1型糖尿病(T1D)管理需要不断的警惕:血糖监测、胰岛素剂量和饮食调整。 人工胰岛素(AP)——一个自动化胰岛素施放系统 — — 有望通过模仿胰岛素功能来减轻这一负担。 然而,虽然AP系统在高收入国家改变了护理,但其复杂性和成本在很大程度上排除了150万生活在中低收入国家的T1D患者。 文章审查了AP技术的成分、在资源有限的环境中采用该技术的独特障碍以及在全世界普及闭路疗法的有希望的机会。

人工合成物的关键成分

人工胰腺融合了三个基本要素:连续葡萄糖监测器(CGM ) 、 胰岛素泵和控制算法。 CGM每1至5分钟对间质葡萄糖进行测量,无线地将数据传输到算法,算出最佳胰岛素剂量并命令泵提供。 现代混合闭路系统仍然需要用户餐点通知和偶尔校准,但完全自动化的双激素系统(既包括胰岛素,也包括葡萄糖蛋白)正在接受调查。 算法 — — 通常比例化的衍生或模型预测控制 — — 必须把葡萄糖保持在70-180毫克/升的目标范围内,同时将低血糖和高血糖都降到最低。

美德力克迷你780G、Tandem Control-IQ和Omnipod 5等商业系统在时间上比常规泵疗法持续改善10-15个百分点,HbA1c和严重低血压都有所下降。 然而,它们都依赖于专利性CGM、泵和算法,其前期成本超过5 000-10 000美元,以及传感器和注入剂的每月供应量增加了数百美元。 它们也需要稳定的电力、用于更新和远程监测的互联网连接、以及培训和排除麻烦的专业临床医生。 这些先决条件使得它们几乎不可能在电力不可靠、互联网稀缺和内分泌学家很少的情况下部署。

低资源设置中的独特挑战

基础设施和不可靠的电力不足

最基本的障碍是缺乏可靠的电力。 胰岛素泵和CGM接收器是电池动力的;它们需要定期充电或电池更换。 在撒哈拉以南非洲,不到50%的家庭有电,即使有电,电压波动也会损坏电子。 云基数据共享、软件更新和远程医疗访问 — — 启动和维持AP疗法的关键 — — 需要稳定的互联网,而这种网络往往不整或不存在。 夜间停电可能导致泵故障、胰岛素投放缺失和糖尿病细胞酸化。 没有这些基础,AP系统就无法安全运行或持续一段时间。 例如,卢旺达农村的一个试点项目在多次中断电损坏泵公司软件后,使用经过修改的闭路系统不得不暂停运行。

禁止高成本

即使存在基础设施,AP技术的成本也是令人望而却步的。 在美国,前期系统价格从5,000美元到15,000美元不等,每月的传感器和泵供应成本为300-600美元。 在低收入国家,人均年卫生支出往往低于100美元,这些数字完全无法达到。 例如,胰岛素获取计划已经为几个非洲国家确保了胰岛素价格的降低;可以探索一个类似的CGM传感器和泵机制。

专业保健提供者严重短缺

人工胰腺系统需要内分泌学家或经认证的糖尿病教育者进行培训和监督,他们理解泵疗法、CGM解释和算法调整。 然而,许多资源匮乏的国家每百万人中只有不到一名内分泌学家。 糖尿病护理通常由普通医生、护士或接触泵技术最少的临床官员管理。 这种短缺造成了恶性循环:没有本地专业知识,AP研究无法进行,没有研究,专业知识也永远不会发展。 2022年在东非的一项调查发现,只有3%的糖尿病诊所提供胰岛素泵疗法,没有哪个诊所拥有闭锁闭锁系统。 与受过训练的社区卫生工作者(CHWs)和护士指导的模型进行任务共享,在远程专家监督下,可以帮助弥补这一差距,但必须建立严格的安全规程。

