НАСА-ина свемирска технологија и дијабетес

Шта је заједничко НАСА-иној свемирској технологији и дијабетесу? Заправо доста.

Веза између НАСА-е и технологије дијабетеса била је главна тема на недавном годишњем састанку Диабетес Тецхнологи Социети, одржаном 14.-16. Новембра у Бетхесди, МД. На том скупу # 2019ДТМ, НАСА-ин лекар је приказао нека од најзначајнијих технолошких преклапања током година и разговарао о тренутним пројектима.

„Можда се питате шта НАСА ради овде и како се свемир и дијабетес међусобно слажу“, рекао је др. Вицтор Сцхнеидер, медицински службеник за истраживање НАСА-иног програма за биомедицинска истраживања и противмере у Вашингтону, ДЦ „НАСА је технолошка организација, а ми смо имали интерес за дијабетес и технологију већ дуже време, јер постоје посебне примене које се примењују на дијабетес и лично здравље, и то је важно док се припремамо за ове мисије. “

НАСА активно истражује технологије повезане са здрављем јер предвиђа мисије које предводи човек на Месец 2024. године и на Марс до 2035. године, као део њихове нове директиве о свемирској политици која тражи људско ширење Сунчевог система. Њихово истраживање има за циљ боље опремање астронаута и свемирских летелица за будуће мисије.

Историја НАСА-е и дијабетеса

Нажалост, људима са дијабетесом зависним од инсулина још увек је немогуће да постану астронаути, мада сигурно могу да раде и у другим НАСА-иним улогама, на пример као контролори лета.

Али током последњих неколико деценија видели смо узбудљиве примене НАСА-ине технологије примењене на свет дијабетеса - од свемирске микрогравитације која утиче на стварање инсулина, до континуираних монитора глукозе који се користе за надгледање здравља и биометрије астронаута, до инкапсулације острваца и имплантабилних инсулинских пумпи које су прилагођени дизајну свемирских летелица.

Занимљива историјска ситница: Пре 33 године, прошле недеље (10. новембра 1986), једна од НАСА-иних подржаних дијабетес технологија - имплантабилна инсулинска пумпа коју је развио МиниМед - нашла је свој пут до првог људског пацијента.

Почетком 2000-их НАСА је била јавно укључена у истраживање које се односи на хормонску резистенцију повезану са дијабетесом, све до циљаних протеина за дизајн лекова за дијабетес.

У саопштењу за штампу 2006. године стајало је: „НАСА и универзитети се придружују борби против дијабетеса.“ Рад на Универзитету Џорџ Вашингтон и Универзитет Корнел фокусирао се на анализу електронских фотомикрографија (слика из електронског микроскопа) бета ћелија пацова и реакције ћелија на глукозу.

А 2012. године рад је заиста добио врло научну фантастику, с пројектима попут мобилног телефона који је могао открити дијабетес из вашег даха.

„Спаце-Аге инсулинска пумпа“

Да ли сте знали да је технологија раних имплантабилних инсулинских пумпи произашла из истраживања и развоја НАСА-е и војних свемирских система? Да, такозвани Програмабилни систем за уградњу лекова био је мајушни, микро-минијатуризовани систем за контролу течности који је у почетку коришћен у животним искуствима око две мисије свемирских летелица Марс Викинг током 70-их. Медији су били одушевљени овим, покретаним функцијама попут овог дела „Инсулинска пумпа Спаце-Аге могла би постати лифт за дијабетичаре“ објављеном у Цхицаго Трибуне 20. новембра 1986.

Док су истраживали како да путују даље у свемир и превазиђу изазове праћења здравља астронаута, НАСА-ини се истраживачи окренули овој врсти технологије за надгледање виталних знакова - и то се на крају прелило у цивилни технолошки развој ове имплантабилне инсулинске пумпе. Касније, као резултат рада Годдард Спаце Флигхт Центер-а у овој области, медицински стручњаци су успели да створе уређаје за уградњу који могу да надгледају ниво глукозе и шаљу сигнале за испоруку инсулина када астронауту то затреба.

