Какво е общото между космическите технологии и диабета на НАСА? Всъщност доста.
Връзката между НАСА и технологията за диабет беше основна тема на неотдавнашната годишна среща на Diabetes Technology Society, проведена на 14-16 ноември в Bethesda, MD. На това # 2019DTM събиране лекар на НАСА обобщи някои от най-забележителните технологични припокривания през годините и говори за текущи проекти.
„Може да се чудите какво прави НАСА тук и как пространството и диабетът се съчетават“, каза д-р Виктор Шнайдер, медицински изследовател в Програмата за биомедицински изследвания и контрамерки на НАСА във Вашингтон, „НАСА е технологична организация и ние сме имали интерес към диабета и технологиите от дълго време, защото има специфични приложения, които се прилагат за диабета и личното здраве и това е важно, докато се подготвяме за тези мисии. "
НАСА активно изследва свързаните със здравето технологии, тъй като предвижда ръководени от човека мисии до Луната през 2024 г. и до Марс до 2035 г., като част от новата им директива за космическата политика, призоваваща за човешкото разширяване на Слънчевата система. Тяхното изследване има за цел да оборудва по-добре астронавтите и космическите кораби за бъдещи мисии.
История на НАСА и диабет
За съжаление все още е невъзможно хората с инсулинозависим диабет да станат астронавти, въпреки че със сигурност могат да работят и в други роли на НАСА, например като полетни контролери.
Но през последните няколко десетилетия видяхме вълнуващи приложения на технологията на НАСА, прилагани към света на диабета - от космическата микрогравитация, влияеща върху създаването на инсулин, до непрекъснатите монитори на глюкозата, използвани за наблюдение на здравето и биометричните данни на астронавтите, до капсулирането на островчета и имплантируемите инсулинови помпи, които са адаптирани от дизайна на космически кораби.
Интересен исторически шрифт: Всъщност преди 33 години през изминалата седмица (на 10 ноември 1986 г.) една от поддържаните от НАСА технологии за диабет - имплантируема инсулинова помпа, разработена от MiniMed - намери своя път при първия човек.
В началото на 2000-те години НАСА беше публично ангажирана с изследвания, обхващащи хормоналната резистентност, свързана с диабета, чак до целевите протеини за проектиране на лекарства за диабет.
През 2006 г. в съобщение в пресата се казва: „НАСА и университетите се присъединяват към борбата с диабета.“ Работата в университета Джордж Вашингтон и университета Корнел се фокусира върху анализирането на електронни фотомикрографии (изображения от електронен микроскоп) на бета клетки от плъхове и реакцията на клетките към глюкозата.
И през 2012 г. работата получи много научна фантастика, с проекти като мобилен телефон, който може да открие диабет от дъха ви.
„Инсулинова помпа Space-Age“
Знаете ли, че технологията за ранна имплантируема инсулинова помпа идва от научноизследователската и развойна дейност на НАСА и военните космически системи? Да, така наречената Програмируема имплантируема медикаментозна система беше малка, микроминимизирана система за контрол на течности, която първоначално беше използвана при опит за търсене на живот около две от мисиите на космически кораб Mars Viking през 70-те. Медиите бяха развълнувани от това, изпълняващи функции като тази „Space-Age инсулинова помпа може да се превърне в асансьор за диабетици“, публикувана в Чикаго Трибюн на 20 ноември 1986 г.
Докато те проучваха как да пътуват по-далеч в космоса и да преодоляват предизвикателствата за наблюдение на здравето на астронавтите, изследователите на НАСА се обърнаха към този тип технология за наблюдение на жизненоважни показатели - и това в крайна сметка се разля в гражданското технологично развитие на тази имплантируема инсулинова помпа. По-късно, в резултат на работата на Центъра за космически полети Goddard в тази област, медицинските експерти успяха да създадат имплантируеми устройства, които могат да наблюдават нивата на глюкозата и да изпращат сигнали за доставяне на инсулин, когато астронавтът може да се нуждае от него.
