NIGM – Stand der Dinge und eine aktuelle Studie aus Deutschland

Das nicht-invasive Glucosemonitoring (NIGM) gilt als der Heilige Gral der Diabetes-Technologie, weltweit wird intensiv an der Entwicklung eines entsprechenden Produktes gearbeitet. Aktuell hat die Firma Diamontech aus Berlin die Ergebnisse einer Studie mit ihrem NIGM-Ansatz publiziert [1]. Die an der Durchführung der Studie beteiligten Forscher sind keine Co-Autoren der Publikation, die Autoren sind alle Mitarbeiter des Herstellers.

Bei diesem Ansatz wird die Glucosekonzentration in der interstitiellen Flüssigkeit in den oberen Hautschichten gemessen, also nicht im Blut, wie es der Titel der Publikation suggeriert. Ein Infrarotstrahl aus einem Quantenkaskadenlaser regt Glucosemoleküle bei Wellenlängen zwischen 8 und 12 µm an, wo Glucose eine spezifische Fingerabdruck-Absorption aufweist. Die Absorption führt zu einer geringen Wärmeentwicklung in der Haut, die mit Hilfe einer photothermischen Ablenkungstechnik an der Oberfläche erfasst werden kann. Dieses Verfahren ist schmerzfrei und erfordert keine Verbrauchsmaterialien. Bei einer klinischen Untersuchung an einem einschlägig bekannten Zentrum in Deutschland mit 36 Personen (clinicaltrials.gov ID: NCT06088615; 13 mit Typ-1-Diabetes und 17 mit Typ-2-Diabetes) wurde die Genauigkeit der Glucosemessung mit diesem NIGM-Gerät in zwei aufeinanderfolgenden Sitzungen pro Person (mit einer Dauer von ca. 3,5 Stunden) mit unterschiedlichen Mengen an Kalibrierungsdaten evaluiert. Als Messtelle diente eine Hautstelle am Unterarm. Für die merfachen Messungen pro Sitzung sollte der Arm für jeweils 4 Minuten möglichst ruhig gehalten werden. Durch die Einnahme eines Frühstücks zu unterschiedlichen Zeiten wurden (moderate) Änderungen in der Glykämie induziert. Für die Datenanalyse wurden vier verschiedene Algorithmen getestet. Die Genauigkeit des besten Algorithmus, ausgedrückt als mittlere absolute relative Differenz (MARD), betrug 20,7 % und 19,6 % für die beiden Sitzungen. Die graphische Darstellung der NIGM-Messwerte (Error-Grid-Darstellungen) im Vergleich zu den Ergebnissen mit einem guten Patientenglucosemesssystem (Contour next, Ascensia) zeigen eine beachtliche Variabilität der Messergebnisse.

Fazit: Die Daten zeigen, man kann mit diesem experimentellen Ansatz Glucose im menschlichen Körper messen. Der ermittelte MARD entspricht demjenigen früher CGM-Systeme vor 10-20 Jahren, wie sie damals von der FDA für die ergänzende Verwendung durch Menschen mit Diabetes zugelassen wurden. Reicht dies als Beleg dafür, dass damit im Alltag eine zuverlässige Glucose-Messung möglich ist? Können/sollen Menschen mit Diabetes damit ihre Therapie anpassen? Solche Studien spiegeln die Ansprüche von Zulassungsbehörden wieder, wie z.B. der FDA, stellen aber keine „klinische Validierung“ dar. Das in der Studie verwendete Gerät hat die Größe eines handelüblichen Bürodruckers, was dem praktischen Einsatz noch entgegensteht. Es gilt zu sehen, wie die Performance eines Prototyps dieses Ansatzes ist, dass auf eine handliche Größe reduziert ist (D-Pocket).

