Das Leben mit Diabetes Typ 1
Pieksen, messen, spritzen – Alltag für viele Typ-1-DiabetikerInnen. Die Autoimmunerkrankung erfordert ständige Aufmerksamkeit, häufige Kontrolle und regelmäßige definierte Insulingaben. Denn die Folgen eines zu hohen oder zu niedrigen Insulinspiegels können lebensbedrohlich sein.
Wie durch die Mission eines Vaters ein Durchbruch in der Insulintherapie gelang
- Menschen mit Typ-1-Diabetes müssen ihren Blutzucker ständig überwachen und Insulin präzise dosieren, um lebensbedrohliche Komplikationen zu vermeiden.
- Ed Damiano entwickelte die bionische Bauchspeicheldrüse iLet und erreichte damit nach 20 Jahren sein Ziel, die Diabetesbehandlung seines Sohns zu vereinfachen.
- Das System verwendet für die präzise Mikrodosierung und Automatisierung der Insulinabgabe Karpulen von SCHOTT Pharma.
- Die anpassungsfähige Technologie des iLet könnte künftig auch bei der Behandlung anderer hormoneller Störungen helfen.
Als sein Sohn im Babyalter mit Diabetes diagnostiziert wurde, fasste Ed Damiano, Professor für Biomedizintechnik an der Universität Boston, einen ehrgeizigen Plan: Wenn David studiert, soll er nicht mehr an seine Krankheit denken müssen. 20 Jahre später gelang sein Vorhaben. Ed hatte mit dem iLet Bionic Pancreas System nicht nur eine künstliches Bauspeicheldrüse entwickelt, sondern auf Basis ausgeklügelter Technologie und anspruchsvoller Komponenten auch den Grundstein für automatisierte Therapien der Zukunft gelegt. Um die präzise Mikrodosierung zu ermöglichen, kommen in dem System maßgeschneiderte Karpulen zum Einsatz.
Das Leben der jungen Familie änderte sich schlagartig. Mit nur elf Monaten wird bei Ed und Toby Damianos Sohn David die Diagnose Typ-1-Diabetes diagnostiziert. „Der erste Gedanke war, dass der einzige Unterschied zwischen Albtraum und Realität darin besteht, dass die Realität länger dauert. Es war ein beängstigender Moment“, beschreibt Ed Damiano die Situation. Und auch die Ärzte hatten keinerlei Erfahrungen, wie ein so junges Kind therapiert werden sollte.
Die Verantwortung, jede Insulindosis für David perfekt abstimmen zu müssen, wohlwissend, dass kleinste Fehler lebensgefährlich für ihn sein könnten, belastete Ed stark und ließ ihn voll Sorgen auf die Zukunft seines Kindes blicken. Doch schon bald begann er darüber nachzudenken, wie er eine Technologie entwickeln könne, die sich an seiner Stelle automatisch um Davids Blutzuckerspiegel kümmern könnte...
Keine einfache Aufgabe.
Typ-1-Diabetes ist eine Autoimmunerkrankung, bei der das Immunsystem die insulinproduzierenden Betazellen in der Bauchspeicheldrüse angreift und zerstört. Das Hormon Insulin spielt eine entscheidende Rolle im Energiestoffwechsel des Körpers. Es transportiert Glukose aus dem Blut in die Körperzellen und dient dort als Energiequelle. Ohne Insulin verbleibt Glukose im Blut, was zu erhöhten Blutzuckerwerten und langfristig zu gefährlichen Komplikationen führen kann. Insbesondere das Wechselspiel aus Insulin und Glukose macht die Behandlung von Diabetes so schwierig, denn die Werte können stark schwanken.
