科学研究 - 融入日常生活的血糖传感器，预防糖尿病发病和重症化

目前全球估计大约有4亿2200万糖尿病患者。糖尿病现在还很难彻底治愈，需要终身一边控制血糖值一边生活。然而，患者一般只有去医院验血时才能准确评估和感受到自己努力控制血糖的成果。为此，PROVIGATE公司（东京都文京区）正在推进开发能在家中低成本轻松测量血糖值的血糖传感器。目的是通过在家中以数值方式确认控制血糖的成果，唤起患者日常控制血糖的意识，坚持下去，从而预防糖尿病的发病和重症化。这种血糖传感器将为改变人们与糖尿病的相处方式开辟新的道路。

关水康伸
代表董事CEO

伊藤成史
CTO

以周为单位进行小测试
容易感受到努力的成果

我们进食时会通过肠道吸收葡萄糖等糖分，作为体内的能量来源。胰腺分泌的激素胰岛素会帮助细胞吸收糖分，并将血液中的糖分比例控制在一定的范围内。糖尿病就是体内胰岛素无法正常工作，导致血糖值长期处于高水平的慢性疾病。如果任由血糖值一直处于高水平，就可能出现血管损伤，最终引发肾病、视网膜疾病、神经性疾病、脑梗或者心梗等严重的并发症。

然而，占糖尿病患病大多数的2型糖尿病，由于病情进展缓慢，自觉症状不易察觉，很容易出现初诊时病情就已经严重的现象。另外，即使罹患糖尿病，只要合理饮食、运动和服药，也可以过与非糖尿病人同样的生活，但能否持续努力主要取决于患者。因此，即使到医疗机构就诊，重症化的例子也很多。PROVIGATE的关水康伸CEO指出了当前的医疗方式的结构性局限：“很多患者1～3个月才去看一次医生，只能通过验血来查看控制血糖的成果。另外，大部分患者都没有家用血糖仪，无法了解自己的日常血糖情况。即使孤独地努力控制，如果无法通过数值确认血糖改善的结果，估计很难坚持控制血糖”。

PROVIGATE开发的是经济负担和身体负担均比较轻、任何人都可以轻松掌握血糖值的传感器，以及与该传感器联动使用的糖尿病预防和控制血糖支援APP（图1）。生物标志物采用的是葡萄糖与血液蛋白之一白蛋白结合形成的糖化白蛋白（GA）。GA可以间接反映1～2周内的平均血糖值，是非常优异的血糖代用标志物。与一天需要多次采血的普通家用血糖仪不同，每周测量一次即可了解最近的平均血糖值。

图1：PROVIGATE的目标是通过让患者在定期就诊之外的时间里，在自己的家中测量血糖值来敦促患者坚持控制血糖。今后还考虑提供由AI与医生合作自动生成符合患者生活方式的控制血糖方案。

这样医生也可以准确掌握患者在两次检查之间的状态，能根据患者的生活状况提供适当的控制血糖方案。关水康伸就该传感器的优点表示：“医院的检查相当于几个月一次的期末考试，必须认真准备才能取得好结果。而我们的传感器是检查近期努力成果的小测试。本周均衡地饮食和运动的努力就会直接体现在数值上。可以趁还没忘记时，以周为单位回顾数值”。

将半导体用于生物传感器
试制品获得效果将推进量产

该传感器的开发契机是东京大学研究生院工学系研究科的坂田利弥副教授于2008年开发的生物传感器。通过优化测量样本和半导体传感器的界面，这种生物传感器可以分析多种成分，所以就考虑将其用于血糖监测系统。关水康伸2014年结识了正在START的支援下推进传感器商业化的坂田副教授，他回忆说：“听过（坂田）的介绍后，感觉核心技术非常优秀，感到了今后还可成为测量各种生物标志物的较大的可能性。就于2015年与坂田先生等人一起创办了PROVIGATE公司”。

创业之初推进开发的是泪糖传感器，在分析泪液成分时发现含有白蛋白（GA）。另外还确认，与糖结合的GA的比例与血糖值有着极高的相关性（图2）。由此判断，与利用泪糖测量大致的血糖值相比，通过每周一次的微量采血准确测量血糖值，其临床的有用性更高，因此将生物标志物变更成了GA。

图2：测量GA时，通过其在分子中的占比（GA％）而非浓度来测量样本中所含的全部白蛋白中的GA含量。从泪液或唾液中获得的GA％与从血液中获得的GA％高度相关，因此将来还计划用泪液或唾液代替血液监测血糖值。

目前试制品已完成验证，正着手构建量产体制。负责指挥开发的是全球首次证明可利用间质液持续监测血糖，并上市了家用数字尿糖仪的伊藤成史CTO。伊藤成史自信地表示：“仅在实验室验证原理并不能诞生产品。要想大量生产高精度传感器，需要有经验丰富的制造技术。只是模仿论文和专利的条件无法实现高精度和稳定性。PROVIGATE汇集了在各领域都有丰富开发经验的工程师，可以抓住重点有效推进开发”。

在寡占市场建立专利屏障
开发人员的热情是驱动力

在日本取得成功的医疗器械类初创企业比较少的情况下，PROVIGATE已经在瞄准实用化。关水康伸指出，原因之一是构筑了符合业务特性的知识产权。他表示：“与独占（垄断）市场的治疗药物不同，诊断药和诊断医疗器械基本都是难以进行技术和专利独占的寡占市场（寡头垄断），但可凭借制造技术实现长久的业务发展。要想与全球市场竞争，必须积累足够的经验并构建与维持专利屏障，强有力地推进业务发展”。

伊藤成史补充说，开发人员的热情是推进产品实用化的驱动力。他表示：“医疗领域为避免发生事故，制定了相关的法律法规。遵守这些法规是基本要求，在这种环境下推出新产品会遭遇许多困难。最了解技术的开发人员希望实用化的热情，是克服这些困难的源泉”。

GA传感器的目标是2023年作为面向医疗机构的测量系统通过药事审批，之后作为家用医疗产品推广普及。国际糖尿病联盟的数据显示，四分之三的糖尿病患者集中在中低收入国家。如果能以低成本在家中安全地掌握血糖值，应该可以为大量糖尿病患者及其家人，或者糖尿病“预备军”提供非常大的帮助。PROVIGATE的GA传感器将改变全球糖尿病医疗的方式。