人工膵臓2.0：自動インスリン供給システムがまだできないこと、そしてそれをどう解決するか

Diabetes Technology & Therapeutics誌は、自動インスリン供給システム（AID）が真の「完全クローズドループ」となることを阻むギャップについて、国際的なエンジニアと臨床医のグループによるレビューを発表しました。著者らは、現在のデバイスはHbA1c値を低下させ、生活の質を向上させ、より安全に血糖値を管理すると正直に述べています。しかし、これらのデバイスは夜間に最も効果を発揮し、日中は高血糖や低血糖を避けるため、ユーザーが食事と運動を申告する必要があります。さらに、多くのシステムはまだ妊婦や高齢者向けに設計されていません。このレビューでは、食べ物や運動を自動認識する新しいアルゴリズムの結果と、「複雑な」グループにおけるAIDの使用に関する初期データを示しています。重要な結論：次の進化の段階は、多ホルモン構成（インスリン±グルカゴン）を含む人工知能と適応制御です。

研究の背景

自動インスリン注入システム（AID）は、持続血糖モニター（CGM）、インスリンポンプ、そしてインスリンの投与量をリアルタイムで調整する制御アルゴリズムを組み合わせたものです。近年、「ハイブリッド」回路により、1型糖尿病患者におけるHbA1c値が大幅に低下し、血糖値範囲内での時間を延長し、夜間低血糖を軽減する効果が実証されています。しかし、「完全自動操縦」はまだ実現していません。日中は、食物、ストレス、運動によって血糖値が常に変動するため、ほとんどのシステムでは、依然として手動で炭水化物量を入力し、活動警告を発する必要があります。そうでなければ、アルゴリズムは急激な血糖値の上昇を補正できません。

臨床実践は、他にもギャップがあることを明らかにしています。アルゴリズムは代謝がより安定している睡眠中に最も効果的に機能しますが、食後血糖値のピーク、運動、ボーラス投与の遅延は依然として弱点です。妊婦（血糖値目標値が異なる、エラーのコストが高い）や高齢者（多疾患、低血糖のリスクが高い）向けに設計されていないシステムもあり、認知負荷を軽減する適応型の安全モードやインターフェースが必要です。

技術的には、次のフロンティアは「人的要因」の削減です。この目的のために、CGMパターンとウェアラブルセンサーに基づいて食物摂取量と身体活動を自動認識するアルゴリズムが開発されています。また、インスリン±グルカゴンといった多ホルモン回路が低血糖の「保険」として試験されています。さらに、ユーザー個々のリズムやその日の状況に合わせて調整する適応型/AIモデルの実装も進められています。同時に、システムが「無線」で更新され、デバイスと診療所間でデータが安全に交換されるよう、業界は相互運用性とサイバーセキュリティの標準規格の策定を必要としています。

最後に、重要なのは血糖コントロールだけでなく、生活の利便性、つまり不安や手作業の軽減、安定した睡眠、デジタルスキルや収入の異なる人々がテクノロジーを利用できることなどです。したがって、「人工膵臓2.0」は、単に「高速化」されたアルゴリズムではなく、昼夜を問わず同様に確実に機能し、最小限の介入で幅広い患者層をカバーするエコシステムです。

なぜこれが重要なのでしょうか?

自動化回路は、ここ数十年の糖尿病学における大きな進歩の一つであり、その貢献は現代の糖尿病管理基準に公式に反映されています。しかし、「完全な自律性」は未だ達成されていません。ユーザーは依然として炭水化物を「手動で」入力しており、活動的なライフスタイルではアルゴリズムが遅れることがよくあります。このレビューでは、AIDがより利用しやすく、よりスマートになるための方向性を体系化しています。妊娠中、65歳以上、スポーツをする人、あるいは数時間ごとに炭水化物を数えることができない人にも役立ちます。

AIDが今できること - そして進歩が停滞している場所

現代のハイブリッド「膵臓」は、特に睡眠中に、TIR（Time in Range：範囲内時間）を維持し、TBR（Time Below Range：範囲外時間）を短縮することに優れています。しかし、日中の食事、ストレス、トレーニングといった「課題」においては、弱点が現れます。