За да се изясни, имплантируемата инсулинова помпа не е същото като днешните традиционни инсулинови помпи, които са залепнали в кожата чрез малка игла, която е част от инфузионния комплект. По-скоро това са малко захранвани от батерии единици, които приличат на малка метална хокейна шайба, имплантирана в хирургична процедура в джоб с тъкан под кожата, където доставя базален инсулин чрез катетър. Като цяло, той носи тримесечен запас от концентриран инсулин и може да бъде презареждан, без да го отстранява от тялото от лекар. Батериите могат да издържат няколко години, преди да е необходима нова имплантируема помпа. Пациентът носи безжичен контролер, който прилича на традиционна тръбна помпа Medtronic, използвана за програмиране на болусни дози за храна и корекции.
Звучи доста готино, нали?
Разбира се, историята сега разказва история за това как имплантируемата инсулинова помпа не е всичко, което се прогнозира от НАСА и експертите по диабет от миналото.
Първата имплантируема инсулинова помпа MiniMed е разработена през 1986 г., но едва близо десетилетие по-късно устройството получава регулаторно одобрение в Европа. Тъй като MiniMed подобри своята технология както тук, в САЩ, така и в световен мащаб, все повече пациенти започнаха да използват устройствата. В крайна сметка MiniMed пусна нови модели през 2000 г., които имаха подобрена памет и по-дълъг живот на батерията.
Всичко се промени, когато Medtronic купи MiniMed през 2001 г. и през следващите години бяха направени само минимални подобрения. През 2007 г. Medtronic обяви, че ще прекрати изцяло клиничните си изследвания и разработки за концепцията за имплантируема инсулинова помпа. Това принуди потребителите или да намерят други възможности за лечение, или да пътуват някъде, където биха могли да напълнят устройството или да го подменят при необходимост. С течение на годините доставките стават все по-ограничени, тъй като Medtronic доставя само малък брой от тези имплантируеми устройства в международен план, вместо да се концентрира върху външните си инсулинови помпи и технологията със затворен цикъл.
Сега ни е казано, че Medtronic води преговори за прехвърляне на този IP към стартиращия PhysioLogic Devices в Сан Диего. Главният изпълнителен директор на тази компания Грег Питърсън - самият имплантируем инсулинов помпец от началото на 90-те! - пое в началото на 2019 г. и казва, че са на „многогодишна пътека за разработване на нашата модерна имплантируема инсулинова помпа, която във второто поколение ще се свърже чрез нашия персонализиран алгоритъм с непрекъснат монитор за глюкоза.“ С наскоро финансиране от JDRF и среща с Европейския изследователски комитет относно продължаването на тази НИРД, Питърсън е оптимист.
Това не е единствената космическа технология, която все още се вижда днес във вселената на диабета, разбира се ...
Иновации за капсулиране на клетки от нулева гравитация
Един очарователен проект, генериран от НАСА, включва капсулиране на островни клетки, което накара бивш изследовател на астронавт и диабет да създаде собствена компания въз основа на три десетилетия работа в тази област. Д-р Тейлър Уанг от университета Вандербилт в Нешвил, Тенеси, започва своята работа върху био-изкуствен пластир на панкреаса, известен като Encapsulife, въз основа на наблюденията му през април 1985 г. в космоса.
Да, той буквално правеше изследвания в нулева гравитация на борда на злополучния космически совалка Challenger. Уанг оглавяваше лабораторията за реактивно задвижване на Калифорнийския технологичен институт, когато беше избран от НАСА да служи като специалист по полезен товар и един от седемте астронавти в едноседмичната мисия STS-51-B, фокусирана върху изследванията на микрогравитацията. Тази мисия го направи първият етнически китайски човек, който отиде в космоса.
Това, което Уанг е видял в космоса в областта на „растежа и ефективността на полимерните капсули“, е уникално и формиращо, според изследователи като JDRF. Той проучи как въртящите се сфероподобни форми се държат при нулева гравитация и установи, че капчици вода ще мигрират към центъра на сферите, вместо да се движат към краищата. Въз основа на това наблюдение, през 90-те той създава имуноизолационна капсулираща система, която защитава живите клетки и им позволява да поддържат клетъчната им функция, без да са необходими лекарства за имуносупресия, които имат толкова много негативни странични ефекти.
