Ein weiterer Schritt zum autonomen künstlichen Pankreas: Pilotstudie mit selbstlernendem System erfolgreich

Nadine Eckert

Interessenkonflikte

1. März 2017

Ein bionisches Pankreas – ein Closed-Loop-System aus Insulin- und Glukagonpumpe sowie kontinuierlichem Glukosemonitoring (CGM) – hat in einer Pilotstudie den Blutzucker von Patienten mit Typ-1-Diabetes besser eingestellt als eine konventionelle oder CGM-unterstützte Pumpentherapie. Das Besondere an dem System: Das bionische Pankreas werde nur mit dem Körpergewicht des Patienten initialisiert, weitere Eingaben seien nicht notwendig, wie Erstautor Dr. Firas H. El-Khatib vom Department of Biomedical Engineering der Boston University und seine Kollegen im Fachjournal Lancet berichten [1].

Dr. Bernhard Gehr

„Die Studie ist ein weiterer Schritt in Richtung eines wirklich autonomen künstlichen Pankreas“, kommentiert Dr. Bernhard Gehr, der Mitglied im Beirat der Arbeitsgruppe Diabetes & Technologie der Deutschen Diabetes Gesellschaft ist. „Neu an der Arbeit ist der selbstlernende Algorithmus, der außer dem Körpergewicht des Patienten keine weiteren Informationen benötigt. Bisher war es kaum vorstellbar, dass ein Diabetes so behandelt werden kann. Doch das System lernt ab der ersten Stunde ständig dazu und erreicht so schon am ersten Tag Ergebnisse, die fast so gut sind wie über den Rest der Laufzeit.“

An der Crossover-Studie der von Prof. Dr. Edward Damiano gegründeten Arbeitsgruppe nahmen 43 Typ-1-Diabetiker teil, Campusmitarbeiter der 4 teilnehmenden universitären Studienzentren, die nicht mehr als 30 Minuten Fahrzeit entfernt wohnten. Sie wurden randomisiert mit dem bihormonalen bionischen Pankreas, das von der Firma Betabionics entwickelt wird, ausgestattet oder führten ihre bisherige Therapie – Insulinpumpentherapie mit oder ohne CGM – fort. Nach 11 Tagen wechselten sie die Gruppe.

Bessere Blutzuckerwerte, weniger Hypoglykämien

In der Zeit, in der die Teilnehmer das bionische Pankreas trugen, lag die durchschnittliche Blutzuckerkonzentration bei 140,54 mg/dl (7,8 mmol/l), im Vergleichszeitraum mit Pumpentherapie bei 162,16 mg/dl (9,0 mmol/l). Der Unterschied war statistisch signifikant.

Auch die Zeit mit Blutzuckerkonzentrationen unter 59,46 mg/dl (3,3 mmol/l) – der zweite primäre Endpunkt der Studie – unterschied sich signifikant: Mit bionischem Pankreas befanden sich die Teilnehmer 0,6% der Zeit unter 59,46 mg/dl (3,3 mmol/l), mit Pumptherapie waren es 1,9%.

„Eine wichtige Größe ist zudem die Zeit, die Patienten mit einer bestimmten Therapie im Blutzuckerziel-Bereich von 70 bis180 mg/dl verbringen“, berichtet Gehr, der am Diabetes- und Stoffwechselzentrum der m&i-Fachklinik Bad Heilbrunn als Funktionsoberarzt tätig ist. „Dies war mit bionischem Pankreas 95% der Zeit der Fall. Das ist ein wirklich hervorragender Wert, denn schon die 78% in der Vergleichsgruppe sind nicht schlecht. Der Unterschied von 3,8 Stunden am Tag ist klinisch ein absolut relevanter Fortschritt.“

 
Die Studie ist ein weiterer Schritt in Richtung eines wirklich autonomen künstlichen Pankreas. Dr. Bernhard Gehr
 

Ähnlich sah es bei den Hypoglykämien aus: „Während die Vergleichsgruppe im Schnitt 65 Minuten am Tag einen Blutzucker unter 70 mg/dl hatte, waren es in der Gruppe mit bionischem Pankreas nur 26 Minuten, weniger als die Hälfte, ein beeindruckender Fortschritt“, betont Gehr.

Essen, Trinken, Sport – keine Einschränkungen

Diese guten Ergebnisse wurden erreicht – und das sei für Studien zum künstlichen Pankreas ungewöhnlich, wie Gehr betont – obwohl die Patienten so gut wie keine Vorgaben hinsichtlich Essen, Trinken und Sport hatten. Sie sollten nur nicht zu viel Alkohol trinken. Sie mussten auch keine Broteinheiten zählen und eingeben, wurden nur gebeten, dem System Mahlzeiten anzukündigen und anzugeben, ob diese normal groß bzw. größer oder kleiner als üblich ausfällt. Aber ein Zwang dies zu tun, bestand nicht.

„Erstaunlicherweise ergab die Auswertung, dass es keinen Unterschied machte, ob die Patienten diese Eingaben machten oder nicht. Der Algorithmus funktioniert auch ohne diese Informationen, was nur möglich ist, da es sich um ein bihormonales System handelt. Mit einem System, das nur s.c. Insulin verabreicht, wäre das heute noch nicht möglich“, so Gehr.

