Zu einem Diabetes Entreprenuer mit Fokus auf den geschlossenen Kreislauf

Treffen Sie Jennifer Schneider, eine orthopädische Chirurgin und Mutter einer heute noch jungen Tochter mit Typ-1-Diabetes.

Trotz ihrer sanften, bodenständigen Art ist sie auch eine leistungsstarke Silicon Valley-Unternehmerin, eine der Pioniere, die daran arbeitet, ein funktionelles künstliches Pankreas-System so schnell wie möglich auf den Markt zu bringen.

Ein Gastbeitrag von Jennifer Schneider

Es ist 2003, ich bin ein orthopädischer Chirurg mit einer 2-jährigen, und ich kann kaum über den Tisch greifen, um meine Patienten zu operieren, da ich 34 Wochen schwanger bin. Mein Ehemann Dain hat für jede Eventualität geplant. Das Leben wird noch chaotischer werden. Aber es wird mit der Ankunft unseres Sohnes noch besser werden.

Am Wochenende freut sich unsere Tochter Taylor über ihre neue Fähigkeit, aus einer Tasse zu trinken. Wie bei jeder neuen Fähigkeit ist es noch zu perfektionieren, so dass ich viel verschüttete Milch aufräume. Es ist nicht klar, wie viel sie eigentlich trinkt, aber sobald das Glas leer ist, fragt sie nach einem anderen.

Am Sonntagmorgen merke ich, dass ich auch nasse Windeln wechsle, viel. Ich bin besorgt. Ich rufe meine Mitbewohnerin an, die Kinderärztin ist, und sie bestätigt, dass Taylor sofort in die Notaufnahme gehen muss. Was als nächstes passierte, wird vielen von euch bei Typ 1 bekannt sein: Bluttests, Krankenhausaufenthalt, dann zu Hause völlig überwältigt von unvorhersehbaren und wild schwankenden Blutzuckerwerten, Kohlenhydraten und rund um die Uhr BG-Checks. Das ist auch bei meiner medizinischen Ausbildung kompliziert und unglaublich anstrengend.

In unserem Fall hatte Taylor so winzige Insulindosen, dass man nur mit einer Spritze das Insulin verdünnen konnte. Und nein, Sie können kein verdünntes Insulin aus der Apotheke bekommen, deshalb wurden wir angewiesen, unser eigenes Insulin zu mischen, indem wir Verdünnungsmittel und Humalog kombinieren. Die Dosierung von verdünntem Insulin ist noch ein weiterer Schritt in einem komplexen Prozess: Berechnen Sie zuerst die Dosis basierend auf Kohlenhydraten und BG; zweitens Umwandlung von Insulineinheiten in Einheitsmarkierungen auf der Spritze; Drittens mischen Sie es mit der richtigen Dosis von NPH. Dies erfordert eine ununterbrochene Konzentration, die schwer zu finden ist, wenn ein 2-jähriges Kind herumläuft und ein neues Baby auf dem Weg ist. Ich konnte nicht glauben, dass wir erwartet wurden, Blutzucker mit diesem unpräzisen und fehleranfälligen System für einen 2-Jährigen zu handhaben! Wir wechselten so schnell wie möglich zu einer Insulinpumpe.

Durch JDRF, Brave Buddies (eine Online-Gruppe lange vor Facebook) und (die neuere Support-Gruppe von Palo-Alto) CarbDM haben wir eine unglaubliche T1D-Community gefunden. Wir scherzten, dass T1D der beste Club war, dem wir nie beitreten wollten. Die

Jahre vergingen und trotz allem florierte Taylor - Schule, Sport, Freunde.Die erstaunliche T1D Community hat uns unterstützt und ich bin jeden Tag dankbar.

Als eine Mutter und ein Arzt habe ich die medizinische Literatur über Diabetes gelesen. Ich war besonders fasziniert von dem Versprechen einer geschlossenen Schleife, die auch als künstliche Bauchspeicheldrüse bekannt ist. Die Daten rund um den geschlossenen Regelkreis waren überzeugend. Selbst mit frühen, weniger genauen Sensoren zeigten kontrollierte klinische Studien, dass Algorithmen besonders nachts effektiv waren. Für mich war aber ebenso klar, dass die frühen Sensoren noch nicht zur Prime Time bereit waren. Unsere persönliche Erfahrung mit frühen Sensoren war eine sinnlose Übung. Die Ablesungen waren ungenau, der Kalibrierungsvorgang war mühsam und die große Nadel machte es miserabel, einzufügen. Damit der Regelkreis funktioniert, mussten die Sensoren verbessert werden.

