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传说中能测血糖的谷歌隐形眼镜已经黄了吗?!

大家都知道,前不久科技巨头google正式更名为Alphabet。没过几天,我们看到另外一则消息:Alphabet旗下的Google生命科学部门与全球领先的血糖仪生产商 Dexcom签署了合作计划:准备合力打造一款“硬币大小的”血糖检测仪。其中,Dexcom负责传感器的研发,Google生命科学部门负责微型化和数据处理工作。


等等,我们真的没有听错吗?要和Dexcom联合开发血糖仪?那么传说中可以测血糖的Google隐形眼镜去哪儿了?!要知道去年年初,Google隐形眼镜可是赚足了眼球。为什么折腾了一年半之后,Google生命科学部门又开启了一个全新的血糖仪研发项目?


进一步研究我们发现,其实早在2011年,Microsoft已经启动了检测血糖的隐形眼镜项目,而且目前Google隐形眼镜项目的联合创始人Babak Parviz即是当年微软隐形眼镜研发团队的成员。现在再去检索“Microsoft隐形眼镜”的时候,大多是“谷歌智能隐形眼镜不新鲜 微软早已着手”之类的报道,已经找不到关于Microsoft隐形眼镜的专题报道了。那么这项技术究竟是“明日之星”,还是“坑爹大王”,我们往下看。


眼泪中有葡萄糖吗?还真有!


用隐形眼镜测量血糖的基本原理是:认定眼泪中葡萄糖含量和人体血液中葡萄糖的含量有确定的相关性,然后通过测量眼泪中的葡萄糖含量间接推算出血糖值。那么我们先看,眼泪中的葡萄糖究竟来自哪里?


如下图示,眼泪主要是(角膜和结膜也有少量分泌)由位于眼睛上部的泪腺(lacrimal gland)分泌,正常情况下眼泪经由排泪管,以恒定的速度排出,经由整个眼球,汇聚在靠近鼻梁的眼角,然后通过上下排泪管,进入泪囊,最后排入鼻腔。现在想想“一把鼻涕一把泪”,会不会觉得很有道理。

然而,泪液中的葡萄糖到底来自哪里?目前还没有定论。目前只有很少的证据表明泪液里的葡萄糖可能来自于角膜和结膜。例如,角膜里有GLUT-1葡萄糖转运体,泪腺和结膜里却没有;但是结膜里有钠/葡萄糖协同转运蛋白SGLT-1,这种转运体可以根据钠和葡萄糖浓度,决定葡萄糖的转入和转出,以维持泪液中葡萄糖浓度的稳定。


虽然目前并不清楚泪液中葡萄糖的来源,但是这并不影响科学家们研究泪液葡萄糖与血液葡萄糖之间关系的热情。道理也很简单:即使我不知道泪液葡萄糖是怎么来的,只要它跟血液葡萄糖之间有关联,我们就可以利用。好像是这个道理。接下来,我们就来看看是不是这个理儿。

为什么说这其实是一项坑爹的技术?


既然眼泪中的确有葡萄糖,同时有研究者也假定其与血液中的葡萄糖有关联,那么我们就先看看眼泪中的葡萄糖含量好不好测量。


首先,基础泪液分泌量非常小。Mishima等人早在1966年就发现,在正常情况下眼泪的基础分泌量(不受刺激情况下的正常分泌量)介于0.5-2.2 μL/min之间,平均分泌量为1.2 μL/min,每天的分泌量也就在0.72-3.2mL之间。一般来讲,要完成泪液葡萄糖的测量,至少需要10μL的泪液充盈隐形眼镜中的测量室。可泪腺至少需要5-20分钟才能分泌10μL泪液。时间上存在严重滞后。


其次,不同的试验方法,取样方法对眼泪中葡萄糖的浓度有影响。下图呈现了从1937年以来,不同的研究团队测量的健康成人泪液葡萄糖浓度。

上图中的测量方法有的相同,有的不同。但是无论是采用不同的方法,还是采用同一种方法,几乎都不能得到相近的浓度范围。也就是说,当你采用不同的测量方法、取样方法,甚至选择了不同的实验人群时,你会发现眼泪中葡萄糖的浓度落在完全不同的若干个区间。那么我们应该相信哪个测量方法呢?


