«Die Wahrheit liegt im Blut» – Novartis und Verily brechen ihr gemeinsames Forschungsprojekt zur „nicht-invasiven Glukose-Messung“ (smart lens) ab.

In Gesprächen mit Analysten und potentiellen Investoren hören wir gelgentlich das Argument, dass es für das Seraccess Diabetes Care Projekt gar keinen relevanten Bedarf gäbe, «weil ja Novartis (Alcon) und Google (Verily) daran sind, das Problem zu lösen.» Seitens Securecell AG zeigen wir jeweils die kaum zu überwindenden Hürden auf dem Weg zu einer solchen nicht-invasiven Glukose-Messung sowie die Vorteile der Glukose-Messung direkt im Blut mit Seraccess auf. Wir staunen immer wieder über die Technologiegläubigkeit und das fast schon blinde Vertrauen, welche das Engagement von Weltkonzernen und Tech-Giganten auslöst.

Immer wieder hört oder liest man in den Medien von bahnbrechenden neuen Technologien, welche die Blutzucker-Konzentration auf nicht-invasive Weise in der Tränenflüssigkeit, im Speichel, im Schweiss oder durch die Haut messen. An dieser Stelle lohnt es sich, anhand von zwei Beispielen einen Blick auf die «nicht-invasive» Messung der Blutzucker-Konzentration zu werfen.

Nicht-invasive Messung der Blutzucker-Konzentration – der heilige Gral?

Im Januar 2014 erschien im Wall Street Journal eine Meldung, dass Google in Kooperation mit Novartis eine «intelligente Kontaktlinse» («smart» contact lens) am Entwickeln sei, welche die Blutzucker-Konzentration der Patienten messe. Dabei sollen ein drahtloser Chip und ein miniaturisierter Glukose-Sensor zwischen zwei Schichten Kontaktlinsenmaterial eingebettet werden, um den Zuckerspiegel in der Tränenflüssigkeit zu messen. In der damaligen Begeisterung über die Tatsache, dass sich nun die ganz grossen Technologie-Konzerne einschalten, hoffte man, dass der heilige Gral der Blutzucker-Messung bald gefunden werde.(1)

In seinem Buch «The Pursuit of Noninvasive Glucose: Hunting the deceitful Turkey” von 2015 beschreibt John L. Smith, warum dieses Konzept sehr fragwürdig ist:(2)

In den vielen publizierten technischen Artikeln, welche die Beziehung zwischen Glukose in der Tränenflüssigkeit und Glukose im Blut beschreiben, konnte keine relevante Korrelation gefunden werden, welche für eine Blutzucker-Messung ausreichend wäre.

– Die tägliche Produktion von Tränenflüssigkeit verläuft unregelmässig und ist von verschiedenen Faktoren abhängig (physische Aktivität, Gähnen, emotionale Reaktionen). Ebenso wird die Verdunstung der Tränenflüssigkeit von verschiedenen Faktoren wie relative Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Bewegung der Umgebungsluft, Air-Conditioning oder Heizen beeinflusst.

– Es gibt Bedenken, dass das für die Zucker-Messung nötige Enzym Glukose-Oxidase und das Produkt seiner Reaktion mit Zucker, nämlich Wasserstoff-Peroxid, irritierende oder toxische Effekte auf das sensitive Gewebe im Auge haben könnte.

– Versuche, die Produktion von Tränenflüssigkeit durch mechanische oder chemische Massnahmen zu erhöhen, haben gezeigt, dass eben dadurch die Zucker-Konzentration verändert wurde.

In Anbetracht all der oben erwähnten Gründe wäre es eine grosse Überraschung, wenn eine klinisch akzeptable Form einer solchen intelligenten Kontaktlinse auf den Markt kommen würde. Die letzten Medienberichte weisen darauf hin, dass diese intelligente Kontaktlinse «immer noch einen sehr weiten Weg vor sich hat».(3)

Am 16. November 2018 veröffentlichte Brian Otis, CTO von Verily – der bis 2015 «Google Life Sciences» genannte Life-Science-Abteilung des Google-Mutterkonzerns Alphabet – nun folgende Meldung:(4)

Update zu unserem Smart Lens Programm mit Alcon

Freitag, 16. November 2018

Eines der ersten Projekte bei Verily war das Anbringen von Sensoren an einer Kontaktlinse zur Messung des Glukosespiegels für Menschen mit Diabetes, um ihre Krankheit besser zu kontrollieren. Im Jahr 2014 haben wir eine Partnerschaft mit Alcon, der Augenheilkunde-Division von Novartis, geschlossen, um die Expertise des Teams in der Entwicklung und Herstellung von Linsen zu nutzen. Ihre Innovationsfreude hat uns zu einer ehrgeizigen Mission veranlasst, ein Objekt, das täglich von Millionen von Menschen genutzt wird, zu einem hochmodernen Medizinprodukt zu machen.

