직접 만든 인슐린 투여 장치가 제1형 당뇨병의 치료를 바꿀 수도 있다

직접 만든 인슐린 투여 장치가 제1형 당뇨병의 치료를 바꿀 수도 있다는 연구입니다.

당뇨병에는 여러 종류가 있는데, 그 중 하나가 '1형 당뇨병'입니다. 제1형 당뇨병은 췌장의 베타세포가 파괴되어 인슐린이 나오지 않게 됨으로써 만성적인 고혈당 상태가 되어 당뇨병을 발병합니다. 제1형 당뇨병의 대처에는 펜형 주사기 등을 이용한 체내 인슐린 투여가 필요하지만, 일부 제1형 당뇨병 환자는 자동으로 인슐린을 투여하는 소프트웨어나 디바이스를 자체 제작하여 대처하고 있습니다.

A DIY ‘bionic pancreas’ is changing diabetes care — what's next?https://doi.org/10.1038/d41586-023-02648-9

당뇨병을 앓고 있지 않은 사람은 혈당의 변동에 따라 자신의 췌장에 존재하는 베타세포가 인슐린을 분비하여 혈당치를 적절한 범위로 유지하고 있습니다. 그런데 제1형 당뇨병 환자의 경우 췌장의 베타세포가 어떤 이유로 사멸하게 되어 인슐린 분비를 못하게 됩니다. 그렇기 때문에 정기적으로 인슐린을 섭취해야 하는데 펩타이드 호르몬인 인슐린은 일반적인 약처럼 입으로 섭취하게 되면 위에서 소화가 되고 분해가 됩니다. 따라서 적절한 양의 인슐린을 투여하려면 주사를 통해 직접 혈관 내에 투입해야 합니다.

일부 1형 당뇨병 환자 커뮤니티는 인슐린 투여 장치나 항상 자신의 혈당을 감시할 수 있는 장치를 이용한 웨어러블 디바이스를 자체 제작하고 있습니다. 그러나 초기 장치는 자신의 혈당치 변동에 따라 식사나 운동을 예측한 후 적절한 인슐린 투여량을 스스로 계산해야 했습니다. 따라서 커뮤니티는 혈당치 데이터를 분석하고 자동으로 적절한 양의 인슐린을 투여할 수 있는 알고리즘이 개발되기를 원했습니다.

2015년 2월 커뮤니티 멤버 데이나 루이스 등은 자동으로 인슐린을 투여하는 알고리즘 'OpenAPS' 코드를 공유하며 테스트를 시작했다. OpenAPS에는 수많은 1형 당뇨병 환자들의 피드백이 모였습니다.

OpenAPS 공개를 계기로 자동 인슐린 투여(AID)에 관한 오픈 소스 알고리즘이 많이 개발되어 공개되고 있습니다. 샤리테 베를린 대학의 카탈리나 브라운씨에 의하면,  약 3만명의 1형 당뇨병 환자가 AID에 오픈 소스 알고리즘을 사용하고 있다고 합니다. 사용되는 알고리즘에는 OpenAPS 외에 루이스씨 등의 알고리즘을 발전시킨 「Android APS」나, 스마트폰 앱 「Tidepool Loop」등이 이용되고 있습니다.

2023년 1월에는 미국 식품의약국(FDA)이 오픈소스 알고리즘에 기반한 AID 시스템 'Tidepool Loop'에 대해 최초로 인가를 부여했습니다.

그러나 오픈소스 알고리즘에 기반한 AID 시스템은 지금까지 여러 차례 안전성이 확인되었음에도 불구하고 인슐린 투여를 담당하는 자체 개발 장치 분야는 발전하지 못했습니다. 요인으로는 제각각인 기업이 개발한 혈당 모니터와 인슐린 투여용 펌프에 대한 호환성이 요구되고 각종 제조사 간 협력관계가 요구되기 때문입니다.

한편, AID 관련 디바이스 제조업체들은 서드파티에 기술 제공을 실시하는 것에 신중한 자세를 보이고 있습니다. 캘리포니아주 펌프 제조업체 Tandem은 알고리즘이 인슐린 투여용 펌프가 아닌 스마트폰 앱에서 실행되고 있는 경우 스마트폰 고장이나 연결 문제가 치료의 위험이 될 수 있다고 말합니다. 또한 영국 의료기술 기업 'Medtronic'은 오픈소스 알고리즘과의 상호 운용이 가능한 디바이스 설계 및 개발을 포기하고 독자적인 시스템 설계를 우선하기로 결정했습니다.

이런 가운데 오타고대 연구팀은 오픈소스 인슐린 투여용 펌프 임상시험에 성공했다.향후 목표로 연구팀은 자격을 갖춘 업체에 이번 펌프 설계 계획을 무상으로 제공해 상용 AID 시스템 업체의 몇 분의 일 비용으로 펌프 제조를 하는 것을 꼽고 있습니다.

상용 AID 시스템과 달리 오픈 소스로 개발이 진행되는 알고리즘은 항상 커뮤니티로부터의 새로운 아이디어나 이노베이션을 가져옵니다. 킹스 칼리지 런던의 수후얀 후세인은 오픈소스 AID 시스템에 비해 상용 AID 시스템에는 고도의 기능이 탑재되지 않았다고 지적했습니다. 오픈 소스 알고리즘에서는 완전히 자동으로 혈당을 모니터링하고 적절한 양의 인슐린이 투여됩니다. 한편 상용 AID 시스템은 적절한 인슐린 양의 조정을 위해 '먹은 식사' 등을 수동으로 입력해야 한다는 것. 게다가 일부 오픈소스 알고리즘에서는 환자의 식사나 아드레날린 양, 스트레스, 흥분 정도에 관계없이 적절한 인슐린 양을 자동으로 조절해 투여하는 것도 가능합니다.

스탠퍼드 대학의 라이한 랄씨는 「일부 환자는 오픈 소스로 개발된 자신의 AID 디바이스를 조정하고 싶다고 생각하는 한편, 다른 환자는 상용 AID 메이커의 서포트나 심플함을 요구하고 있는 경우도 있습니다. 중요한 것은 환자 개인이 자신에게 최적의 AID 시스템을 찾는 것입니다."라고 말합니다.

NEWS FEATURE 30 August 2023

A community of people with type 1 diabetes got a self-built device approved. What can they offer that big companies can’t?

Nature 620, 940-941 (2023)