 
Neu an der Arbeit ist der selbstlernende Algorithmus, der außer dem Körpergewicht des Patienten keine weiteren Informationen benötigt. Dr. Bernhard Gehr
 

Besonders geeignet für technisch Ungeübte?

Gehr, der selbst an der Entwicklung eines Schulungsprogramms für CGM-Nutzer beteiligt war, macht auf einen weiteren Punkt aufmerksam: Im Vergleichszeitraum setzten die Patienten ihre bisherige Therapie fort, die Vergleichsgruppe bestand deshalb aus Pumpenpatienten mit CGM (60%) und ohne CGM (40%). „Es wäre zu erwarten, dass Pumpenpatienten mit CGM eine bessere Einstellung haben, weniger Hypoglykämien, mehr Zeit im Zielbereich, aber paradoxerweise unterschieden die beiden Patientengruppen sich nicht“, betont Gehr.

„Für mich bedeutet dies, dass die Patienten mit ihrem CGM-System nicht sinnvoll umgehen konnten. Eine strukturierte Schulung z.B. zur Interpretation der CGM-Daten, ist in den USA noch nicht üblich. Möglicherweise ist aber – wie auch die Autoren der Studie schreiben – ein solches bionisches Pankreas, in das der Patient selbst kaum Daten eingeben muss, eben genau für diese Patienten, die im Umgang mit fortschrittlicher Diabetestechnologie nicht so firm sind, besonders gut geeignet.“

Künftig Systeme mit einem oder 2 Hormonen?

Auf dem Weg zum künstlichen Pankreas findet im Moment eine Parallelentwicklung bei den Closed-Loop-Systemen statt: das bionische Pankreas, das sowohl Insulin als auch seinen Gegenspieler Glukagon verabreicht, und Systeme, die nur mit Insulin arbeiten. „Es ist davon auszugehen, dass beide Systeme in einigen Jahren zur Marktreife kommen werden“, sagt Gehr, „wobei das Insulinsystem wesentlich unkomplizierter ist.“

Das bionische Pankreas besteht momentan noch aus 2 Pumpen, eine für Insulin, eine für Glukagon, bei der Glukagonpumpe müssen Ampulle und Kathetersystem täglich gewechselt werden. Hinzu kommen der CGM-Sensor und ein Handy, auf dem der Algorithmus läuft und an das alle Elemente des Systems Daten senden. „Entsprechend gab es immer wieder technische Probleme“, so Gehr. Im Schnitt hatte das System jeden Tag eine Stunde lang Konnektivitätsprobleme.

„Mit der Weiterentwicklung des bionischen Pankreas werden diese Probleme wahrscheinlich weniger werden“, so Gehr. „Solche Studiensysteme sind nicht für den Alltagsgebrauch gedacht.“ Letztlich sollen einmal alle Komponenten des Systems in einem handlichen Gerät untergebracht werden, schreiben El-Khatib und seine Kollegen.

 
Der Unterschied von 3,8 Stunden am Tag (im Blutzuckerzielbereich) ist klinisch ein absolut relevanter Fortschritt. Dr. Bernhard Gehr
 

Die Autoren berichten weiter, dass die Therapie mit dem bionischen Pankreas mit verstärkter Übelkeit assoziiert war. „Übelkeit ist eine bekannte Nebenwirkung von Glukagon“, sagt Gehr. „In der Zeit mit bionischem Pankreas berichtete immerhin die Hälfte der Patienten von Übelkeit, im Vergleichszeitraum war es nur ein Viertel davon.“ Schwere oder unerwartete Nebenwirkungen seien während der Anwendung des bionischen Pankreas aber nicht aufgetreten, wie die Autoren anmerken.

Große Auswahl an Therapieoptionen

Gehr geht davon aus, dass in Zukunft viele Therapieoptionen parallel zur Verfügung stehen werden: „Es wird – in 5 oder 10 Jahren – Patienten geben, die ein Closed-Loop-System mit einem oder 2 Hormonen verwenden. Daneben werden aber auch weiter Patienten existieren, die ihren Diabetes mit Blutzuckermessungen und Spritzen- oder Insulinpumpentherapie gut kontrollieren können.“

Vor allem im Bereich der Therapie des Typ-1-Diabetes werde die Blutzuckermessung in den nächsten Jahren weitgehend abgelöst von Verfahren zur Gewebezuckermessung (Flash Glucose Monitoring (FGM) /CGM). Die Nutzung von CGM-Systemen nehme momentan rasant zu, da diese inzwischen auch vermehrt von den Krankenkassen übernommen werden. Außerdem werden in den nächsten Jahren immer mehr Pumpen auf den Markt kommen, die einzelne Closed-Loop-Elemente enthalten, die etwa den Blutzucker über Nacht automatisch regulieren können.

„Die Kunst wird dann sein, die Patienten mit dem zu versorgen, was sie brauchen und auch wollen – und was die Krankenkassen bezahlen. Die Studienergebnisse zu den Systemen sind alle ganz hervorragend, aber wie die Indikationen für die Systeme aussehen werden, bleibt abzuwarten.“



REFERENZEN:

1. El-Khatib FH, et al: Lancet 2017;389(10067):369–80

 

Kommentar

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