Riskante Nächte
Für Menschen mit Typ-1-Diabetes birgt die Ruhephase in der Nacht besondere Risiken, denn während des Schlafs besteht die Gefahr, dass der Blutzuckerspiegel unbemerkt absinkt – eine sogenannte nächtliche Hypoglykämie. Da Betroffene im Schlaf oft keine Warnsignale wie Zittern oder Schweißausbrüche wahrnehmen, kann eine starke Unterzuckerung schwerwiegende Folgen haben – und im Extremfall lebensbedrohlich sein. Ed und Toby erinnern sich nur zu gut, wie nervenaufreibend die erste Zeit der nächtlichen Behandlung war: „Wir haben Davids Blutzucker jede Nacht ein- bis dreimal kontrolliert, um sicherzugehen, dass alles in Ordnung ist. War sein Blutzucker hoch, gaben wir ihm Insulin; war er zu niedrig, bekam er Saft. Er schlief durch all das hindurch und wachte nicht einmal auf, wenn wir ihm den Saft gaben.“
Während die Nächte eher für die Eltern herausfordernd waren, lernte der kleine Junge früh, wie aufwendig ein Leben mit Diabetes sein kann.
Pieksen, messen, hoffen
Die manuelle Messung des Blutzuckerspiegels erfordert oft mehrere tägliche Injektionen.
Früher mussten Patientinnen und Patienten ihren Blutzuckerwert manuell messen und das Insulin entsprechend dosieren, häufig mit mehreren täglichen Injektionen. Diese Art der Therapie ist äußerst herausfordernd: Viele Faktoren – wie Ernährung, Bewegung und Stress – beeinflussen die Blutzuckerwerte nicht genau vorhersehbar.
Deshalb ist die richtige Insulindosierung eine der größten Herausforderungen im Alltag von Menschen mit Typ-1-Diabetes. Das Gleichgewicht zu finden, damit der Blutzuckerspiegel im optimalen Bereich bleibt – die sogenannte "Zeit im Bereich" – ist entscheidend, erfordert jedoch Erfahrung und ständige Aufmerksamkeit.
Was ist Typ-1-Diabetes?
- Typ-1-Diabetes ist eine Autoimmunerkrankung, bei der das Immunsystem die insulinproduzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse zerstört, wodurch der Körper kein eigenes Insulin mehr produzieren kann.
- Die Erkrankung tritt oft im Kindes- oder Jugendalter auf und ist unheilbar. Weltweit sind fast neun Millionen Menschen betroffen.
- Typische Symptome sind starker Durst, häufiges Wasserlassen, plötzlicher Gewichtsverlust und Müdigkeit.
- Ohne Insulin kann der Körper den Blutzucker nicht regulieren, was unbehandelt zu schweren Komplikationen wie Ketoazidose und Organversagen führen kann.
- Die Behandlung erfordert eine lebenslange Insulintherapie, entweder durch Injektionen oder Insulinpumpen, sowie kontinuierliche Blutzuckerkontrollen.
- Komplikationen bei schlechter Blutzuckerkontrolle können langfristig Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Nierenschäden und Erblindung umfassen.
- Die Erkrankung stellt Betroffene vor tägliche Herausforderungen, da Faktoren wie Ernährung, Bewegung und Stress die Insulinanforderungen ständig beeinflussen.
- Typ-2-Diabetes entsteht meist im Erwachsenenalter und ist oft mit Übergewicht und Bewegungsmangel verbunden. Hierbei produziert der Körper zwar weiterhin Insulin, jedoch können die Zellen das Hormon nicht mehr effektiv nutzen (Insulinresistenz). Es keine Autoimmunerkrankung wie Typ-1-Diabetes.
Wenn der Blutzucker zu hoch ist, drohen langfristige Schäden an Organen, Gefäßen und Nerven. Doch auch niedrige Werte können lebensgefährlich werden. Deshalb messen viele DiabetikerInnen ihren Blutzucker mehrmals täglich und müssen ständig Anpassungen vornehmen. Die psychische Belastung kann immens sein: Depressive Störungen kommen bei Diabetes doppelt so häufig vor wie bei Menschen ohne Diabetes.
