Автор:	© Эндрю Брискин (Andrew Briskin)
Источник:	Non-Invasive Glucose Monitoring: Hope or Hype?
Перевод:	© Анатолий Камынин
Дата публикации:	18.06.2023

Предварительное замечание: на первый взгляд может показаться, что тематика этой статьи не имеет отношения к невизуальной доступности. Однако стоит учесть, что ослабление или утрата зрения часто являются последствиями такого тяжёлого нарушения обмена веществ как сахарный диабет. Человек, больной диабетом, с ослабленным или отсутствующим зрением по-прежнему должен следить за уровнем глюкозы в крови, но при этом сталкивается с серьёзными и часто непреодолимыми трудностями, связанными с получением образца крови для анализа, с размещением тест-полоски на сенсоре глюкометра, и наконец, со считыванием результата измерений. В связи с этим, неинвазивный способ измерения глюкозы может оказаться более доступным вариантом для человека с нарушенным или утраченным зрением. Кроме того, интеграция неинвазивных мониторов уровня глюкозы в такие устройства, как IPhone, может сделать доступным и чтение результатов при помощи встроенной программы экранного доступа.

В течение многих лет люди с диабетом искали точный способ измерения уровня глюкозы без необходимости прокалывать пальцы, чтобы получить образец крови для анализа. Вот взгляд на последние исследования и разработки неинвазивных устройств для мониторинга глюкозы.

За последние два десятилетия многие компаний по всему миру пытались разработать неинвазивный монитор уровня глюкозы — датчик, который мог бы измерять уровень глюкозы без прокола кожи или необходимости вставлять устройство в тело. Большинство этих устройств до сих пор либо не работали, либо не получили одобрения FDA (Управление по контролю за продуктами и лекарствами США — прим. перевод.). Тем не менее, исследователи были настойчивы и в последние годы отладили различные формы неинвазивных технологий мониторинга, обещая, что устройство может в конечном итоге выйти на рынок.

«Существует значительный спрос на неинвазивный монитор глюкозы, так как большинство наших пациентов ненавидят прокалывать пальцы несколько раз в день, чтобы проверить уровень сахара в крови», — сказал доктор Фарах Хан, эндокринолог и клинический доцент медицины в Вашингтонском университете. «Если бы неинвазивный монитор мог каким-то образом быть [таким же точным, как] CGM, доступные в настоящее время, это было бы огромным шагом вперед».

Эти датчики могут отправить на свалку истории тест-полоски для забора крови из пальцев и необходимость вживлять канюлю монитора уровня глюкозы непрерывного действия (continuous glucose monitor, CGM — носимая компактная медицинская система, которая непрерывно отслеживает уровень глюкозы в более или менее реальном времени; обычно интервал между измерениями составляет 5 минут — прим. перевод.). К другим преимуществам неинвазивных устройств относятся предотвращение боли от иглы, устранение ложных показаний из-за загрязнения веществами на поверхности ваших рук и исключение отходов от одноразовых расходных материалов для тестирования, таких как тест-полоски или ланцеты. Кроме того, некоторые неинвазивные мониторы не используют одноразовых компонентов, что исключает периодические затраты на расходные материалы для тестирования, требуя только одноразовой платёж при покупке устройства.

Оптические технологии в разработке

Дискуссия о мониторинге уровня глюкозы без взятия у пациента проб крови или других жидкостей организма не нова. Фактически, устройства пытались использовать различные формы оптических технологий с 1990-х годов.

Оптическая технология относится к любому методу, который может идентифицировать различные вещества в жидкости (например, крови) на основе взаимодействия этих веществ с электромагнитным излучением или светом. Врачи и ученые уже использовали оптические методы во многих областях, помимо диабета. Например, рентгеновские аппараты могут создавать изображения сломанных костей на основе того, что наши кости поглощают и отражают рентгеновские лучи иначе, чем окружающие их ткани.

“Почти все неинвазивные мониторы глюкозы, которые в настоящее время находятся в разработке, используют ту или иную форму оптической технологии для измерения уровня глюкозы. В то время как разные устройства используют разные диапазоны электро-магнитных волн (некоторые используют инфракрасные волны, другие радиоволны), основной принцип одинаков. Монитор пропускает луч света через кожу, который затем отражается и рассеивается глюкозой в крови. Затем датчик обнаруживает световые сигналы, которые отражаются обратно. Глюкоза обладает уникальным паттерном отражения, который отличается от других компонентов крови; Разница состоит в том, как датчик определяет уровень глюкозы. Конечно, это гораздо легче сказать, чем сделать. Одной из ключевых проблем при разработке неинвазивного монитора глюкозы было определение различий между глюкозой и другими компонентами в нашей крови.

