סוכרת: אופטימיזציה של הניטור והטיפול התרופתי ללא כאב
פיתוח של פרופ' חוסאם חאיק מהפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון ועמיתיו בסין משפר את ניטור המדדים ואת הקצאת התרופה בחולי סוכרת
כתב העת Nature Communications מדווח על פלטפורמה לבישה המאפשרת הקצאת מינון מדויק של תרופות באמצעות ניטור רציף של סמני מחלה ותרופות בזמן אמת.
את המחקר הבין-תחומי הובילו פרופ’ חוסאם חאיק מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון בטכניון, ג’יאן יאנג, שיאה גונג ויינג ג’נג, בשיתוף פרופ’ צ’אנגצ’ינג יי ופרופ’ ללון ג’יאנג מאוניברסיטת סון יאט-סן בסין. מדובר במערכת לבישה המבוססת על מיקרו-מחטים ומנטרת בזמן אמת, על סמך הנוזל הבין-תאי בעור, את רמות הסוכר ואת רמת התרופה הנפוצה לסוכרת (מטפורמין). לדברי פרופ’ חאיק, “זהו פרק חדש בניהול מחלות דינמי, מותאם אישית ובזמן אמת.”
סוכרת היא מחלה כרונית המאופיינת בריכוז גבוה של גלוקוז בדם, המקשה על הכליות לספוג אותו. זו אחת המחלות הנפוצות בעולם, והיא הוגדרה על ידי האו”ם כמגפה כלל-עולמית. על פי האגודה הישראלית לסוכרת סובלים ממנה כ-435 אלף איש המאובחנים כסוכרתיים ועוד כ-200 אלף שאינם יודעים שהם סוכרתיים. בארצות הברית, על פי ה-CDC, יש כמעט 40 מיליון חולי סוכרת – 11.6% מהאוכלוסייה. בעולם כולו יש יותר מחצי מיליארד חולים.
אחד האתגרים בתחום הסוכרת הוא הניטור – הן של רמת הגלוקוז והן של רמת התרופה בדם. הטכנולוגיות הקיימות הן פולשניות ומכאיבות ובנוסף סטטיות, כלומר אינן מעדכנות את המידע באופן רציף על סמך השינוי הפיזיולוגי הבלתי פוסק. רוב הטיפולים מבוססים על גישה אחידה שאינה מתחשבת בהבדלים אישיים במטבוליזם, בספיגת התרופה ובתגובה לה. אי-דיוק זה עלול להוביל למצבים מסוכנים ובהם היפוגליקמיה – רמה נמוכה מאוד של גלוקוז בדם.
הטכנולוגיה שפותחה בטכניון פותרת בעיות אלה באמצעות ניטור רציף של סמנים ביולוגיים ושל תרופות באמצעות מיקרו-מחטים. מערך המיקרו-מחטים נצמד לעור בלי להכאיב ומנטר בזמן אמת את רמות הגלוקוז והתרופה. הפלטפורמה משלבת מיקרו-מחטים המודפסות בתלת-ממד, חיישנים מבוססי ננו-אנזימים, קישוריות לסמארטפון ואפליקציה ייעודית המאפשרת טיפול מונחה-פרמקולוגית בסוכרת.
המערכת החדשנית פועלת כלולאה סגורה: המיקרו-מחטים חודרות לשכבת העור העליונה ומנטרות את הסמנים הביולוגיים הנמצאים בנוזל הבין-תאי. באמצעות חיישנים ייחודיים המכילים ננו-אנזימים מודדת המערכת ברציפות ובמדויק את רמות הגלוקוז והמטפורמין. האותות מועברים באמצעות בלוטות’ לאפליקציה בטלפון הנייד, המבצעת ניתוחים פרמקוקינטיים (PK) ופרמקודינמיים (PD) בזמן אמת ומפיקה פרופילים אישיים של התרופה והמלצות למינון. האפליקציה מתריעה על שינויים מהותיים, וההתרעה מגיעה מיידית למשתמש או לרופא המטפל.
החוקרים אימתו את המערכת הן בתנאי מעבדה (in vitro) והן בחיות .(in vivo) במחקר בעכברים סוכרתיים הודגמה התאמה גבוהה בין תוצאות המערכת לבין תוצאותיהן של בדיקות קונוונציונליות (ELISA, מד גלוקוז). יתר על כן, המערכת החדשה זיהתה תנודות ברמות הגלוקוז והתרופה – תנודות שהמערכות הקיימות החמיצו. החוקרים לא הסתפקו בהדגמת יעילות המערכת אלא בנו באמצעותה מודלים פרמקוקינטיים (החוקרים את מסלול התרופה בגוף) שהם מודלים מותאמים אישית. כך הם הראו כיצד אותה מנה של מטפורמין השפיעה באופן שונה על אנשים שונים בהתאם לגורמים כגון גיל, משקל ומטבוליזם.
המערכת מאפשרת אופטימיזציה של המינון, תוך איזון בין יעילות טיפולית לבטיחות, במיוחד במניעה של התפתחות חמצת לקטית כתוצאה מהתרופה. חמצת לקטית היא שיבוש העשוי להוביל לסחרחורת, הקאות, תשישות, התכווצות שרירים, הזיות ואפילו כשל בכבד.
“באמצעות ניטור מתמשך של מצב המחלה וסוכן הטיפול גם יחד, המערכת מאפשרת שליטה חסרת תקדים בטיפול בזמן אמת,” אומר פרופ’ חאיק. “היא פותחת אפיקים חדשים לא רק בסוכרת, אלא בכל מחלה כרונית הנשענת על חלון תרפויטי צר לתרופות. המערכת החדשה קומפקטית ונוחה לשימוש ולכן מתאימה לניהול מחלה מותאם-אישית ובזמן אמת. החדשנות הזו תואמת את חזון הרפואה החכמה המשלבת חיישנים ביולוגיים לבישים, בינה מלאכותית ופרמקולוגיה.”
בעתיד שואף הצוות להרחיב את המערכת לניטור מצבים כרוניים נוספים כמו מחלות לב או אפילפסיה – באמצעות התאמת כימיית החישה. לדברי פרופ’ צ’אנגצ’ינג יי, אחד ממחברי המאמר, “העבודה הזו מקרבת אותנו לעידן שבו המכשיר הלביש לא רק יגיד לך מה קורה בגוף – אלא יכוון את הטיפול שלך בזמן אמת”.
למאמר בכתב העת Nature Communications לחצו כאן
