Scienza e ricerca

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Un pancreas artificiale antidiabete

29 ottobre 2014

“La sperimentazione clinica in corso a Padova, che avrà termine alla fine di ottobre, sta dando risultati molto positivi e i pazienti esprimono soddisfazione. Tuttavia, sarà necessario attendere che anche ad Amsterdam e a Montpellier vengano conclusi i trial clinici per fare un bilancio complessivo”. Claudio Cobelli, docente di bioingegneria all’università di Padova, è molto fiducioso quando parla di pancreas artificiale nel trattamento del diabete, al punto da supporne una commercializzazione entro i prossimi cinque, dieci anni se anche la prossima sperimentazione darà risultati altrettanto positivi. Gli studi si inseriscono nell’ambito del progetto quadriennale AP@home (Artificial Pancreas at home), iniziato nel 2010, che vede coinvolti 12 partner europei in sette Paesi. Le ricerche nel settore, tuttavia, iniziano almeno quattro anni prima e ricevono finanziamenti anche dal National Institutes of Health e dalla Juvenile Diabetes Research Foundation. 

La forma più comune è il diabete di tipo 2 che colpisce prevalentemente gli anziani: il pancreas produce poca insulina, l’ormone che regola i livelli di glucosio nel sangue, oppure le cellule dell’organismo non sono in grado di utilizzarla. 

Il diabete di tipo 1, la forma più grave, è invece una patologia cronica autoimmune che si sviluppa soprattutto durante l’infanzia e l’adolescenza. Curabile ma non guaribile. In questo caso le cellule che producono insulina vengono riconosciute come estranee dal sistema immunitario che le distrugge. Per sopravvivere, dunque, è necessario somministrare l’insulina dall’esterno

Il pancreas artificiale è un metodo innovativo per gestire la malattia, il diabete di tipo 1 in particolare. Non si tratta di trapianto, come qualcuno potrebbe pensare, ma di un sistema che somministra l’insulina in maniera automatica, senza alcun intervento da parte del paziente. Una possibilità, dunque, che potrebbe cambiare la vita a molti. Stando ai dati dell’Organizzazione mondiale della sanità sono 347 milioni le persone al mondo che soffrono di diabete. In Italia, secondo un’indagine Istat, nel 2011 poco meno di tre milioni di persone si dichiarano affette dalla malattia, con una maggiore diffusione al sud. Tra il 2000 e il 2011 a livello nazionale il tasso di prevalenza standardizzato per età si dimostra in lieve aumento, passando dal 3,9% al 4,6%. 

“Nella persona sana – sottolinea la diabetologa Daniela Bruttomesso che, con il team di Angelo Avogaro del dipartimento di medicina dell’università di Padova, ha preso parte al progetto – i livelli di glucosio, pur mostrando delle oscillazioni in risposta al pasto, allo svolgimento di attività fisica o ad altri fattori, vengono mantenuti all’interno di un range ristretto. Nel soggetto affetto da diabete di tipo 1 queste oscillazioni possono essere molto ampie, con picchi iperglicemici soprattutto dopo il pranzo e frequenti ipoglicemie spesso notturne che causano ansia e stress e peggiorano la qualità di vita del paziente”. L’ipoglicemia può portare a convulsioni e perdita di coscienza, può addirittura rendere necessario il ricovero ospedaliero, pesando in questo modo anche sul sistema sanitario nazionale. Oltre che incidere sulla produttività se l’episodio avviene di notte. A ciò si aggiunga il rischio di complicanze che possono compromettere gli occhi, i reni, il sistema cardiovascolare.

Le decisioni che deve assumere chi è affetto dalla malattia sono quindi molteplici: dalla quantità di insulina da iniettarsi prima del pasto, alla gestione delle ipoglicemie che seguono una intensa attività fisica. Ma anche la malattia, lo stress, la vacanza, il riposo implicano scelte terapeutiche. “Non è facile – sottolinea un paziente – doversi confrontare con il diabete costantemente, ripetutamente, incessantemente”.

Le premesse che hanno consentito in tempi recenti lo sviluppo del pancreas artificiale sono state poste alla fine degli anni Settanta del Novecento  con lo studio di un sensore sottocutaneo per la lettura della glicemia in tempo reale al posto del tradizionale “pungidito” e di un microinfusore che iniettava l’insulina. Un metodo che viene via via perfezionato e consente a un numero sempre maggiore di pazienti di usufruirne a partire dagli anni Novanta. Sebbene in questo caso sia ancora il paziente a decidere la dose di insulina, si tratta ad oggi della migliore terapia per diabete di tipo 1, poiché fornisce molte più informazioni sull’andamento glicemico e allerta il paziente su eventuali ipoglicemie o iperglicemie. 

È a partire dalla metà degli anni 2000, tuttavia, che si compie il balzo in avanti e si inizia a lavorare a un sistema automatico in grado di regolare la somministrazione dell’insulina indipendentemente dall’intervento del paziente.  

Al sensore e al microinfusore viene aggiunto un terzo elemento, un algoritmo matematico di controllo che stabilisce la dose di insulina da iniettare senza alcun tipo di valutazione da parte del malato. Nella prima delle soluzioni adottate l’algoritmo era implementato in un computer portatile collegato ai sensori attraverso dei cavi. Uno strumento ingombrante, dunque, per pensare di utilizzarlo fuori dal contesto sanitario, sebbene gli studi condotti in ospedale ne dimostrassero l’efficacia. È stata rilevata infatti una riduzione di ben cinque volte degli episodi di ipoglicemia, con un netto  miglioramento della qualità di vita del malato. I primi esperimenti sul paziente, in clinica, vengono condotti a partire dal 2008, all’università di Padova e all’university of Virginia, e fino al 2012 sono stati poi più di 150 i soggetti trattati con il nuovo pancreas artificiale nelle diversi sedi partner dei tre progetti di ricerca internazionale.  

Ciò che ha dato una significativa accelerazione alla possibilità di utilizzare il pancreas artificiale nella vita di tutti i giorni è l’aver inserito l’algoritmo di controllo in un telefono cellulare in grado di comunicare via bluetooth (senza cavi dunque) con il sensore e il microinfusore. Nel 2011 inizia la sperimentazione fuori dalle strutture sanitarie, per un massimo di cinque giorni. Quella che si concluderà alla fine di ottobre 2014, della durata di due mesi e attualmente in corso oltre che a Padova a Montpellier e ad Amsterdam, è la sperimentazione più lunga finora condotta a domicilio. Un arco temporale che potrebbe essere ulteriormente esteso a 6-12 mesi in un prossimo studio.   

Va detto che al test sull’uomo si è arrivati senza alcuna sperimentazione sull’animale. L’università di Padova in collaborazione con l’university of Virginia ha infatti messo a punto un simulatore, approvato nel 2008 dalla Food and Drug Administration, pensato esclusivamente per lo studio della terapia del diabete come sostituto di esperimenti pre-clinici sul cane o sul maiale. Si tratta di un modello matematico in grado di descrivere il metabolismo del glucosio e dell’insulina tenendo conto della variabilità della risposta individuale. Nella sua versione attuale lo strumento è utile per simulazioni di breve durata, di qualche giorno, mentre ora il gruppo di bioingegneria sta studiando soluzioni che consentano simulazioni anche di qualche mese. 

Anche il sensore attualmente in uso sta per essere superato dal sensore “smart”, disponibile a partire dal 2015 e in grado di ridurre il margine di errore nella misurazione dell’andamento glicemico dal 13% al 9%. La ricerca continua.

Monica Panetto