Neuartiges Gerät mit revolutionärem Potential
Mit dem Schicksal der Autoimmunerkrankung will sich Ed nicht zufriedengeben. Glücklicherweise verfügt er über perfekte Voraussetzungen, um das Leben von Menschen mit Typ-1-Diabetes nachhaltig zu verändern. Er ist als Vater eines Kindes mit Diabetes-Diagnose nicht nur persönlich betroffen, sondern verfügt als Professor für Biomedizintechnik an der Universität Boston auch über die technische Expertise, ein neues System zu entwickeln, das über bestehende Technologien hinausgeht. Sein Ziel: Die Entwicklung einer künstlichen Bauchspeicheldrüse, die automatisch Insulin und Glukagon dosiert und so das tägliche Leben für Betroffene sicherer und einfacher macht – mit dem Potential, das Diabetes-Typ 1-Management zu revolutionieren.
Viele Patientinnen und Patienten verwenden derzeit kontinuierliche Glukosemesssysteme (CGMs), die den Blutzucker in Echtzeit messen und bei kritischen Werten Alarm schlagen. Die Sensoren sind in der Regel unter die Haut eingesetzt und senden kontinuierlich Daten. Damit können Betroffene schnell erkennen, ob ihr Blutzuckerspiegel im optimalen Bereich ist oder nicht.
CGMs sind allerdings auf regelmäßige Kalibrierung angewiesen und messen den Blutzucker nur indirekt über die Gewebeflüssigkeit, was zu leichten Abweichungen führen kann. Betroffene können beispielsweise angeben, wie viele Kalorien ihre Mahlzeit hatte oder wie intensiv ihr Sporttraining war, um die Bestimmung der Werte zu unterstützen. Aber selbst bei jahrelanger Erfahrung mit der Erkrankung bleiben dies nur Schätzwerte.
Mit Vaterliebe zum Innovator
Ed ist Mitbegründer von Beta Bionics. Das 2015 gegründete US-amerikanische Unternehmen, „in dem der Mensch im Mittelpunkt steht und das der gesamten Diabetes-Gemeinschaft dient“, hat seinen Sitz in Irvine, Kalifornien, und beschäftigt rund 250 Mitarbeitende.
Angetrieben durch seinen Sohn, bei dem im Alter von elf Monaten Typ-1-Diabetes diagnostiziert wurde, forscht und engagiert sich Ed mit Leidenschaft dafür, eine bihormonale bionischen Bauchspeicheldrüse zu entwickeln.
Ed ist seit 2004 Professor für Biomedizintechnik an der Universität Boston. Davor war er Assistenzprofessor für Maschinenbau an der Universität Illinois. Ed hat einen Doktortitel in Angewandter Mechanik, einen Master-Abschluss in Maschinenbau der Washington Universität in St. Louis und einen Bachelor-Abschluss in Biomedizintechnik des Rensselaer Polytechnic Instituts.
Diabetiker nutzen auch Insulinpumpen, die präziser sind als Spritzen, doch auch hier bleibt das Risiko von Unter- oder Überzuckerungen bestehen, da die Dosis nicht vollständig automatisiert angepasst wird. Viele Nutzer erleben die Geräte zwar als Erleichterung, doch die ständige Eigenkontrolle und manuelle Eingriffe bleiben fester Bestandteil des Alltags.
„Was wir brauchten, war ein neues Tool“, fasst es Ed zusammen. Also gründet er Beta Bionics, um es zu entwickeln. Motiviert von dem unbedingten Wunsch, seinem Sohn trotz Diabetes ein unbeschwertes Leben zu ermöglichen, präsentiert Ed im Jahr 2019 der Medizinwelt mit dem iLet Bionic Pancreas ein neues medizinisches Gerät, das alle Schwachstellen vorhandener Lösungen ganz autonom beseitigen soll. Ein System, das im gleichen Jahr von der US-amerikanischen Food and Drug Association (FDA) sogar die seltene Auszeichnung "Breakthrough Device" erhält.