Schneller Vorlauf bis Ende 2012. Der Dexcom G4 Platinum, ein genauer und zuverlässiger Sensor, wurde gerade genehmigt. Leider haben wir es auf die harte Tour gelernt. Taylor, jetzt 11 Jahre alt, war in den 60ern mit einem Blutzucker geweckt worden - nicht schrecklich, aber nicht tröstlich. Sie trank etwas Saft und begann sich für die Schule fertig zu machen, aber ich hatte die Intuition, dass etwas nicht stimmte. Ich habe sie genau beobachtet. Während sie sich die Haare bürstete, brach sie plötzlich mit einem Anfall zusammen. Es war beängstigend zu sehen. Nach einer Notaufnahme von Glucagon gingen wir ins Krankenhaus. Wir sind unglaublich glücklich, nahe Stanford Hospital zu leben und eine lange und enge Beziehung mit dem erstaunlichen Dr. Bruce Buckingham gehabt zu haben. Er war so freundlich, uns in der Notaufnahme zu treffen und sicherzustellen, dass es Taylor gut gehen würde.

Damals hat er den Dexcom G4 empfohlen.

Von dem Moment an, als wir anfingen, den G4 zu benutzen, haben sich unsere Leben verändert. Zum ersten Mal seit zehn Jahren hatten Dain und ich Ruhe. Aber so groß wie das war, warf es die Frage auf: Warum stand ich mitten in der Nacht noch auf, nur um Zahlen vom Sensor in die Pumpe einzugeben? Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Sensoren war stark angestiegen. Pumpentechnologie war solide. Die Closed-Loop-Algorithmen hatten zweifellos einen prinzipiellen Beweis erbracht. Wo war der geschlossene Kreis?

Ich habe diese Frage buchstäblich an alle gestellt, die ich getroffen habe: Akademiker, Industrievertreter, Befürworter von Diabetes und Förderkreise. Ich habe an Konferenzen teilgenommen. Die Closed-Loop-Forschung war voller Aktivitäten. Es schien an der Schwelle zu sein, aber nur in der akademischen Welt. Da traf ich Tom Peyser.

Tom ist der ehemalige Vizepräsident für Wissenschaft bei Dexcom. 2014 haben wir begonnen, uns regelmäßig zu treffen, um zu besprechen, wie die Kommerzialisierung eines geschlossenen Kreislaufs beschleunigt werden kann. Tom hatte den gesamten Körper der Closed-Loop-Literatur für eine Veröffentlichung in Die Annalen der New York Academy of Sciences überprüft. Wir kamen zu dem Schluss, dass es notwendig ist, die akademischen Algorithmen in ein kommerzielles Produkt zu übersetzen. Viele offene Fragen sind geblieben. Einige Beispiele sind: Wie kann man das kleine, aber potentiell gefährliche Risiko eines Sensorfehlers mindern, wie man in einem System mit geschlossenem Regelkreis beginnt und wie man zwischen einem offenen und einem geschlossenen Regelkreis wechselt?

Gemeinsam gründeten wir in Palo Alto die Firma AGC (Automated Glucose Control), die sich mit diesen Fragen befasste und mit Pumpenfirmen zusammenarbeiten wollte, um den Algorithmus in ihre Produkte zu integrieren.Tom hatte Dexcoms Beteiligung an Closed-Loop-Studien auf der ganzen Welt angeleitet und zahlreiche Studien aus erster Hand beobachtet. Während es viele exzellente akademische Gruppen gibt, hat Tom's Erfahrung, kombiniert mit seiner umfassenden Literaturrecherche, dazu geführt, dass er uns das Doyle Lab an der Universität von Kalifornien, Santa Barbara, empfohlen hat. Wir arbeiteten mit Frank Doyle, PhD und Eyal Dassau, PhD (im Bild) zusammen und lizensierten ihren neuesten Algorithmus.

Unser Team verfügte nun über Sensorexpertise, Benutzerperspektive und Algorithmenexpertise. Tom hat ein außergewöhnliches Verständnis des Sensors und spielte eine wichtige Rolle dabei, Dexcom dabei zu helfen, die Genauigkeit seiner CGM mit G4 Platinum und G4AP zu verbessern. Ich verstehe den beruflichen Druck auf Gesundheitsdienstleister: EMRs (elektronische Krankenakten); Einschränkungen in Bezug auf Dokumentation, Kodierung und Erstattung; große Patientengruppen mit unterschiedlichen Zielen, Erwartungen und Herausforderungen und sehr begrenzter Zeit pro Patient. Ich verstehe auch die vielen Facetten des Typ-1-Diabetes-Managements entlang des Kontinuums von Kleinkind bis Teenager Jahren. Dr. Doyle und Dr. Dassau sind weltbekannte Experten für Kontrolltheorie und Closed-Loop-Algorithmen. Erst letzten Monat wurde Dr. Doyle zum Dekan der Hochschule für Technik und Angewandte Wissenschaften in Harvard ernannt, wo er und sein Team weiterhin mit uns an der Vermarktung geschlossener Regelkreise arbeiten werden.