第三、因为眼泪中葡萄糖浓度很低,所以对微型传感器精度要求极高。质谱法(ESI-MS,质谱仪大多是几百公斤以上的巨无霸)被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度的检测方法,因此上图中的使用ESI-MS法测量的泪糖浓度,最近接真实的泪糖浓度。从上图测量浓度来看,泪糖浓度应该只有血糖浓度的几十分之一,甚至几千分之一。


在上一篇介绍血糖仪的文章中(点击查看),我们已经总结过,目前得到FDA批准的微创血糖仪Dexcom G4的有效测量范围是2.22-22.2mmol/L。因此,想要测量泪液中如此低的葡萄糖浓度,微型传感器还有很长的路要走。尽管,目前有大量研究表明,糖尿病患者泪糖浓度要高于健康人的泪糖浓度[9],但这种差异跟它们与血糖浓度之间的差异比较起来,完全可以忽略不计。


最后,泪液构成比较复杂,受外界影响较大。目前也有一些研究表明,泪糖浓度与血糖浓度之间有相关性。然而,这些研究要么是动物实验,要么是体外实验,要么是单因子变量控制实验。很难模拟人眼真实的环境。


尽管目前对泪液基础分泌量的认识,自1966年Mishima等人的研究以来基本没有发生变化。但是泪液的来源构成却一直存在争论。传统的研究一直认为,基础泪液泪液基本是由泪腺分泌,结膜等其他部位分泌量较少。但是近年来,研究发现结膜分泌量占到了基础泪液的25%[14]。在受到外界刺激(情感、异物、洋葱、打哈欠)时,这时海量的泪液(分泌速度是正常时100倍左右)是由泪腺分泌的。


前面已经介绍过,不同来源的泪液,葡萄糖的浓度是有差异的(分泌器官上的葡萄糖转运体决定的)。因此,有研究表明,想要准确测量泪液葡萄糖的浓度,就必须避免外界的刺激(比如:情感、异物、洋葱、打哈欠)。当然,在做研究的时候我们可以通过控制取样时间,避免外界刺激对泪液构成的干扰。但是在正常情况下,情感、异物、洋葱、打哈欠等对泪液构成的影响,基本是没有办法控制的。


看完以上四大难处,应该对现实有个基本的认识了。虽然,有些研究在泪糖和血糖之间建立了一定的关系。但是,这些关系都是建立在一系列限制条件上的。这些关系在现实中是经不住考验的。所以,在目前研究泪糖和血糖关系的领域,主流的观点是:泪液葡萄糖浓度与血液葡萄糖浓度之间相关性不确定。这不是坑爹吗!仅这一条,就够Microsoft和Google们喝一壶的了!


还有一个重要的难处差点忘记说了,很多糖尿病患者患有干眼症。该疾病会影响患者泪液的分泌量和泪液的成分构成。当然,科学家做研究时不会选择这类患者。


所以,google隐形眼镜是闹着玩儿吗?


就在2014年Google刚刚发布测血糖的隐形眼镜项目时,Google曾声称,“我们已经完成了多个临床研究,研究结果正在帮助改进我们的原型”( We‘ve completed multiple clinical research studies which are helping to refine our prototype.)。然而,美国健康专家Bill Quick博士在遍查ClinicalTrials.gov(几乎每一个近期的临床研究都会被列入)之后,并没有发现Google关于测血糖的隐性眼镜项目的临床研究实验。后来Bill Quick致电Google隐性眼镜项目创始人,得到的答案是“数据将在适当的时间公布”。


难怪前几天Google与Dexcom合作之后,Dexcom的执行副总裁Steve Pacelli在接受MobiHealthNews专访时,对Google隐性眼镜项目有点儿不屑一顾的说“它只是一个科学项目”。


当然,并不是说隐形眼镜测血糖没办法实现,只是在目前的研究水平下没办法实现。希望Google跟Dexcom合作之后,Babak Parviz教授的研发团队可以发几篇好文章!


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