Пластирът Encapsulife пластир е замислен като високотехнологична „палачинка“, съставена от многослойни полимерни капсули, които ще се оформят в различни форми, за да пасват на трансплантирания приемник. Приблизително с размерите на сребърен долар, той ще бъде имплантиран под кожата, съдържащ десетки хиляди капсулирани живи островни клетки (произхождащи от прасета или човешки стволови клетки за възрастни). Той би предпазил островчетата от всяка автоимунна атака, приветствайки храносмилателната глюкоза от черния дроб и стимулирайки островчетата да произвеждат инсулин и да го отделят автоматично в системата на диабетика - точно като нормален работещ панкреас.
Хората от Encapsulife казват, че „космическата капсула“ наистина е най-добрата аналогия за това как работи този пластир: живо същество вътре в капсулата, което се носи във враждебна или чужда среда.
Уанг извърши първия кръг от успешни проучвания с гризачи през 90-те години, а десетилетие по-късно през 2007 г. установи, че кучетата с диабет могат да бъдат сваляни от инсулин с нормална кръвна захар на гладно до седем месеца. Съвсем наскоро през 2013 г. Уанг работи с д-р Джеймс Маркман в Общата болница в Масачузетс, за да използва пластира от живи клетки за противодействие на диабета при малки маймуни без имуносупресори.
„Без совалката на НАСА, Spacelab 3 и ранната последваща подкрепа за научноизследователска микрогравитация, никой от нашите биомедицински постижения, с обещание да осигури огромни медицински ползи за човечеството, нямаше да се случи“, каза д-р Уанг по-рано .
Не сме виждали много нови неща от Encapsulife, откакто получи американски патент през 2014 г., но ни казаха, че работата по разработката продължава и по-рано тази година пенсиониран банкер - Лари Лукс - пое поста президент на стартирането. Очакваме с нетърпение да видим какво следва.
Отглеждане на инсулин в космоса?
Друг очарователен проект на НАСА е отглеждането на кристали инсулин в космоса.
В края на 90-те години имаше истории за кристали инсулин, които се изучават на космическа совалка и се отглеждат по начини, които не са били виждани на планетата Земя преди. Резултати от експеримент за растеж на инсулинов кристал от 1994 г. в космоса обещават „ново разбиране за диабета“, потенциално проправящ начин за намаляване на инжекциите на инсулин, използвайки разработеното в космическото пространство.
„Космически отгледаните кристали инсулин ни предоставиха нова, невиждана досега информация“, каза тогава един изследовател от Ню Йорк. „В резултат на това сега имаме много по-подробна картина на инсулина.“
Новата събрана информация трябваше да бъде използвана при разработването на „ново терапевтично инсулиново лечение за контрол на диабета“ в изследователски център в Бирмингам, Алабама, който си партнираше с Центъра за макромолекулна кристалография, Търговски космически център на НАСА. Това беше един от 10-те търговски космически центъра на НАСА, управлявани от Службата за разработване на космически продукти в рамките на Службата за програма за изследване на микрогравитацията в Центъра за космически полети на Маршал на НАСА.
Уви, въпреки обещаващите заглавия, нов тип инсулин, получен от тези отгледани в космоса кристали, никога не се материализира. И все пак НАСА настоява, че това изследване е дало по-добро разбиране за това как действа инсулинът и неговото въздействие върху здравето, което отчасти може да им помогне да се подготвят за разширени човешки мисии в космоса.
Както казва НАСА: „Предлагат се уникални възможности за изследване на космическата среда, за да се насърчат частните индустрии да се възползват от предимствата на космическите изследвания за разработване на нови продукти или услуги.“
Всичко е много Star Trek (или Buzz Lightyear, ако искате), но също така и много обосновано. Вземете за пример настоящото 2019 проучване на NASA Twin, което разкри нови открития за диабета и бъбречните заболявания.
Кой би си помислил? Голямо благодаря на НАСА от земляни с диабет за техния постоянен принос.
Към безрайността и отвъд!
