你能想像一位爸爸的爱，不仅催生出新的医疗仪器，并可能从此改变糖尿病的治疗模式吗？
波士顿大学生物医学工程学教授 Edward Damiano，以一位病患家属的心情为出发点，结合自己的专业而发明出双贺尔蒙泵仿生胰脏（Bionic pancreas）。
故事是这样开始的，Damiano 教授的儿子在出生 11 个月被诊断出罹患第一型糖尿病，意即他的胰脏无法自行分泌胰岛素，必须终身靠注射胰岛素制剂来控制血糖，这情况对于身为爸爸的 Damiano 教授而言，无疑是一场梦靥，他曾经半夜惊醒去看儿子，发现儿子因血糖过低而呈现昏迷倒卧在地上，然而事前完全没有征兆。
血糖升降成因复杂
为什么会这样呢？试想像一下人体的血糖是加减后的结果，胰岛素贺尔蒙（Insulin）负责降低血糖，而升糖激素（Glucagon）则增加血液中葡萄糖浓度，这之间的波动会受到患者进食、运动、压力和日常生活所影响。当白天患者血糖过低，会有些典型症状像是出汗、皮肤苍白、焦躁及行为异常等，容易被察觉而及时补充糖分，但若在夜间发生低血糖现象，患者往往都在睡梦中，症状仅是多梦不安，那么一旦血糖严重低下的时间过久，就可能造成永久性脑功能障碍或死亡。这种“一觉不起”的恐惧，也被称为“睡眠死亡症候群（dead-in-bed syndrome）”，患者在睡前往往神色如常，却因突发的低血糖而在睡梦中猝死。
现今针对第一型糖尿病的治疗，无论是新兴的干细胞培育或胰腺细胞移植，都无法彻底改善“自体免疫系统破坏胰脏细胞”的现象，因此多从药物调控来着手，这需要患者一天多次注射胰岛素，以及经由指尖采血或仪器测量血糖来掌握身体状况，然而，这种不便利性即浮现出未满足需求（unmet needs），所以无论是上篇《注射胰岛素穿戴装置问世，嘉惠糖尿病患者》，或者仿生胰脏，都是为了改善控制血糖的模式来增进患者生活品质。
在这波医疗创新的蓝海中，无论是胰岛素泵 Imperium，或是仿生胰脏，例如赢得 2011 年糖尿病医疗仪器设计大奖（DiabetesMine Design Challenge）Pancreum、法国 CEA-Leti and Diabeloop 团队研发的产品，概念都源自于糖尿病动态双 C 疗法（CSII+CGMS 疗法），意即连续自动监测皮下组织液的葡萄糖浓度仪，加上胰岛素泵持续皮下胰岛素注射系统（CSII），搭配智能手机 App 及云端监控，结合“远距医疗”概念，企图以大量且即时的患者医疗数据，供专业人员分析后，制定更切身的治疗计划，进一步达到“个人化医疗”的目的。
（Source：YouTube）
双泵系统－建构更接近生理状态的仿生胰脏
然而“仿生胰脏”的开发战场中，新创公司大多专注于连续感测器的敏锐度、感测模式，或者建构医疗软件来预测人体血糖值的波动，但对于 Damiano 教授而言，他希望发明更接近生理状态的仿生胰脏，来提供更安全、可靠、灵活的糖尿病治疗，因此 Damiano 教授和来自麻省总医院（Massachusetts General Hospital）的 Steven Russell 博士合作，将研发重点摆在模拟胰脏的激素平衡功能，创造出能同时调控胰岛素以及升糖激素的双泵系统──Bionic pancreas。
Bionic pancreas 系统同样由监控仪、泵以及智慧软件所组成。病人会在腹部置入一个特制 G4 铂金探头，这个连续血糖监控仪每五分钟将测量一次血糖，资料稍后会借由蓝牙发送至智能手机，手机的 App 即是一个演算控制中心，它会判断患者的胰岛素和升糖激素需求，然后将诊断发送至双贺尔蒙泵系统，决定当下该注入胰岛素或者升糖激素。
（Source：Bionic Pancreas Team）
Bionic pancreas 优异的特点在于两方面：第一，团队掌握住维持升糖激素稳定的关键，并将它应用于泵。过去包含剑桥大学、维吉尼亚大学团队发展仿生胰脏时，都因为水溶后的升糖激素不稳定，所以只能采用胰岛素作单方面的调控；第二，团队所设计的控制运算系统，能精准预测血糖变化量，并给予调控激素的建议值。
简单来说，若依装置设定的五分钟测量一次，一天共 288 次作“胰岛素”和“升糖素”量的平衡，和传统一天仅 4 到 5 次的调控，或其他仿生胰脏装置仅以单一激素给药的模式相较，Bionic pancreas 更接近真实人体的器官运作。
今年美国临床内分泌医师学会─科学及临床会议（American Association of Clinical Endocrinologists，24th Annual Scientific and Clinical Congress）上，Damiano 教授发表实验结果：于 2013 至 2015 年，族群涵盖成人、青少年和幼童，年龄介于 6 到 76 岁之间的第一型糖尿病患者，前三组试验中的患者先接受 5 天仿生胰脏治疗，后 5 天患者维持原先的泵治疗。而第四组试验则是 11 天的仿生胰脏治疗，续接 11 天原有的泵治疗。
实验结果显示，仿生胰脏更能够降低平均血糖值，也减少低血糖的状况，从数据面来看：成人平均血糖值为 133 mg/dL、青少年为 142 mg/dL、幼童为 137 mg/dL； 而血糖值曾低于 60 mg/dL 的比率，成人约为 1.5%、青少年 1.3%、幼童为 1.2%。而能反映体内近 2-3 个月血糖控制情况的糖化血色素（HbA1c）数值，也发现降低至 6.5%，属于控制良好。
科技发展，让糖尿病患者重拾正常生活
不仅是 Damiano 教授单方面的实验，蒙特利尔大学（University of Montréal）也进行世界第一起仿生胰脏的相关比较性研究，并刊登在著名的柳叶刀医学杂志（The Lancet Diabetes and Endocrinology）。他们将受试者分为三组来做比较：传统胰岛素泵治疗、单一胰岛素型仿生胰脏、双贺尔蒙仿生胰脏，结果显示双贺尔蒙仿生胰脏较能遏止低血糖（hypoglycemia）的发生概率，而且在让一个仿生胰脏系统试验中，皆未发现有夜间低血糖危险情况发生。
现今 Damiano 和 Russell 教授计划在麻省理工大学医学中心、史丹佛大学、北卡罗莱纳州大学、教堂山大学扩大临床实验，首要目标锁定第一型糖尿病患者，未来将拓展至第二型糖尿病族群，而关于初步的研究成效，目前已有多位内分泌科权威医师表示看好。
团队预计将于 2017 年完成最后的临床试验，于 2018 年产品上市，但对于 Damiano 教授而言，这时间表代表的是更深切的渴望──他希望儿子大卫上大学离家后，能配戴仿生胰脏 Bionic pancreas，从此无论跑步、享受美食或日常学校生活都能轻松自在，不须再担心何时扎针或该怎么调整胰岛素，而 Damiano 教授也不需再担心儿子醒不过来。看来爱的力量，的确能引领医疗科技的新发展呢！
- Building a Bionic Pancreas
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