存在し、多くの人生に影響する病気では、そういう要素が入り込むべきではない
ついでに言うと、現代のインスリンポンプは芸術作品に近い
どう動いているのか知らず、技術が好きなら一度見てみることを勧める
私は2型糖尿病だが、全体的に血糖管理はかなり難しいほうだ
卵、肉、緑色野菜だけを食べていれば、週1回のTrulicityと毎日のBasaglar以外はあまり必要ない
それ以外を食べると、いくつもの食物不耐症の問題に加えて胃不全麻痺もあるので、食べたものの影響が早く出たり、遅く出たり、ものすごく遅く出たりする
20時間以上たってから来ることもあり、たいていはインスリンをより慎重に使い、その後の確認をより徹底しなければならない
文字どおりジェットコースターだ
それでも持続血糖測定器があれば、追跡はずっと楽になる
友人がAndroidAPSの自動化機能を見せてくれて、あっけにとられた
「このSSIDが見えたら自分はジムにいるので、基礎レートを20%下げる」といった具合だ
興味のある人向けのドキュメント: https://androidaps.readthedocs.io/en/latest/Usage/Automation...
ジムに着いた時点では、少なくとも1時間前から基礎レートを下げておくべきだったはずだ
だから何時間も滞在するのでなければ、あまり役に立たない
言及されている食事検出も同じように後手に回る
炭水化物を食べるときに人工膵臓システムへ知らせられない人には役立つが、食べる前に投与するのと比べられる結果ではない
補正機能も手間がかかりすぎると感じた
センサーのノイズ、センサーのオフセット、補正の間で適応しようとしているうちに、もう状況が変わっている
こうした機能は、非常に規則正しい生活ならもっと合うのだろうが、私はそうではない :-)
炭水化物のように一部を細かく管理しなければならないのは嫌だが、AndroidAPSが精神的負担をかなり減らし、運動や食事が毎日違う生活を可能にしてくれている点には感謝している
規制側の人たちに聞いてみたいが、IEC 62304のリスク管理の観点では、これはどう整合させるのだろうか
リンクを見ると、インスリンポンプに焦点を当てたワークフローという似た概念に見える
私の友人がこれを管理するiOSアプリのLoopを作り、このアプリは別の組織を通じてFDA承認を受けた
彼が最初に作っていたころ、私はOaklandの近くに住んでいたのだが、彼が自分自身だけでなく他の人たちのために成し遂げたことを本当に誇りに思う
技術で自分の問題を解決しようとする人たちは、ぜひ続けてほしい
いつかその取り組みが何千人、何百万人を助け、Natureに掲載されるかもしれない
ポンプだけを使うよりも、とてつもない改善だ
基礎設定を変えるだけでも、ポンプ本体のインターフェースよりアプリのほうがずっと簡単だ
iOSでOrangeLinkデバイスと一緒にLoopを使えば、もはやポンプのインターフェースは必要ない
https://loopkit.github.io/loopdocs/
今はTestFlightを使う新しいWebブラウザビルド方式があり、最新のXcodeが動く新しいMacは必要ない
Webビルドモードなら、スマートフォンだけでLoopアプリを更新することもできる
旅行中だったり、長いあいだMacにアクセスできないときに便利だ
Xcodeビルドの1年ではなく90日しか持続しないが、TestFlightで再ビルドするのは簡単だ
FDAは本質的に非常に保守的で、動きの遅い組織だ
実際に「医療」と呼ばれるものには、非常に高いエビデンス基準を設けている
サプリメントや、医療的主張をしていないふりをする機器とは違い、そういう領域ではFDAはおおむね手足を縛られている
FDA承認を得るには膨大な努力が必要だ
手続きをくぐり抜けるのは高くつくし、うんざりすることだ
新しい医療機器の承認は非常に難しい
「DIYコミュニティと業界は対立関係ではない」という言葉を本当に信じたいが、Medtronicと、私が使ったことのあるすべての持続血糖測定器は、新製品のたびにオープンソースのループ互換性を意図的に妨げているように見えるので、全員が同意しているわけではなさそうだ
Dexcomは協力的で、持続血糖測定器の中でも最も成功しているのだから、他社もその先例にならってApple Healthにデータを記録してもよさそうなものだ
ほとんどの企業は、自社データを握っていればいつか正体不明の収益につながると考えているが、結局そのデータで大したことはしない
膵臓がんは本当に恐ろしく感じる
いつか解決策が出てくることを願う
その診断を受けたら、ほとんど死亡宣告と同じだから
バイオニック膵臓は、もともとの膵臓に悪性腫瘍ができた場合にはまったく役に立たない
問題は、死亡宣告が下されるまで誰も膵臓がんに気づかないこと
たとえるなら、バイオニック膵臓を使うのは、家のほかの部分がすでに燃えているときに台所の火だけを消すようなもの
商用ベンダーもこの問題に本当に懸命に取り組んでいると断言できる
難しい部分は実は電力管理
食事の通知がなくても1型糖尿病をクローズドループで管理できる、非常に高度なアルゴリズムは確かにある
Google Scholarで「closed loop type 1」と検索するだけでよく、制御システムの研究者にとって非常に人気のある問題だ
ただし電力をかなり食う
大規模なモデル予測制御手法のための組み込み凸最適化ソルバーはタダではなく、特に5分ごとに走らせるとなるとそうだ
以前このDIYループシステムを使ってみたが、電力消費が激しかった
1日の半分を充電器につないでいても毎日充電が必要だった
しかも彼らがモデル予測制御のような特別なことをしているようにも見えなかった
バッテリーの問題で使うのをやめたし、実装も雑だった
基本的にはBashスクリプトの寄せ集めで、投与スケジューリングをOSであるArmbian Linuxに任せる構造だった
リアルタイムOSもウォッチドッグもなかった
ポンプでは電力管理が非常に重要だ
充電しなければ24時間も経たずにポンプが死ぬなら、患者体験にも影響するし、非常に危険になり得る
夜通しで止まればインスリンを受け取れず、翌朝にはかなり具合が悪くなるだろう
それでも、こうしたものが存在するのは良いことだ
技術を前に押し進め、現時点では1型糖尿病を「治療」する唯一の現実的な方法である機械的治療に人々を期待させるからだ
まだポンプを使う準備はできていないが、解決策の半分である持続血糖測定器を探している
保険なしで自己負担でも使える、安価な持続血糖測定器を勧められる糖尿病患者がいるか気になる
iPhone 13を使っている
コスパがいちばん良い製品を探していて、消耗品には毎月妥当な金額を払える
Abbott製品はより安いが欠点がある
糖尿病があるなら、どちらであっても、ないよりははるかに良い
保険がない場合、Dexcomはこうしたメールオーダーの販売業者経由で月260ドルほどかかるはず: https://rapidrxusa.com/products/dexcom-g6-sensors-3-pack
消費者として、価格が下がるようにいろいろ比較してみてほしい
2週間持つセンサー1個が60ユーロだった
他の人がどう言っているのかも気になる