«Сигнал глюкозы от оптического датчика слабый, и другие молекулы в организме создают помехи, которые схожи с сигналом от глюкозы, и это называется шумом», — сказал доктор Дэвид Клонофф, медицинский директор Научно-исследовательского института диабета в Сан-Матео, штат Калифорния, и главный редактор Journal of Diabetes Science and Technology. «Отношение сигнала глюкозы к шуму часто очень мало, и может быть трудно выделить сам сигнал глюкозы». Тем не менее, наши возможности отфильтровать сигналы глюкозы улучшилась. «Недавно разработанные алгоритмы искусственного интеллекта и машинного обучения дали нам значительную вычислительную мощность для очистки сигнала глюкозы от шума», — сказал Клонофф. «Мы приближаемся к появлению коммерчески жизнеспособного продукта благодаря улучшенным датчикам, которые имеют меньший размер и позволяют получить более высокую точность измерений».

Существуют различные по степени оптимизма оценки того, когда эта технология может стать достаточно точной, чтобы она получила одобрение FDA для использования при мониторинге глюкозы.

«FDA никогда не одобряло оптический неинвазивный монитор глюкозы», — сказал Клонофф. «Тем не менее, я ожидаю, что нормативные требования для возможного разрешения будут отличаться от тех, которые требуются для устройств, которые в настоящее время измеряют уровень глюкозы в крови или интерстициальной жидкости (жидкость, которая окружает клетки кожи — прим. перевод.)».

Несколько менее оптимистично эксперт сказал, что беспокойство вызывает то, что указанные формы оптических технологий могут не обеспечивать достаточной точности или аккуратности, чтобы помочь пациентам контролировать диабет.

Другие разрабатываемые неинвазивные технологии

Помимо неинвазивных оптических мониторов глюкозы, несколько компаний стремились разработать неинвазивное устройство для отбора проб жидкости с использованием жидкостей организма, таких как слюна, пот, слёзы или выдыхаемые пары.

«Это будет менее инвазивно, чем даже минимально инвазивная технология, поскольку они не потребуют введения иглы или зонда в тело», — сказал Клонофф. Аналогичные проблемы точности остаются, но в этой области был достигнут документально подтвержденный прогресс.

Кто в настоящее время разрабатывает неинвазивные мониторы глюкозы

Хотя люди с диабетом продолжают ждать, когда эта революционная технология выйдет на рынок, сотни миллионов долларов вкладываются в стартапы по всему миру, не говоря уже об усилиях более крупных, более авторитетных технологических компаний.

Nemaura Medical

Эта компания разработала устройство под названием sugarBEAT, которое получило одобрение в Европе и было представлено в FDA для рассмотрения в США.

располагаясь на коже человека, как пластырь, sugarBEAT, небольшое устройство, непрерывно измеряет уровень глюкозы, пропуская через кожу легкий, незаметный электрический ток, который заставляет глюкозу перемещаться в интерстициальной жидкости прямо под кожей.

Ранние данные испытаний Nemaura Medical показывают, что sugarBEAT очень близок к точности CGM, доступных в настоящее время на рынке.

DiaMonTech

Биотехнологический стартап, базирующийся в Германии, DiaMonTech в настоящее время разрабатывает три версии своего неинвазивного монитора глюкозы.

• D-Base: Настольное устройство (размером примерно с обувную коробку), предназначенное для использования несколькими людьми в клинических условиях.
• D-Pocket: Портативное устройство, которое помещается в кармане или сумочке пользователя, на которое вы нажимаете пальцем для измерения уровня глюкозы.
• D-sensor: Встроенный датчик, который можно носить как браслет.

Все три устройства используют одну и ту же технологию для измерения уровня глюкозы, которую компания придумала как «фототермическое обнаружение». Датчик направляет луч света на кожу, который очень незначительно нагревает молекулы глюкозы в коже человека (всего около 1/1000 по Цельсию). Через несколько секунд датчик выдаёт показания на основе характеристик поглощения и отражения света.

Хотя каждое из этих устройств находится на разных этапах процесса утверждения, есть свидетельства того, что технология действительно работает и приближается к уровню точности CGM. Три устройства всё ещё находятся в разработке для повышения точности, поэтому в настоящее время они недоступны для покупки.

Apple

Технический гигант рассматривал возможность включения неинвазивного датчика глюкозы в новые Apple Watch Series 7, что, к сожалению, не было реализовано.

Британский стартап Rockley Photonics, один из предыдущих партнеров Apple, выпустил часы для здоровья «клиника на запястье». Однако с тех пор партнерство было прекращено.

Технология очень похожа на ту, которую использует DiaMonTech, и может стать огромным дополнением к функциям мониторинга здоровья Apple в ближайшем будущем.