Das Smart Lens Programm hat sich zu einer vielseitigen Elektronikplattform entwickelt, die Aktionen wie das Erfassen und Übertragen von Daten am Auge unterstützen kann. Wir haben Methoden entwickelt, um drahtlose Elektronik und miniaturisierte Sensoren in eine Kontaktlinse zu integrieren und tausende von Linsen in zahlreichen Formfaktoren hergestellt. Bislang haben wir die Elektronikplattform auf drei verschiedene Versorgungsbereiche ausgerichtet. Zusätzlich zur ursprünglichen Linse für die Glukose-Messung haben wir an einer intelligenten, aufnahmefähigen Kontaktlinse für die Presbyopie und einer intelligenten Intraokularlinse zur Verbesserung des Sehvermögens nach einer Kataraktoperation gearbeitet. Auf dem Weg dorthin haben wir viele klinische Studien mit einzelnen Anwendern durchgeführt und hunderttausende von biologischen Datenpunkten aus Messungen vor dem Auge gesammelt.

Unsere klinische Arbeit an der Glukosesensor-Kontaktlinse zeigte, dass unsere Messungen des Zusammenhangs zwischen der Glukosekonzentration in Tränenflüssigkeit und Blut nicht einheitlich genug waren, um die Anforderungen an ein Medizinprodukt zu erfüllen. Dies war zum Teil mit den Herausforderungen verbunden, zuverlässige Tränenglukosewerte in der komplexen Augenumgebung zu erhalten. Zum Beispiel fanden wir heraus, dass Interferenzen von Biomolekülen in Tränen zu Herausforderungen bei der Erlangung genauer Glukosemesswerte aus den kleinen Glukosemengen im Tränenfilm führten. Darüber hinaus haben unsere klinischen Studien Herausforderungen bei der Erreichung der für eine zuverlässige Tränenglukosemessung notwendigen Gleichgewichtsbedingungen gezeigt.

Wir befinden uns an einem Punkt, an dem wir uns gemeinsam mit Alcon entschieden haben, die Arbeit an der Glukosesensor-Kontaktlinse auf Eis zu legen, während wir uns weiterhin auf die Projekte «smart accommodating contact lens» und «smart intraocular lens» konzentrieren.

Wir setzen uns weiterhin dafür ein, das Leben von Menschen mit Diabetes zu verbessern, auch durch verbesserte Methoden zur kostengünstigen und unauffälligen Glukosemessung, um das Diabetes-Management zu unterstützen. Wir arbeiten eng mit Dexcom zusammen, um miniaturisierte kontinuierliche Glukosemonitore zu entwickeln, und mit Onduo, unserem Joint Venture mit Sanofi, um die kontinuierliche Messung in das Pflegeparadigma für Menschen mit Typ-2-Diabetes zu integrieren.

Wir freuen uns auf die nächste Phase der Entwicklung unserer beiden anderen Smart Lens-Programme mit Alcon, wo wir unsere bedeutenden technischen Erkenntnisse und Errungenschaften auf die vorherrschenden Bedingungen in der Augenheilkunde anwenden.»

– Veröffentlicht von Brian Otis, PhD, Chief Technical Officer

Wenige Stunden später folgte Vas Narasimhan – der CEO von Novartis – mit der folgenden Veröffentlichung auf LinkedIn:(5)

«Vielen Dank, dass Sie, Brian Otis, diese Erkenntnisse umfassend mitgeteilt haben. Wenn wir mutige, transformative Ideen verfolgen, stossen wir manchmal auf Herausforderungen, die nicht zu bewältigen sind. Diejenigen unter Ihnen, die in der Arzneimittelentwicklung arbeiten, werden wissen, dass wir öfter scheitern als erfolgreich sind. Wichtig ist, dass wir aus jedem Rückschlag lernen und das auf die Art und Weise anwenden, wie wir vorankommen.