Beim diesjährigen Diabetes-Technology-Meeting hat Mark Arnold, ein US-Forscher, der seit einigen Jahrzehnten auf diesem Gebiet arbeitet, einen Vortrag dazu gehalten, welche Kriterien („Benchmarks“) NIGM-Geräte erfüllen sollen. Dabei verwies er darauf, das Ansätze die intrinsische Eigenschaften von lebenden Geweben ermitteln, die sich im Zusammenhang mit Änderungen der Glucosekonzentration im Körper ändern, sich in den letzten 35 Jahren als nicht ausreichend zuverlässig für den klinischen Einsatz erwiesen haben. Ansätze die auf direkten Messungen der Menge an Glucosemolekülen basieren, benötigen eine exzellente Messgüte in einem geeigneten Frequenzbereich gepaart mit einer geeigneten Kalibrationsprozedur. Ein Nachteil ist, dass von einem spektroskopischen Standpunkt aus betrachtet, das Glucosemolekül eher ungeeignet ist, es weist wenig spezifische Eigenschaften auf. Der Redner verwies darauf, dass ein relativ einfach ist, ein Signal zu finden, welches sind ändert, wenn es Änderungen in der Glucosekonzentration gibt. Dies führt zu beeindruckenden Korrelationsplots mit relativen niedrigen MARD-Werten. Im Nachgang führt dies zu einer Zunahme von Zeit und Geld, die in solche Ansätze gesteckt wird. Die Hoffnung ist, durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz wird sich die Messqualität noch weiter verbessern. Er zeigte dann Error-Grid-Plots von Zeitreihenmessungen im Labor mit beachtlich guten MARD-Werten, obwohl keine (!) Glucose in den Lösungen vorhanden war, in denen die Haut-Phantommodelle lagen. Er verlangte die Nutzung eines systematischen analytischen Ansatzes zur Evaluierung von kritischen Messparametern unter definierten Bedingungen, beginnend im Labor, dann unter Verwendung von Hautphantomen, Tiermodellen bis hin zu Studien mit Menschen. Der vor einigen Jahren publizierte Versuch von David Klonoff und seinen Mitarbeitern und weiteren Wissenschaftlern einen Überblick über den „wahren“ Stand der Entwicklung bei den zahlreichen NIGM-Ansätzen zu bekommen, ist in diesem Zusammenhang sehr lesenswert [2]. Es gibt auch andere Publikationen die einen Überblick über die Entwicklung vo CGM-Systemen geben [3]. Wer sich insbesondere für das NIGM-Thema und die beachtliche Anzahl von Firmen interessiert, die versuchen ein erfolgreiches Produkt zum NIGM zu entwickeln, der sollte sich die entsprechende Internet-Seite von Inge van Boxelaer anschauen (https://www.diabetotech.com/blog/non-invasive-cgms-are-we-there-yet).

Wir haben hier im diatec weekly ja diverse Male über entsprechende NIGM-Ansätze und vor allem über die recht vollmundigen Ankündigungen in diesem Zusammenhang berichtet, bisher hat es ja einziges Produkt auf den Markt geschafft, trotz der beachtlichen Geldmengen die hier im Laufe der Zeit investiert wurden. Die Gesichte von NIGM, wie sie in der 9th Edition des kostenlosen Buches von John L. Smith’s beschrieben wird (The Pursuit of Noninvasive Glucose: “Hunting the Deceitful Turkey”: Download The Pursuit of Noninvasive Glucose (9th Edition, 2023), ist da sehr erhellend. Der Hinweis auf den Heiligen Gral gilt es vielleicht ernst zu nehmen, diesen hat man ja auch nie gefunden…

Referenzen

1. Kaluza M, Janik S, Lubinski T, Saita M, Lachmann P, Canini L, et al. Clinical validation of noninvasive blood glucose measurements by midinfrared spectroscopy. Communications Medicine. 2025. doi: 10.1038/s43856-025-01241-7.
2. Shang T, Zhang JY, Thomas A, Arnold MA, Vetter BN, Heinemann L, et al. Products for Monitoring Glucose Levels in the Human Body With Noninvasive Optical, Noninvasive Fluid Sampling, or Minimally Invasive Technologies. J Diabetes Sci Technol. 2022;16(1):168–214. Epub 20210613. doi: 10.1177/19322968211007212. PubMed PMID: 34120487; PubMed Central PMCID: PMCPMC8721558.
3. Lee I, Probst D, Klonoff D, Sode K. Continuous glucose monitoring systems – Current status and future perspectives of the flagship technologies in biosensor research. Biosens Bioelectron. 2021;181:113054. Epub 20210202. doi: 10.1016/j.bios.2021.113054. PubMed PMID: 33775474.