يُعد انخفاض سكر الدم الحاد من أخطر التهديدات اليومية التي يواجهها مرضى السكري من النوع الأول. فعندما تنخفض مستويات الغلوكوز إلى حد خطير، قد يؤدي ذلك إلى نوبات تشنج وارتباك بل وحتى غيبوبة أو وفاة. وبينما يتمكن كثيرون من إدارة مستويات السكر لديهم من خلال الإنسولين وتغييرات نمط الحياة، تبقى حالات الطوارئ واردة، خاصة أثناء النوم أو لدى الأطفال غير القادرين على التعامل مع حالتهم.
استجابة لهذا التحدي، قام فريق من المهندسين في «معهد ماساتشوستس للتقنية» (MIT) بتطوير جهاز صغير قابل للزرع تحت الجلد. عندما تنخفض مستويات السكر بشكل حاد، يطلق الجهاز تلقائياً جرعة منقذة من هرمون الغلوكاغون وهو هرمون ينتجه البنكرياس يلعب دوراً رئيسياً في تنظيم مستويات السكر في الدم، ويعمل بشكل معاكس للإنسولين.
شبكة أمان تحت الجلد
الجهاز الذي طوره فريق البروفسور دانيال أندرسون من قسم الهندسة الكيميائية في «MIT» ومعهد كوخ لأبحاث السرطان، يعمل كجهاز احتياطي للطوارئ. يُزرع تحت الجلد بحجم يقارب حجم قطعة نقدية، ويبقى خاملاً حتى يتم تفعيله يدوياً أو بواسطة جهاز مراقبة الغلوكوز عند حدوث انخفاض حاد في مستوى السكر.
يقول أندرسون إن الهدف هو تصميم جهاز يكون دائماً جاهزاً لحماية المرضى من انخفاض سكر الدم. ويعتقد أن هذا يمكن أن يخفف أيضاً من الخوف المزمن من نقص السكر، الذي يعاني منه كثير من المرضى وأولياء أمورهم.
نُشرت الدراسة حول هذا الجهاز في مجلة «Nature Biomedical Engineering»؛ حيث أظهرت فاعليته في توصيل هرمون الغلوكاغون لعلاج نقص السكر، إلى جانب إمكانية استخدامه لتوصيل أدوية طارئة أخرى مثل الإبينيفرين لعلاج الحساسية الحادة أو السكتات القلبية.
كيف يعمل الجهاز؟
يحتوي الجهاز على خزان صغير مصنوع من بوليمر مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد، ومغلق بمادة معدنية ذات ذاكرة شكل وهي سبيكة من النيكل والتيتانيوم مبرمجة لتلتف عند تسخينها إلى 40 درجة مئوية. داخل الخزان يوجد مسحوق من الغلوكاغون، أكثر استقراراً من الشكل السائل، ما يجعله مناسباً للتخزين طويل الأمد.
يحمل كل جهاز من جرعة إلى أربع جرعات. يتم التفعيل لاسلكياً عبر إشارة تردد لاسلكي تحفّز تياراً كهربائياً يسخّن السبيكة المعدنية لتتحول وتُفرج عن محتوى الخزان. بهذه الطريقة، يمكن إيصال الدواء حسب الحاجة، دون الحاجة إلى تدخل يدوي مباشر. يوضح سيدهارث كريشنان، المؤلف الرئيسي للدراسة أن إحدى أهم خصائص هذا النظام الرقمي لتوصيل الدواء أنه قادر على التفاعل مع الحساسات، مثل أنظمة المراقبة المستمرة للغلوكوز التي يستخدمها العديد من المرضى.
استجابة خلال ثوانٍ
عند اختباره على فئران مصابة بالسكري، تمكّن الجهاز من إطلاق الغلوكاغون فور انخفاض السكر، مما ساعد في استقرار المستويات خلال أقل من 10 دقائق، وبقائها في المعدل الطبيعي. كما جرى اختبار الجهاز باستخدام نسخة مسحوقية من الإبينيفرين. ووجد الباحثون أن مستويات الدواء ارتفعت في الدم خلال 10 دقائق فقط، مما زاد من معدل ضربات القلب بشكل فعال. ورغم بقاء الجهاز داخل الجسم لعدة أسابيع، وظهور بعض الأنسجة الليفية حوله (كما هو متوقع عند زراعة أي جسم خارجي)، فإنه ظل يعمل بكفاءة، ما يشير إلى إمكانية استخدامه على المدى الطويل.
يقول كريشنان إن الفكرة هي أن يحمل الجهاز عدداً كافياً من الجرعات ليتمكن من التعامل مع الحالات الطارئة على مدار فترة طويلة وربما سنة أو أكثر. ويضيف: «نحن نعمل الآن على تحديد المدة المثالية لعمر الجهاز».
أهمية الابتكار
يعتمد معظم مرضى السكري من النوع الأول على الإنسولين لتفادي ارتفاع السكر في الدم، لكن أدوات التعامل مع انخفاض السكر لا تزال محدودة. وفي حين أن بعض المرضى يحملون حقن غلوكاغون، فإن استخدامها الفوري في حالات الطوارئ ليس دائماً ممكناً خصوصاً لدى الأطفال أو أثناء النوم. وهنا يأتي دور هذا الجهاز، الذي يمثل تغييراً جذرياً في كيفية حماية المرضى. إذ يمكنه أن يكون بمثابة حارس صامت، جاهز للتدخل في اللحظة الحرجة. يرى أندرسون أنه رغم صغر حجم الجهاز، فإن تأثيره على حياة المرضى قد يكون كبيراً.
تطبيقات طارئة أوسع
يفكر الباحثون الآن في إمكانية استخدام الآلية نفسها لتوصيل أدوية أخرى، مثل الإبينيفرين للحساسية الشديدة، خصوصاً في الحالات التي يكون فيها من الصعب على الشخص أن يحمل أو يستخدم قلم الإبينيفرين (EpiPen). ويتوقع الفريق أن يصبح هذا الابتكار منصة عامة لتوصيل مختلف الأدوية الطارئة، تُزرع تحت الجلد وتُصمّم حسب الحالة الطبية لكل مريض.
ورغم النتائج الواعدة على الحيوانات، لا تزال التجارب السريرية على البشر في مرحلة التخطيط. ويعتزم الفريق إجراء المزيد من الدراسات الحيوانية، آملين البدء بالتجارب السريرية خلال السنوات الثلاث القادمة.
ويعبّر البروفسور روبرت لانغر، أحد المشاركين في الدراسة، عن حماسه قائلاً: «من الرائع رؤية هذا الإنجاز، الذي نأمل أن يفيد مرضى السكري، وقد يفتح باباً جديداً لتوصيل أي دواء طارئ في المستقبل».
في عالم يعتمد أكثر فأكثر على التكنولوجيا لتحسين جودة الحياة، لا يُعد هذا الجهاز مجرد أداة مريحة، بل منقذة للحياة. سواء للمرضى المعرّضين لانخفاض السكر المفاجئ أو للحالات الطارئة الأخرى مثل الحساسية الشديدة، فإن هذا النظام الذكي لتوصيل الأدوية يمثل نقلة نوعية في رعاية المرضى.
