Kas kopīgs NASA kosmosa tehnoloģijai un diabētam? Patiesībā diezgan daudz.
NASA saistība ar diabēta tehnoloģiju bija aktuāla tēma nesenajā Diabēta tehnoloģiju biedrības ikgadējā sanāksmē, kas notika 14.-16. Novembrī Bethesda, MD. Šajā # 2019DTM salidojumā NASA ārsts atkārtoja dažus no ievērojamākajiem tehnoloģiju pārklāšanās gadu gaitā un runāja par pašreizējiem projektiem.
"Jums var rasties jautājums, ko NASA šeit dara, un kā kosmoss un diabēts sader kopā," sacīja doktors Viktors Šneiders, NASA Biomedicīnas pētījumu un pretpasākumu programmas Vašingtonā DC pētniecības medicīnas darbinieks. "NASA ir tehnoloģiju organizācija, un mums ir bijusi interese par diabētu un tehnoloģijām jau ilgu laiku, jo ir bijuši īpaši pielietojumi, kas piemēroti cukura diabētam un personas veselībai, un tas ir svarīgi, gatavojoties šīm misijām. ”
NASA aktīvi pēta ar veselību saistītās tehnoloģijas, jo tā paredz cilvēku vadītas misijas uz Mēnesi 2024. gadā un uz Marsu līdz 2035. gadam kā daļu no viņu jaunās kosmosa politikas direktīvas, kas aicina paplašināt Saules sistēmu cilvēkiem. Viņu pētījumu mērķis ir labāk aprīkot astronautus un kosmosa kuģus turpmākajām misijām.
NASA un diabēta vēsture
Diemžēl cilvēkiem ar insulīnatkarīgu diabētu joprojām nav iespējams kļūt par astronautiem, lai gan viņi noteikti var strādāt citās NASA lomās, piemēram, kā lidojumu kontrolieri.
Bet pēdējo gadu desmitu laikā mēs esam redzējuši aizraujošus NASA tehnoloģiju pielietojumus diabēta pasaulē - sākot no kosmosa mikrogravitācijas, kas ietekmē insulīna radīšanu, līdz pat nepārtrauktiem glikozes monitoriem, kas tiek izmantoti astronautu veselības un biometrikas uzraudzībai, līdz saliņu iekapsulēšanai un implantējamiem insulīna sūkņiem ir pielāgoti no kosmosa kuģu konstrukcijas.
Interesants vēsturiskais brīdinājums: faktiski pirms 33 gadiem pagājušajā nedēļā (1986. gada 10. novembrī) viena no NASA atbalstītajām diabēta tehnoloģijām - MiniMed izstrādātais implantējamais insulīna sūknis - nokļuva pirmajā cilvēka pacientā.
2000. gadu sākumā NASA bija publiski iesaistīta pētījumos, kas aptvēra hormonu rezistenci, kas saistīta ar diabētu, līdz mērķa proteīniem diabēta zāļu izstrādei.
2006. gadā paziņojumā presei tika paziņots: “NASA un universitātes pievienojas cīņai ar diabētu.” Džordža Vašingtonas universitātes un Kornela universitātes darbs koncentrējās uz žurku beta šūnu elektronu fotomikrogrāfu (attēlu no elektronu mikroskopa) un šūnu reakcijas uz glikozi analīzi.
Un 2012. gadā darbs patiesi ieguva zinātnisko fantastiku, ar tādiem projektiem kā mobilais tālrunis, kas varēja noteikt diabētu no elpas.
“Kosmiskā laikmeta insulīna sūknis”
Vai zinājāt, ka agri implantējamā insulīna sūkņa tehnoloģija radās pētniecības un attīstības darbā NASA un militārajās kosmosa sistēmās? Jā, tā sauktā programmējamā implantējamā zāļu sistēma bija niecīga, mikro miniaturizēta šķidruma kontroles sistēma, kas sākotnēji tika izmantota dzīves meklēšanas pieredzē ap divām Marsa Viking kosmosa kuģu misijām 70. gados. Plašsaziņas līdzekļi par to bija saviļņoti, darbojoties tādām funkcijām kā šis “Kosmosa vecuma insulīna sūknis varētu kļūt par pacēlāju diabēta slimniekiem”, kas publicēts Čikāgas Tribune 1986. gada 20. novembrī.
