「半夜驚醒,發現兒子倒臥在地...」因為父愛,他研發「人工胰臟」讓糖尿病兒子重拾正常生活
(Source:Bionic Pancreas Team)

你能想像一位爸爸的愛,不僅催生出新的醫療儀器,並可能從此改變糖尿病的治療模式嗎?波士頓大學生物醫學工程學教授Edward Damiano,以一位病患家屬的心情為出發點,結合自己的專業而發明出雙賀爾蒙幫浦仿生胰臟(Bionic pancreas)。

故事是這樣開始的,Damiano教授的兒子在出生第11個月被診斷出罹患第一型糖尿病,意即他的胰臟無法自行分泌胰島素,必須終身靠注射胰島素製劑來控制血糖,這情況對於身為爸爸的Damiano教授而言,無疑是一場夢靨,他曾經半夜驚醒去看兒子,發現兒子因血糖過低而呈現昏迷倒臥在地上,然而事前完全沒有徵兆。

血糖升降成因複雜

為什麼會這樣呢?試想像一下人體的血糖是加減後的結果,胰島素賀爾蒙(Insulin)負責降低血糖,而升糖激素(Glucagon)則增加血液中葡萄糖濃度,這之間的波動會受到患者進食、運動、壓力和日常生活所影響。當白天患者血糖過低,會有些典型症狀像是出汗、皮膚蒼白、焦躁及行為異常等,容易被察覺而及時補充糖分,但若在夜間發生低血糖現象,患者往往都在睡夢中,症狀僅是多夢不安,那麼一旦血糖嚴重低下的時間過久,就可能造成永久性腦功能障礙或死亡。這種「一覺不起」的恐懼,也被稱為「睡眠死亡症候群(dead-in-bed syndrome)」,患者在睡前往往神色如常,卻因突發的低血糖而在睡夢中猝死。

現今針對第一型糖尿病的治療,無論是新興的幹細胞培育或胰腺細胞移植,都無法徹底改善「自體免疫系統破壞胰臟細胞」的現象,因此多從藥物調控來著手,這需要患者一天多次注射胰島素,以及經由指尖採血或儀器測量血糖來掌握身體狀況,然而,這種不便利性即浮現出未滿足需求(unmet needs),所以無論是上篇《注射胰島素穿戴裝置問世,嘉惠糖尿病患者》,或者仿生胰臟,都是為了改善控制血糖的模式來增進患者生活品質。

在這波醫療創新的藍海中,無論是胰島素幫浦Imperium或是仿生胰臟,例如贏得 2011 年糖尿病醫療儀器設計大獎(DiabetesMine Design Challenge)Pancreum、法國CEA-Leti and Diabeloop團隊研發的產品,概念都源自於糖尿病動態雙C療法(CSII+CGMS 療法),意即連續自動監測皮下組織液的葡萄糖濃度儀,加上胰島素幫浦持續皮下胰島素注射系統(CSII),搭配智慧手機 App 及雲端監控,結合「遠距醫療」概念,企圖以大量且即時的患者醫療數據,供專業人員分析後,制定更切身的治療計畫,進一步達到「個人化醫療」的目的。

雙幫浦系統-建構更接近生理狀態的仿生胰臟

然而「仿生胰臟」的開發戰場中,新創公司大多專注於連續感測器的敏銳度、感測模式,或者建構醫療軟體來預測人體血糖值的波動,但對於Damiano教授而言,他希望發明更接近生理狀態的仿生胰臟,來提供更安全、可靠、靈活的糖尿病治療,因此Damiano教授和來自麻省總醫院(Massachusetts General Hospital)的Steven Russell博士合作,將研發重點擺在模擬胰臟的激素平衡功能,創造出能同時調控胰島素以及升糖激素的雙幫浦系統──Bionic pancreas。