文化、教育和语言障碍

即使解决了基础设施和费用问题,文化观念和低健康素养也阻碍了收养。 在一些社区,穿戴显眼的医疗器械可能会受到污名化,或者相信机器可以提供维持生命的激素,可能会遇到怀疑。 患者可能缺乏操作该系统的教育背景、对警报作出反应或识别泵故障的早期迹象。语言障碍使用户界面和教育材料的翻译复杂化。 此外,糖尿病有时被视为一种“富人疾病 ” , 或被归咎于超自然原因,使人们无法寻求高级护理。 这些社会文化因素必须通过社区参与、文化教育以及地方领导人的参与来解决。 例如,马拉维的一个项目是用当地语言共同设计的示范性教学手册,并使用乡村卫生志愿者来展示设备的使用率,结果导致保留率更高。

监管和供应链

监管审批途径各国不同,许多资源匮乏的国家缺乏审查新型AP系统的基础设施。 即使批准后,消耗品的脆弱供应链——传感器、储能库、电池——也构成重大风险。边境延误、胰岛素冷链储存不足以及假产品十分常见。 需要稳定、不间断地供应设备的研究工作面临大量消耗和数据损失。在印度进行的AP试验推迟了六个月,因为海关持有CGM传感器,而那些在分发时已经到期的传感器。 建立区域监管协调(例如通过非洲医药局)和加强地方供应链对于研究和最终扩大规模都至关重要。

创新机会和影响

低成本、简化系统设计

研究人员可以设计一些专门设计的解决方案,在保持安全和功效的同时缩小功能,包括使用低成本的脱脂胶体监测器,而不是CGM(虽然频率降低),开发使用最小电子的补丁泵,或创建在重用智能手机上运行的开源算法。OpenAPS和Loop社区已经证明,从现成组件中可以用现成的自闭式胶体系统来建造成本的一小部分。为当地的制造和监管环境调整这些方法可以大大降低壁垒。 Tidepool Loop倡议旨在创建一个FDA-清晰的互通性闭式闭式胶管系统,减少对单窗生态系统的依赖。对于低资源环境,简化系统可以使用可再使用的智能手机应用程序作为算法,蓝牙在苏林笔中使用而不用泵,以及一个成本低廉的CGM,持续两周,每年500美元以下的每住院费用。

利用移动技术

在许多低资源环境下,即使是其他基础设施薄弱的情况下,手机普及率也超过了80%。智能手机可以作为AP系统的算法中心,通过应用处理CGM数据,在蓝牙上用泵通信,并在互联网可用时将信息上传到云端服务器。这降低了硬件成本,并允许对空中算法进行更新。 糖尿病患者Reimagined:通过移动(DREAM)协作增强访问能力等多个研究小组正在探索非洲和南亚的智能手机闭路系统。即使是基本的功能手机也能支持基于SMS的糖检取提醒、胰岛素剂量以及设备警报。 在乌干达,一个2023年的试点利用每日短消息来改进对CGM穿戴的遵守,参与者报告高满意度和焦虑度。 移动技术还促进了医疗工作者的远程监测,以便在出现问题时能够提前干预。

社区护理模式

鉴于缺乏专家,成功的AP研究和部署必须依靠社区保健工作者(CHWs)和任务分担。 CHW可以接受培训,协助设备启动、故障排除和在远程医学内分泌学家的远程监督下持续提供支持。 2022年在肯尼亚进行的试点研究表明,护士主导的胰岛素泵疗法培训是可行的,也是可以接受的,尽管需要更多安全结果数据。将AP技术纳入现有的艾滋病毒或高血压慢性病管理方案——这些方案已经建立了医疗网络、供应链和社区信任——可以加快采用。 NCD联盟已经制定了将糖尿病护理纳入低收入国家初级保健系统的框架;这些技术可以通过增加特定设备模块和规程来适应闭锁式技术。

全球研究协作与开放科学

没有一个机构或国家能够单独解决AP公平问题。 在美国/欧洲学术中心与非洲、东南亚和拉丁美洲机构之间的国际伙伴关系 — — 汇集了专门知识、资金和数据。 JDRF的人工泛美项目催化了全球研究,但需要针对低资源环境的更集中的举措。开放源码算法(如OpenAPS、Loop)、共享临床协议和集中不良事件报告系统可以减少重复并加快学习。 与地方卫生部和世界卫生组织[等组织的合作有助于使研究与人口健康需求相一致。例如,“人人共享”联合会将来自12个国家的研究人员联合起来,开发一个专门为资源有限环境设计的开放源码、低成本的闭路平台。 此类合作还有助于能力建设、培训当地临床试验操作和装置维护方面的调查人员。