Да појаснимо, имплантабилна инсулинска пумпа није исто што и данашње традиционалне инсулинске пумпе које су забодене у кожу помоћу мале игле која је део сета за инфузију. Уместо тога, ово су мале јединице на батерије које изгледају као мала метална хокејска плочица, уграђена у хируршки поступак у џеп ткива испод коже, где катетером доставља базални инсулин. Генерално, он садржи тромесечну залиху концентрованог инсулина и лекар га може напунити без уклањања из тела. Батерије могу трајати неколико година пре него што затреба нова пумпа за имплантацију. Пацијент носи бежични контролер који подсећа на традиционалну Медтрониц цевну пумпу, која се користи за програмирање болус доза за храну и корекције.

Звучи прилично цоол, зар не?

Наравно, историја сада прича причу о томе како имплантабилна инсулинска пумпа није била све што су предвиђале НАСА-ини стручњаци за дијабетес од јуче.

Прва МиниМед имплантабилна инсулинска пумпа развијена је 1986. године, али тек скоро деценију касније уређај је добио регулаторно одобрење у Европи. Како је МиниМед унапређивао своју технологију овде у САД-у и широм света, све више пацијената је почело да користи уређаје. МиниМед је на крају 2000. године објавио нове моделе који су побољшали меморију и дуже трајање батерије.

Све се променило када је Медтрониц купио МиниМед 2001. године, а следећих година направљена су само минимална побољшања. 2007. године, Медтрониц је најавио да ће у потпуности прекинути своје клиничко истраживање и развој за концепт имплантабилне инсулинске пумпе. То је приморало кориснике да пронађу друге могућности лечења или да путују негде где би могли да напуне уређај или да га замене по потреби. Снабдевање је постајало све ограниченије како су године пролазиле, јер Медтрониц на међународном нивоу испоручује само мали број ових уградивих уређаја, уместо тога концентришући се на своје спољне инсулинске пумпе и технологију затворене петље.

Сад нам је речено да Медтрониц преговара о преносу те ИП адресе у покретање компаније ПхисиоЛогиц Девицес из Сан Диега. Извршни директор те компаније Грег Петерсон - сам пумпа за уградњу инсулина од раних 90-их! - преузели су почетком 2019. године и кажу да су на „вишегодишњем путу да развију нашу врхунску имплантабилну инсулинску пумпу која ће се, у другој генерацији, преко нашег прилагођеног алгоритма повезати са континуираним монитором глукозе“. Уз недавно финансирање ЈДРФ-а и састанак са Европским истраживачким комитетом о наставку овог истраживања и развоја, Петерсон је оптимиста.

То није једина технологија изведена из свемира која се и данас виђа у дијабетесу, наравно ...

Иновације у капсулацији ћелија од нулте гравитације

Један фасцинантни пројекат који је генерисала НАСА укључује инкапсулацију ћелија острваца, што је бившег истраживача астронаута и дијабетеса навело да оснује сопствену компанију засновану на три деценије рада у тој области. Др Таилор Ванг са Универзитета Вандербилт у Нешвилу, ТН, започео је свој рад на био-вештачком фластеру панкреаса, познатом као Енцапсулифе, на основу његових запажања у свемиру из априла 1985. године.

Да, он је буквално истраживао у нултој гравитацији на злосретном Спаце Схуттле Цхалленгеру. Ванг је водио Лабораторију за млазни погон Калифорнијског технолошког института када га је НАСА изабрала да буде специјалиста за корисни терет и један од седам астронаута у недељној мисији СТС-51-Б усредсређеној на истраживање микрогравитације. Ова мисија га је учинила првом етничком Кинезом која је отишла у свемир.

Оно што је Ванг видео у свемиру у области „раста и перформанси полимерних капсула“ било је јединствено и формативно, према истраживачима попут ЈДРФ-а. Проучавао је како се обртни облици слични сфери понашају у нултој гравитацији и открио да ће капљице воде мигрирати у средиште сфера, а не кретати се према ивицама. На основу овог запажања, деведесетих је створио систем капсулације имуно-изолације који штити живе ћелије и омогућава им да одржавају своју ћелијску функцију, без потребе за било каквим лековима за супресију имунолошког система који имају толико негативних нежељених ефеката.