Unsere Zusammenarbeit mit Verily Life Sciences bei der Entwicklung einer intelligenten Kontaktlinse zur Messung des Glukosespiegels bei Diabetespatienten hat nicht funktioniert, aber das daraus gewonnene Wissen über Krankheit und Technologie wird in andere Projekte einfliessen. Dazu gehört auch unsere kontinuierliche Arbeit intelligente Kontaktlinsen zur Verbesserung des Sehvermögens für Menschen mit Alterssichtigkeit, einer Art Weitsichtigkeit, und Katarakt zu entwickeln.

Ich möchte Brian, Verily und unserem Alcon-Team für ihre mutige Arbeit danken.»

Zwei in ihren Branchen weltweit führende Unternehmen sind nach rund fünf Jahren gemeinsamer und intensiver Forschungsarbeit zum Schluss gekommen, dass die nicht-invasive Messung des Glukosespiegels in der Tränenflüssigkeit bei Diabetespatienten an den eingangs erwähnten, nicht zu bewältigenden Herausforderungen scheitert.

Ein weiteres Beispiel stellen die Anstrengungen von Apple dar, ihre Apple Watch mit einer kontinuierlichen Blutzucker-Messung auszurüsten.(6) In den Jahren 2013/14 engagierte Apple etliche Wissenschaftler und Ingenieure der, inzwischen nicht mehr existierenden, Firma C8 Medisensors, welche ausschliesslich auf die Entwicklung eines nicht-invasiven CGM-Systems (genannt «HG-1c») fokussierten. Das HG-1c System verwendete die sogenannte Raman Spektroskopie, um die Blutzucker-Konzentration zu messen. Dabei wurde ein Licht-Impuls durch die Haut geschickt, welcher die Zucker-Moleküle in der Flüssigkeit des Unterhautgewebes in Schwingung versetzte. Ein optischer Sensor sollte dann das von diesen Zucker-Molekülen reflektierte Licht detektieren, worauf ein Analysegerät den resultierenden «Fussabdruck» analysieren und einen Messwert liefern sollte. Der wichtigste unter mehreren Gründen, warum diese Technologie – auch nicht in einer Apple Watch – nicht funktionieren konnte, war der Folgende: Die Technologie ist extrem sensitiv gegenüber Sonnenlicht und ist auf eine möglichst dunkle Umgebung angewiesen, um funktionieren zu können.

Ein ehemaliger C8 Medisensors Angestellter beschrieb es folgendermassen:

Der Kamera-Sensor musste in Dunkelheit eingehüllt werden, um zu funktionieren. Die Raman Spektroskopie sucht nach einem sehr schwachen Signal, welches von den Zucker-Molekülen ausgesandt wird. Als grobe Analogie: Versuchen sie in einem lärmigen Raum die Stimme eines Individuums herauszuhören. Das Sonnenlicht war dieser Art Lärm, gegenüber dem der Kamera-Sensor nicht kalibriert war. Sie versuchten Algorithmen einzusetzen, um die Messungen gegenüber diesen Sonnenlicht-Anomalien einzusetzen, aber einige der Anomalie-Kriterien, welche die Algorithmen detektieren sollten, überlappten. Dies machte es schwierig, das Gerät zu verifizieren und zu testen.

Die letzten Neuigkeiten zum Thema Apple Watch und CGM-System erfolgten 2017, als annonciert wurde, dass das Dexcom G5 CGM-System nun mit der Apple Watch kommunizieren kann und somit die Messwerte vom Dexcom G5 System direkt auf der Apple Watch angeschaut werden können.(7)

Referenzen

1) https://www.kqed.org/futureofyou/34158/why-google-is-going-all-in-on-diabetes; letztmals besucht am 01.06.2018.

2) http://www.mendosa.com/The%20Pursuit%20of%20Noninvsive%20Glucose,%20Fourth%20Edition.pdf; letztmals besucht am 01.06.2018.

3) https://www.theverge.com/2018/1/24/16929874/smart-contact-lens-glucose-blood-sugar-monitor-wireless-tears; letztmals besucht am 01.06.2018.

4) https://blog.verily.com/2018/11/update-on-our-smart-lens-program-with.html; letztmals besucht am 18.12.2018.

5) https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6470320611209015296; letztmals besucht am 04.01.2019.

6) https://www.networkworld.com/article/2226419/wireless/why-the-iwatch-won-t-measure-glucose-levels.html; letztmals besucht am 03.09.2019.

7) https://www.dexcom.com/can-i-view-my-dexcom-g5-mobile-cgm-data-apple-watch; letztmals besucht am 03.09.2019.

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