Доклинические исследования методом компьютерного моделирования: доказательство концепции управления сахарным диабетом 1 типа по замкнутому контуру

По-видимому, наиболее реалистичным следующим этапом внедрения управления сахарным диабетом 1 типа по замкнутому контуру станет малоинвазивная система, сочетающая подкожный непрерывный мониторинг глюкозы и подкожное введение инсулина с помощью инсулиновой помпы. Поэтому разработка технологий лечения диабета сосредоточена на создании искусственной поджелудочной железы, в которой алгоритмы управления объединяют непрерывный мониторинг глюкозы с подкожным введением инсулина. Применение математического моделирования и компьютерного моделирования позволит значительно ускорить дальнейшую разработку искусственной поджелудочной железы. Реалистичное компьютерное моделирование способно предоставить ценную информацию о безопасности и ограничениях алгоритмов управления по замкнутому контуру, направлять планирование клинических исследований и экономически эффективно исключать неэффективные варианты управления. Поэтому компьютерное тестирование алгоритмов управления по замкнутому контуру рассматривается как обязательная предпосылка клинических исследований искусственной поджелудочной железы. В настоящей работе представлена система для компьютерного тестирования алгоритмов управления, состоящая из трёх основных компонентов: (1) большой когорты из n=300 смоделированных «пациентов» — 100 взрослых, 100 подростков и 100 детей, — созданных на основе данных реальных людей и отражающих наблюдаемую вариабельность ключевых метаболических параметров в общей популяции людей с сахарным диабетом 1 типа; (2) симулятора ошибок датчиков непрерывного мониторинга глюкозы, соответствующих характеристикам Freestyle Navigator™, Guardian RT или семидневного сенсора Dexcom™ STS™; (3) симулятора прерывистого подкожного введения инсулина с помощью системы управления инсулином OmniPod или инсулиновой помпы Deltec Cozmo(®). Показано, что эта система адекватно воспроизводит колебания концентрации глюкозы, наблюдаемые при сахарном диабете 1 типа во время пищевых нагрузок; кроме того, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США признало её заменой исследований на животных при доклиническом тестировании стратегий управления по замкнутому контуру.