В феврале 2023 года компания Apple объявила, что достигла важной вехи в разработке технологии и, как сообщается, работает над ней с 2009 года. Компания потратила сотни миллионов долларов на эти усилия и теперь считает, что технология в конечном итоге может стать доступной для общественности.

Cnoga Medical

Cnoga — это стартап в области цифрового здравоохранения, базирующийся в Израиле, который разработал гибридный неинвазивный монитор под названием TensorTip Combo Glucometer (CoG). Устройство называется «гибридным», поскольку пользователи должны калибровать его как с инвазивными, так и с неинвазивными измерениями в течение первых трёх дней использования. После калибровки прибор полностью неинвазивный. Подобно другим устройствам, CoG просвечивает палец, который вы вставляете в устройство. Когда свет поглощается и отражается глюкозой в крови, полученный сигнал проецируется на другую камеру и обрабатывается с помощью алгоритма искусственного интеллекта для получения значения глюкозы.

CoG - это небольшое портативное устройство, получившее разрешение CE в Европе. Согласно исследованиям, точность устройства всё ещё отстаёт от CGM.

GWave от Hagar

Устройство GWave — это неинвазивный монитор глюкозы, созданный Hagar, также стартапом, базирующимся в Израиле. Он использует радиочастотные волны для непрерывного измерения уровня глюкозы в крови. Это устройство в настоящее время не получило разрешения CE или одобрения FDA.

В марте 2023 года компания объявила о первых результатах продолжающегося клинического исследования, в котором приняли участие 20 человек. В исследовании сравнивались показания GWave с измерениями уровня глюкозы в крови, взятой из пальцев в разные моменты времени, что давало относительно точные результаты в узком диапазоне глюкозы (70-140 мг / дл). К концу 2023 года компания Hagar планирует начать более крупное клиническое испытание с участием 250 человек на взрослых с диабетом 1 или 2 типа в Израиле.

Know Labs

Этот стартап из Сиэтла разработал два неинвазивных датчика уровня глюкозы, которые используют запатентованную технологию с применением радиоволн под названием Bio-RFID.

• KnowU: Карманное устройство, которое измеряет уровень глюкозы по требованию: достаточно разместить ладонь на устройстве.
• UBand: Монитор для непрерывного контроля, который размещается на запястье.

Несмотря на то, что процесс всё ещё находится на ранней стадии, данные предварительных испытаний на людях весьма многообещающие. По сравнению с измерениями уровня глюкозы в крови, взятой из пальцев, измерения Bio-RFID, как сообщается, находятся в пределах стандартов точности, установленных для CGM, представленных в настоящее время на рынке.

Lassie от BOYDSense

Глюкометр Lassie — это перспективное карманное устройство, которое косвенно измеряет уровень глюкозы через дыхание, измеряя другие соединения, которые организм вырабатывает при использовании глюкозы для получения энергии.

В презентации на ежегодной конференции ATTD 2023 в Берлине Бруно Тюилье ( Bruno Thuillier), основатель и главный технический директор BOYDSense, объяснил, что в настоящее время компания работает над алгоритмом, который сможет рассчитать уровень глюкозы на основе результатов измерений конкретных соединений в выдыхаемом воздухе.

Среди других проектов по неинвазивному мониторингу глюкозы можно отметить:

• Устройство Lifeleaf, непрерывный монитор глюкозы в режиме реального времени.
• Разрабатываемое LifePlus Afon Technology носимое на запястье устройство.
• Датчик анализа крови Brolis.
• Системы GlucoBeam от RSP.
• Умные часы K'Watch Glucose от PKVitality.

Подводя черту

Конечно, этот список неполный. Это лишь некоторые из многих стартапов и биотехнологических компаний, пытающихся разработать неинвазивный монитор глюкозы. За последние 100 лет медицинская диагностика перешла от измерения уровня глюкозы в моче к анализу крови и от тест-полосок к мониторам уровня глюкозы непрерывного действия. За это время многое изменилось: от повышения удобства измерений до повышения нашей информированности об изменениях уровня глюкозы, благодаря тому, как часто мы можем проводить измерения в течение дня. Тем не менее, необходимость в получении образцов крови или других жидкостях организма для измерения уровня глюкозы остаётся до сих пор. Так, неинвазивный мониторинг — это надежда или ажиотаж? Хотя может показаться, что строгие нормы медицинских контролирующих организаций разрушают любые надежды на то, что неинвазивное устройство выйдет на рынок, Существуют спрос, мотивация и деньги, чтобы продолжить разработку.

Будет интересно посмотреть, какая из этих небольших компаний привлечёт внимание одного из крупных игроков в области технологий лечения диабета; Это может быть подсказкой, какое устройство продвинулось дальше всего. Технология быстро совершенствуется, но может пройти ещё несколько лет, прежде чем мы увидим неинвазивное устройство на рынке.