Dall’idea della prima “pompa” automatizzata per l’infusione di insulina nei pazienti con diabete di tipo I al moderno “pancreas artificiale”
Se Frederick Grant Banting - che nel 1923 ricevette il Premio Nobel per la scoperta dell’insulina - potesse tornare oggi in vita e continuare le sue ricerche, sarebbe di certo affascinato da quanto i progressi della tecnologia abbiano rivoluzionato la vita dei pazienti affetti dal diabete, la malattia cronica su cui i suoi studi hanno avuto un così straordinario impatto. E, se non fosse prematuramente scomparso in un incidente aereo nel 1941, forse Banting avrebbe fatto la conoscenza di Arnold Kadish che, negli anni Sessanta, mise a punto il primo rudimentale prototipo di microinfusore per il rilascio continuo di insulina. Fu quello il primo passo verso una strada oggi segnata dall’innovazione tecnologica che sta rendendo sempre più semplice la vita di milioni di diabetici in tutto il mondo.
I PRIMI SISTEMI DI EROGAZIONE AUTOMATICA DELL’INSULINA
È cosa nota che con le facili suggestioni si possano immaginare universi paralleli affascianti ma del tutto inconsistenti, mentre è la storia a srotolare la linea dei fatti che definiscono l’autentico progresso nei vari settori del sapere. In un articolo pubblicato su Nature Medicine Moshe Phillip, Aaron Kowalski e Tadej Battelino, tre endocrinologi e affermati ricercatori, hanno riassunto l’evoluzione della tecnica nel campo dei sistemi automatici di erogazione dell’insulina, partendo dal prototipo che, nel 1963, fu realizzato da Kadish: si trattava di un ingombrante zaino a spalla composto da un microinfusore collegato a un dispositivo di monitoraggio continuo del glucosio (CGM). A vederlo nelle fotografie ricorda vagamente gli “zaini protonici” degli acchiappafantasmi di un celebre film e per questo non fu accolto con entusiasmo dalla comunità dei pazienti, poco propensi a girare tutto il giorno con tutto quel peso sulle spalle. Tuttavia, l’idea era definita e occorreva solo “miniaturizzarla”. Una decina di anni più tardi, nel 1974, fu progettato il primo modello di “pancreas artificiale”, un sistema a circuito chiuso composto da una micropompa collegata a un dispositivo per il rilevamento del glucosio e un computer per il calcolo e la somministrazione della quantità di insulina da erogare. In quanto a ingombri non era molto più pratico del suo predecessore ma fu testato con successo in alcuni pazienti perciò alcune aziende pensarono di scommettere, separatamente, sui sistemi di controllo del glucosio o di somministrazione dell’insulina, con lo sviluppo di microinfusori sottocutanei.
MICROINFUSORI AUTOMATIZZATI
Rispetto ai dispositivi iniettabili, il vantaggio dei microinfusori consiste nell’erogare l’insulina in modo continuo e senza sbalzi, evitando picchi ipo- o iperglicemici ai pazienti. La somministrazione avviene per via sottocutanea tramite una pompa che infonde una quantità precedentemente impostata o una dose suppletiva al momento dei pasti sicché per ventiquattro ore al giorno il livello di glucosio nel sangue rimane entro gli intervalli di normalità. Nel 1999 la Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha concesso il via libera alla commercializzazione del primo dispositivo per il monitoraggio continuo del glucosio che, come si legge nell’articolo pubblicato su Nature Medicine, “eseguiva una lettura del livello del glucosio ogni 5 minuti, per un totale di circa 288 letture al giorno”.
Negli ultimi venticinque anni sono sbarcati sul mercato diversi modelli, frutto di un’evoluzione tecnologica esponenziale: le dimensioni sono andate riducendosi sino a raggiungere quelle di uno smartphone, i sistemi si sono dotati di sensori per la lettura dei livello di glucosio e altri sono stati integrati con allarmi che scattano quando i livelli sono troppo bassi o alti. Tutti hanno profondamente cambiato la vita delle persone con diabete di tipo I, che devono regolarmente effettuare numerose iniezioni di insulina ogni giorno, riducendo la frequenza dei picchi ipoglicemici e i livelli di emoglobina glicosilata. Ma hanno portato beneficio anche ai pazienti con diabete di tipo II che sviluppano insulino-resistenza e faticano a mantenere un buon controllo glicemico, permettendo loro di governare meglio i livelli di glicemia in prossimità dei pasti o durante la notte (uno dei momenti di maggior rischio di ipoglicemia).
VERSO I SITEMI DI INFUSIONE CONTINUA E CONTROLLATA
Al principio del nuovo millennio l’obiettivo di scienziati e medici divenne quello di riunire la precisione dei sistemi di lettura del glucosio con quelli di infusione controllata dell’insulina, producendo un “circuito chiuso”, dinamico e preciso. Un autentico “pancreas artificiale” capace di infondere l’insulina in quantità tali da mantenere periodicamente controllato il livello di glucosio ogni ora del giorno, persino durante i pasti. Tra le aziende che si sono impegnate in questo settore c’è Medtronic (che ha ricevuto il Prix Galien Italia 2021 nell’ambito della medicina digitale per il diabete) che ha lanciato sul mercato una delle prime versioni di microinfusore di insulina integrato con un glucometro continuo: il costante dialogo tra i due sistemi riusciva a evitare i pericolosi cali di glicemia di cui rischiavano di soffrire i pazienti, alleggerendo in maniera notevole il carico di stress prodotto dalla loro malattia.
I primi studi su tale tecnologia sono stati condotti su bambini, adolescenti e adulti affetti da diabete di tipo I e hanno confermato le capacità di controllo della glicemia, specialmente durante la notte (i livelli di glucosio rimanevano più stabilmente all’interno dell’intervallo di sicurezza di 70-140 mg/dL). Nell’ultimo decennio la tecnologia ha consentito di far crescere ulteriormente l’efficacia e la funzionalità di questi sistemi che si sono dotati di algoritmi via via più precisi per il calcolo e l’erogazione automatica dell’insulina, senza bisogno di alcun tipo di intervento da parte dei pazienti (che in alcune delle prime versioni dovevano calcolare la quota di carboidrati assunti e inserirla nel sistema affinché questo rilasciasse la dose giusta di insulina). Agli iniziali studi condotti su pazienti con diabete di tipo I si sono sommati quelli sui pazienti con diabete di tipo II, confermando la qualità e l’adattabilità delle nuove tecnologie.
Gli avanzamenti della ricerca scientifica (con le nuove formulazioni di insulina a rilascio lento che riducono la necessità di iniezioni giornaliere nei pazienti con diabete di tipo II) e informatica (grazie agli algoritmi basati sull’intelligenza artificiale che migliorano l’erogazione dell’insulina nei sistemi a circuito chiuso) sono solo due esempi che testimoniano il cambiamento radicale nella vita quotidiana dei pazienti - anche giovani. Sono passati sessant’anni dai primi prototipi di pancreas artificiale e se Arnold Kadish oggi fosse qui e potesse tener in mano uno dei più sofisticati esemplari di pancreas artificiale forse non ne sarebbe sorpreso perché probabilmente nella sua visione era quello il prodotto da realizzare.