Den Alltag mit Diabetes erleichtern
Das iLet ist ein kompaktes Gerät mit Touchscreen im Taschenformat, etwas kleiner als ein iPhone, jedoch ungefähr doppelt so dick. Statt auf manuelle Berechnungen und Eingriffe angewiesen zu sein, kontrollieren drei adaptive Closed-Loop.Algorithmen die Insulinabgabe in Echtzeit, ohne dass Patientinnen und Patienten Kalorienwerte, Kohlenhydrate, Workouts oder ähnliches eingeben müssen. Lediglich das Körpergewicht muss anfangs einmal eingetippt werden. Das Team von Beta Bionics entwickelte dafür drei Algorithmen, die nicht nur den Insulinbedarf berechnen, sondern auch lernen, wie die AnwenderInnen leben. Mit der Zeit kann das iLet die Dosierung an den Lebensstil anpassen und erreicht so genauere Werte. Das Ergebnis: Der Hormonspiegel ist länger und häufiger im gewünschten Bereich.
Ein wahrer Durchbruch, wie Ed selbstbewusst erklärt: „Die meisten DiabetikerInnen sind nur selten im optimalen Glukosespiegelfenster. Das iLet löst dieses Problem, indem es kontinuierlich die Blutzuckerwerte misst und sofort reagiert. Es ermöglicht den Menschen wieder Spontaneität. Sie können essen und Sport treiben, ohne sich ständig um ihren Blutzuckerspiegel sorgen zu müssen.“
Um iLet zu verwenden, müssen DiabetikerInnen nur ein paar einfache Schritte ausführen. Je nach verschriebener Insulinmarke sendet Beta Bionics ihnen ein Set mit leeren Karpulen und Schläuchen zum Wechseln zu. PatientInnen können dann Insulin in beispielsweise einer Apotheke kaufen und die Karpulen selbst befüllen. Nach der Befüllung werden sie in das iLet eingesetzt und dort für die automatische Abgabe verwendet.
Wie oft sie gewechselt werden muss, hängt vom individuellen Insulinbedarf ab, der unter anderem vom Körpergewicht bestimmt wird. Im Durchschnitt benötigen Erwachsene etwa 3 ml Insulin pro Woche, was einer Karpule entspricht – etwa 52 Karpulen pro Jahr. Die Glasbehälter sind Einwegprodukte, die nach der Verwendung entsorgt werden.
Das iLet ist aber mehr als eine weitere Insulinpumpe. Die automatisierte Berechnung und Abgabe von potenziell beiden essenziellen Hormonen machen das Gerät zu einer Art „bionischer Bauchspeicheldrüse“, wie es Ed selbst betitelt. „Das iLet ist zwar keine Heilung für Diabetes, aber es ist eine Brücke dorthin“, ist er sich sicher.
Eine Vision, die bewegt
Entscheidend für diesen medizinischen Durchbruch war auch die Zusammenarbeit mit SCHOTT Pharma. Obwohl Eds Unternehmen zunächst ein kleines Start-up war und das Projekt riskant erschien, unterstützte das Unternehmen das Vorhaben von Beginn an. Eds Vision und die persönliche Geschichte seines Sohnes waren wesentliche Beweggründe. „Diese Geschichte hat uns damals tatsächlich gepackt“, gibt Dominique Bauert, Vice President - Leiter Sterile Solutions bei SCHOTT Pharma, zu. „Als Ed Damiano mit uns Kontakt aufnahm, bestand die Firma damals exakt aus einer Person – ihm selbst.“
Die Mission, ein besseres Leben für seinen Sohn und andere Menschen mit Typ-1-Diabetes zu schaffen, war trotz geschäftlicher Unsicherheit unterstützenswert. „Ich saß damals in seinem Büro, und er erzählte mir, dass er das für seinen Sohn macht und sagte: ‚Ich möchte, dass er später zur Universität gehen kann, ohne jeden Tag Insulin spritzen zu müssen. Mein Lebensziel ist es, eine vollumfänglich funktionierende Lösung zu entwickeln.‘ Das fand ich sehr berührend“, erinnert sich Dominique an die Zusammenarbeit, die 2016 begann.