• 食事や運動のアナウンスは必須です。アナウンスがないと、回路は食後の血糖値の急上昇を「キャッチ」したり、運動後の低血糖を防いだりする時間がありません。
• 民間人への適合性は限定的。多くのシステムは、妊婦や高齢者を対象としておらず、その目的やリスクは異なります。
• 日中の不安定性。このデバイスは夜間に最も効果を発揮します。血糖値は日中により大きく変動します。
• 「人的要因」 - 炭水化物の計算と手作業の手順は面倒で、順守が困難です。これは臨床レビューと実践によって強調されています。

レビューの著者らが示唆していること

研究者たちは、近年有望な成果が上がっている分野と、努力が必要な分野を指摘している。

• 食事と活動の自動認識。ユーザーの入力なしに、食事摂取量や運動量とその規模を評価し、それに応じてインスリンを投与できるアルゴリズム。
• 多ホルモン回路。低血糖に対する「安全装置」としてグルカゴンを追加することは、開発の別の分野です。
• 新たな対象グループ。目標と保護バリアを適応させた高齢者および妊娠中の試験。
• AI と適応制御: 日常のデータから「学習」するパーソナライズされたモデルにより、手作業の一部が削減され、テクノロジへのアクセスが簡素化されます。

開発者と規制当局を探す場所

AIDをすべての人にとって「完全なループ」にするには、アルゴリズムに加えて、「システム的な」問題も解決する必要があります。

• 相互運用性とアップデート性。データ交換標準と安全なリモートソフトウェアアップデート。
• 「実生活」におけるベネフィット指標。HbA1cに加え、TIR/TBR、覚醒負荷、夜間睡眠、ユーザーの認知負荷も測定します。
• アクセスと公平性: インターフェースを簡素化し、システムを安価にすることで、現在 AID を使用していない人でも AID にアクセスできるようにします。
• サイバーセキュリティとプライバシー。特に、ますますスマート化・ネットワーク化が進むデバイスにおいて重要です。

糖尿病患者にとってこれが何を意味するのか - 今

「完全自律型」ではないにせよ、現代のAIDは既に血糖値と安全性の面でメリットをもたらしており、これはランダム化研究と観察研究によって確認されています。現在、コンタード型デバイスを使用する場合、主な「ライフハック」は高いエンゲージメント（食事量／負荷のタイムリーな通知、センサーの充電／接続、適切な目標設定）です。そして、AIDの購入を検討している人にとって、このレビューは明確な方向性を示しています。つまり、これからの世代では、デバイスはより少ない手動操作を必要とし、夜間だけでなく日中もより良く対応できるようになるということです。

境界線はどこにあり、次は何が起こるのでしょうか?

これはレビューであり、臨床試験に代わるものではありません。しかし、輪郭の知能化と適応症の拡大という課題を設定するものです。食事と負荷に応じて個別に投与するシステムの在宅試験は既に実施されており、複数のホルモン剤を用いたソリューションも並行して開発されています。次のステップは、高齢者、妊婦、そして「予測不可能な」スケジュールを持つ人々を対象とした多施設共同研究、そしてアクセシビリティと導入に関する取り組みです。

簡単なチートシート：「完全なループ」を妨げるものと、それに近づくもの

以下のことに干渉します:

• 炭水化物と活動量の申告を手動で入力する必要がある。
• 日中の安定性の低下（食事、スポーツ、ストレス）
• 一部のシステムでは妊娠や高齢者向けのモードが不足しています。

近似：

• 食品/負荷の自動検出と適応アルゴリズム。
• 多ホルモン回路（インスリン±グルカゴン）
• 統一されたデータ標準、セキュリティ、アクセシビリティ。

結論

このレビューでは、人工膵臓の「バージョン2.0」の目標が明確に示されています。それは、ユーザーの役割を最小限に抑え、回路が昼夜を問わず同様に確実に機能し、妊婦や高齢者など、現在利用できていない人々にもアクセスできるようにすることです。この目標達成への道筋は、AIアルゴリズム、適応制御、そしてマルチホルモンスキームにあります。そして、既にその実現を示す初期結果が得られています。今後は、臨床試験とエンジニアの手によって、これらのアイデアを「誰もが毎日使える」信頼性の高いデバイスへと進化させる必要があります。

研究出典：Jacobs PG他「自動インスリン供給システムにおける研究のギャップ、課題、そして機会」Diabetes Technology & Therapeutics 27(S3):S60-S71. https://doi.org/10.1089/dia.2025.0129