Der von uns lizenzierte Algorithmus verwendet die modellprädiktive Kontrolle (MPC) zur Automatisierung der Blutzuckerkontrolle. MPC ist eine Kontrolltheorie, die ursprünglich in chemischen Anlagen und Ölraffinerien eingesetzt wurde und seit den 1980er Jahren für komplexe technische Anwendungen in einer Vielzahl von Industrien verwendet wird. Es ist sicher. Es ist bewiesen. Und es passt zu dem größten Problem bei der Insulindosierung, nämlich, dass jetzt abgegebenes Insulin in Zukunft wirksam wird. Der Algorithmus bestimmt in Echtzeit den optimalen Insulin-Mikrobolus, so dass die vorhergesagte Glukose eine Stunde in der Zukunft liegt. Dieser Vorgang wird alle fünf Minuten 288 Mal am Tag wiederholt. Es erinnert mich an das Wayne-Gretzky-Zitat über Skaten dahin, wo der Puck hingeht, nicht wo er war.

Dr. Doyle hat den weltweit ersten MPC-Algorithmus für die Insulindosierung vor über 20 Jahren entwickelt und seitdem verbessert. Die aktuelle Version des Algorithmus befindet sich in einer klinischen Studie mit 30 Probanden. Ich hatte das Glück, die Studie kürzlich zu beobachten und war beeindruckt, dass der Algorithmus Insulin automatisch dosierte, um ein 65-Gramm-Nudelmehl abzudecken. Ich beobachtete, wie die Blutzuckermessung von etwa 100 mg / dl vor der Mahlzeit auf etwa 100 mg / dl nach der Mahlzeit zurückging, ohne dass der Benutzer etwas unternahm. Es dauerte ein paar Stunden, und der Höhepunkt lag bei 270 mg / dL, also war es nicht perfekt, aber es war ziemlich erstaunlich, zu beobachten, wie die BG-Spur ohne manuelles Bolus auf das Ziel zurückkam. Ich staunte über den Kontrast zu dem, was jetzt mit einem verpassten Mahlzeitenbolus passiert: 65 Gramm würden zu einer BG von 400 mg / dL führen.

Dieses Closed-Loop-Produkt der ersten Generation funktioniert in vielerlei Hinsicht ähnlich wie das aktuelle Pumpen- und Sensorsystem: Boli, Änderungen am Infusionsset und Fehlerbehebung.Aber es wird einen großen Unterschied geben: Blutzuckerkontrolle. Dieses System wird nächtliche Glukose automatisieren und den Benutzer während des Tages unterstützen. Wir sehen das System nicht als selbstfahrendes Auto - es ist nicht nur eingestellt und vergessen - sondern für die überwiegende Mehrheit der Benutzer wird dies eine bahnbrechende Änderung sein, die eine dramatisch engere Glukosekontrolle ohne Tiefs bietet.

Jahrzehntelange Forschung hat die Entwicklung von Komponenten eines geschlossenen Systems vorangetrieben: Algorithmen, Sensoren und Pumpen. Das Endprodukt muss alle drei Komponenten sorgfältig integrieren. Bei Mode AGC konzentrieren wir uns auf diese Integration und übersetzen Grundlagenforschung in ein Produkt. Der nächste Schritt ist für eine Pumpenfirma, dies über die Ziellinie zu bringen, und wenn dies geschieht, wird es ein Gewinn für die T1D-Gemeinschaft sein.

Wow, Jennifer, danke, dass du deine Vision und deine Pläne geteilt hast! Dies - neben den vielen anderen Anstrengungen der Branchenspieler Medtronic, Animas, OmniPod und Tandem - für Start-ups wie Bigfoot Biomedical und Type Zero Technologies gibt uns große Hoffnung auf ein Closed-Loop-System eher früher als später.

*** UPDATE Feb. 25, 2016: ***

Insulet hat angekündigt, dass Jennifers Startup Mode AGC in der Frühphase daran arbeitet, einen Algorithmus für die künstliche Pankreas OmniPod zu entwickeln, an dem derzeit gearbeitet wird klinische Versuche im Jahr 2016. Offizielle Pressemitteilung ist hier. Disclaimer

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