适应性临床试验设计

传统的对AP系统随机控制的试验需要广泛的基础设施、频繁的门诊访问和高数据质量,在低资源环境下可能不切实际。其他设计——实用的集群随机试验、强化的尖端设计或一号研究——可以产生可操作的证据,但资源较少。通过移动应用程序和定期电话访谈收集现实世界的数据可以补充亲自访问。管理机构越来越多地接受设计良好的现实世界研究提供的证据,这可以打开更快、更低成本的核准途径。 FDA的Real-World Invience Program提供了一个框架,低收入国家的国家监管机构可以采用。此外,使用拜斯统计方法可以允许较小的样本规模和适应性分配,同时降低研究成本,同时保持有效性。

未来方向和关键考虑

负担得起的CGM和泵技术

开发成本低、工厂校准的传感器的工作正在进行,这些传感器持续两周或更长时间,不需要指棒校准;一些创业企业正在研制微需求阵列式CGM原型,每传感器可制造10美元以下;同样,装有一次性、预装弹匣和最小电子设备的胰岛素泵可降低泵价200美元;政府和慈善组织可谈判大宗采购协议或发布招标,鼓励制造商进入这些市场;全球艾滋病/艾滋病毒药品基金[模式——在这种模式下,集中采购和价格谈判降低了抗逆转录病毒药物的成本——可作为补贴AP消耗品的模板;此外,在区域中心(例如肯尼亚或印度)当地生产传感器和泵可降低进口关税和供应链的脆弱性。

政策和宣传

光是研究是不够的;需要改变政策以确保获得这些药物。 其中包括将AP设备列入世卫组织基本药物清单(其中已经包括胰岛素和一些CGM成分 ) , 降低电子和医疗设备的关税,以及建立跟踪结果的国家糖尿病登记。 国际糖尿病联合会等宣传团体和当地患者组织可以提高认识,游说卫生部和国际捐助方提供资金。 必须将医护人员培训方案纳入医疗和护理课程,并更新远程医疗条例,以便提供跨境设备支持和远程处方。 2023年,世卫组织的全球糖尿病协议认识到需要负担得起的糖尿病技术,并表明能够推动具体行动的政治势头。 研究人员和临床医生应当参与这些政策进程,以确保AP技术成为优先。

道德考虑与公平

在资源低的环境下进行研究会引起关于知情同意、数据共享和建立“双层”系统的风险的伦理问题,而这种系统只能是富裕的利益。 研究人员必须从一开始就让当地社区参与进来,确保研究的设计具有文化敏感性,参与者有真正的机构。 任何成功的AP解决方案都必须有一个涵盖维护、供应连续性和最终向当地生产者转移生产能力的可持续性计划。 没有这些保障,即使是善意的研究也无意中会扩大健康差距。 自然医学[ 中的一篇意见认为,公平应该是AP试验中的首要终点,而不是事后。 研究人员还应该确保参与者在试验结束后能够获得技术,最好是通过政府或捐助方资助的方案。 与当地道德审查委员会和社区咨询委员会的伙伴关系可以帮助解决这些复杂的问题。

实现人人负担得起的、强健的人工胰腺治疗的道路很长,但潜在影响是巨大的。 通过认识和应对资源低环境的具体挑战 — — 通过抓住节俭创新、移动整合和全球合作的机会 — — 糖尿病社区可以确保闭锁疗法成为许多人,而不仅仅是少数人的现实选择。 今天在这些环境下进行的研究不仅将改善当地成果,而且还将产生更能使各地的AP系统具有复原力、成本效益和用户友好的洞察力。 现在,采取行动的时机已经到来,重点是公平、可持续性和真正的伙伴关系。