Eine große Herausforderung für SCHOTT Pharma war die Anpassung von Produktkomponenten an die Fertigungsprozesse von Beta Bionics und die Anpassung der Produktionskapazitäten zur Herstellung der Produkte. Eine andere Aufgabe war die parallele Konfiguration und Entwicklung eines neuartigen Produkts, um sensible Kundenanforderungen zu erfüllen.
„Wir entwickelten ein spezielles Produktionssetup, das Anlagen und Prozesse zum Waschen, Silikonisieren und Crimpen der kleinen Karpulen umfasst, die in ein handliches Pumpgerät passen. Insbesondere mussten eine neue anspruchsvolle Silikonoberfläche und ein Verfahren zum Auftragen dieser Oberfläche entwickelt und getestet werden, um die Spezifikationen für eine geringere Reibung zwischen dem Kolben und dem Glaszylinder zu erfüllen. Dies ermöglicht eine präzise Mikrodosierung durch die Bewegung des Kolbens. Wir mussten Prozesse hinterfragen und anpassen, um Karpulen zuverlässig und in großer Stückzahl zu produzieren. Das Qualitätslevel muss dabei konstant hoch sein. Das Anpassen der Produktionslinie auf das kundenspezifische Format, das Waschen und Silikonisieren der Karpulen – all das ist Teil der Prozesstechnik, die wir entwickelt haben“, erläutert Arthur Hackbart, Projektmanager bei SCHOTT Pharma.
Nächster Meilenstein: Ein Gerät, das beide Hormone abgibt
Anwender des iLet berichten, dass sie sich durch die Verwendung des reinen Insulin-iLet „freier von ihrem Diabetes“ fühlen. Der iLet ist seit 2023 in den USA zugelassen und wird bereits von mehr als 15.000 Menschen verwendet, allerdings bisher nur in den USA.
Die nächste Generation des Geräts wird noch weiter gehen: Die bionische Bauchspeicheldrüse, die bereits in einer klinischen Studie getestet wurde, kann mit zwei kleinen Pumpen und dünnen Schläuchen ausgestattet werden, die Insulin und Glukagon parallel in den Körper abgeben. Die beiden Schläuche sind mit Kathetern unter der Haut verbunden, über die die Hormone direkt ins Gewebe gelangen. „Dieses neue System kann beide Blutzuckerspiegel regulierende Hormone enthalten und sie automatisch je nach Bedarf des Körpers dosieren“, sagt Ed stolz. Um bald neben Insulin auch Karpulen mit Glukagon anbieten zu können, wurde in diesem Jahr eine Partnerschaft mit Xeris geschlossen.
Tatsächlich ist iLet das erste Gerät für Diabetiker, das potenziell beide Hormone verabreichen kann – und das einzige, das völlig autonom arbeitet. Noch ist es für DiabetikerInnen nicht erhältlich, da es bisher nur in einer klinischen Studie verwendet wurde und sich noch in der Testphase befindet. Bevor es auf den Markt gebracht werden kann, benötigt es zudem noch eine Zulassung der FDA.
Das Potenzial dieser Technologie könnte sich in Zukunft jedoch nicht nur auf die Verbesserung der Lebensqualität von DiabetikerInnen beschränken. Die adaptive Algorithmus-Technologie und das Dual-Hormon-Dosiersystem könnten auch bei anderen hormonellen Erkrankungen eingesetzt werden, die eine präzise und kontinuierliche Hormonregulierung erfordern. Mit anderen Worten: iLet ist eine vielseitige medizintechnische Lösung, die nicht nur Menschen mit Diabetes, sondern auch mit anderen chronischen Erkrankungen helfen kann.
Für Ed Damiano ist dieser Ausblick aber nur ein Teil der Erfolgsgeschichte von Beta Bionics. Schließlich hat er sein eigentliches Ziel nie aus den Augen verloren: „Was als Hobby begann, entwickelte sich zu einem Forschungsprojekt und schließlich zu der Idee, ein automatisiertes System zur Blutzuckerkontrolle zu entwickeln – eine bionische Bauchspeicheldrüse –, die sich um David kümmern kann, wenn er aufs College geht“, sagt er. Mit dem iLet hat Ed sein Ziel erreicht.