Фластер Енцапсулифе је замишљен као високотехнолошка „палачинка“ која се састоји од вишеслојних полимерних капсула које би се обликовале у различите облике како би се уклопиле у домаћина трансплантације. Отприлике величине сребрног долара, био би имплантиран испод коже, држећи десетине хиљада инкапсулираних ћелија живих острвца (пореклом од свиња или људских одраслих матичних ћелија). Штитио би острвце од било каквог аутоимунског напада, поздрављајући дигестивну глукозу из јетре и подстичући острвце да производе инсулин и аутоматски га излучују у систем особе са дијабетесом - баш као и нормална панкреас која ради.

Људи из Енцапсулифе-а кажу да је „свемирска капсула“ заиста најбоља аналогија за функционисање овог фластера: живо биће унутар капсуле које плута у непријатељском или страном окружењу.

Ванг је извео прву рунду успешних студија на глодарима још 90-их, а деценију касније 2007. открио је да се дијабетичким псима може скинути инсулин са нормалним шећером у крви наташте до седам месеци. Недавно 2013. године, Ванг је сарађивао са доктором Џејмсом Маркманном у Општој болници у Масачусетсу како би користио фластер живих ћелија за сузбијање дијабетеса код малих мајмуна без било каквих имуносупресива.

„Без НАСА-иног Схуттле-а, Спацелаб-а 3 и раног праћења подршке микро-гравитацијским истраживањима, ниједан наш напредак у биомедицини, уз обећање да ће пружити огромне медицинске користи човечанству, не би се остварио“, рекао нам је раније др. Ванг .

Нисмо видели много новог од Енцапсулифе-а откако је 2014. године добио амерички патент, али речено нам је да се развојни рад наставља, а раније ове године пензионисани банкар - Ларри Лук - преузео је функцију председника стартупа. Радујемо се што ћемо даље видети.

Узгајање инсулина у свемиру?

Још један фасцинантан НАСА-ин пројекат био је узгајање кристала инсулина у свемиру.

Касних 90-их постојале су приче о кристалима инсулина који су проучавани у свемирском шатлу и узгајани на начине који раније нису виђени на планети Земљи. Резултати експеримента за раст кристала инсулина из 1994. године обећавали су „ново разумевање дијабетеса“, потенцијално утирући пут за смањење ињекција инсулина користећи оно што је развијено у свемиру.

„Свемирски кристали инсулина пружили су нам нове, никада пре виђене информације“, рекао је тада један њујоршки истраживач. „Као резултат, сада имамо много детаљнију слику инсулина.“

Прикупљене нове информације требале би се користити у развоју „новог терапијског третмана инсулином за контролу дијабетеса“ у истраживачком центру у Бирмингхаму, АЛ, који је сарађивао са Центром за макромолекуларну кристалографију, НАСА-иним комерцијалним свемирским центром. Био је то један од 10 НАСА-иних комерцијалних свемирских центара којима је управљао Канцеларија за развој свемирских производа у оквиру Програма за истраживање микрогравитације у НАСА-ином центру за свемирске летове Марсхал.

Авај, упркос тим обећавајућим насловима, нова врста инсулина добијена из тих кристала узгајаних у свемиру никада се није материјализовала. Ипак, НАСА инсистира да је ово истраживање омогућило боље разумевање како инсулин делује и његов утицај на здравље, што им делимично може помоћи да се припреме за проширене људске мисије у свемир.

Како каже НАСА: „Јединствене истраживачке могућности свемирског окружења су на располагању да подстакну приватне индустрије да искористе благодати свемирског истраживања за развој нових производа или услуга.“

Све је то звјездане стазе (или Бузз Лигхтиеар, ако желите), али и врло утемељено. Узмимо за пример ову тренутну 2019. НАСА Твин студију која је открила нова сазнања о дијабетесу и болестима бубрега.

Ко би помислио? Велико хвала НАСА-и од Земљана са дијабетесом на њиховом сталном доприносу.

До бескраја и преко!