Kamēr viņi pētīja, kā ceļot tālāk kosmosā un pārvarēt astronautu veselības uzraudzības problēmas, NASA pētnieki pievērsās šāda veida tehnoloģijām, lai uzraudzītu vitālās pazīmes - un tas galu galā pārgāja šī implantējamā insulīna sūkņa civilajā tehnoloģiju attīstībā. Vēlāk Goddarda kosmosa lidojuma centra darba rezultātā šajā jomā medicīnas eksperti varēja izveidot implantējamas ierīces, kas var kontrolēt glikozes līmeni un sūtīt signālus insulīna piegādei, kad tas varētu būt vajadzīgs astronautam.
Lai precizētu, implantējamais insulīna sūknis nav tas pats, kas mūsdienu tradicionālie insulīna sūkņi, kas ir iesprūduši ādā, izmantojot nelielu adatu, kas ir daļa no infūzijas komplekta. Tās drīzāk ir mazas baterijas darbināmas vienības, kas izskatās kā maza metāla hokeja ripa, kas ķirurģiskas procedūras laikā implantēta audu kabatā zem ādas, kur tā caur katetru piegādā bazālo insulīnu. Parasti tas satur trīs mēnešus koncentrēta insulīna daudzumu, un ārsts to var uzpildīt, neizņemot to no ķermeņa. Baterijas var kalpot vairākus gadus, pirms ir nepieciešams jauns implantējams sūknis. Pacients nēsā bezvadu kontrolieri, kas līdzinās tradicionālajam Medtronic caurules sūkņa blokam, ko izmanto, lai ieprogrammētu bolus devas pārtikai un korekcijām.
Izklausās diezgan forši, nē?
Protams, vēsture tagad stāsta par to, kā implantējamais insulīna sūknis nebija viss, ko prognozēja NASA un pagājušā gada diabēta eksperti.
Pirmais implantējamais insulīna sūknis MiniMed tika izstrādāts 1986. gadā, taču tikai gandrīz desmit gadus vēlāk ierīce saņēma regulatīvo apstiprinājumu Eiropā. Tā kā MiniMed uzlaboja savu tehnoloģiju gan šeit, gan ASV, gan visā pasaulē, ierīces sāka lietot vairāk pacientu. MiniMed 2000. gadā galu galā izlaida jaunus modeļus, kuriem bija uzlabota atmiņa un ilgāks akumulatora darbības laiks.
Viss mainījās, kad Medtronic 2001. gadā nopirka MiniMed, un turpmākajos gados tika veikti tikai minimāli uzlabojumi. 2007. gadā Medtronic paziņoja, ka pilnībā pārtrauks implantējamā insulīna sūkņa koncepcijas klīnisko izpēti un attīstību. Tas piespieda lietotājus vai nu atrast citas ārstēšanas iespējas, vai arī ceļot kaut kur, kur ierīci varēja uzpildīt vai pēc vajadzības nomainīt. Gadu gaitā piegādes ir kļuvušas arvien ierobežotākas, jo Medtronic piegādā tikai nelielu skaitu šo implantējamo ierīču starptautiskā mērogā, tā vietā koncentrējoties uz ārējiem insulīna sūkņiem un slēgtā cikla tehnoloģijām.
Tagad mums teica, ka Medtronic veic sarunas par šī IP nodošanu San Diego starta PhysioLogic Devices. Šīs kompānijas izpilddirektors Gregs Pētersons - pats implantējams insulīna sūknis kopš 90. gadu sākuma! - pārņēma 2019. gada sākumā un saka, ka viņi ir “daudzu gadu garumā, lai izstrādātu mūsdienīgu implantējamo insulīna sūkni, kas otrajā paaudzē, izmantojot mūsu pielāgoto algoritmu, savienos ar nepārtrauktu glikozes mērītāju”. Ar neseno JDRF finansējumu un tikšanos ar Eiropas Pētniecības komiteju par šīs pētniecības un attīstības turpināšanu Pētersons ir optimistisks.
Protams, tā nav vienīgā no kosmosa iegūtā tehnoloģija, kas joprojām tiek novērota diabēta Visumā ...
Šūnu iekapsulēšanas jauninājumi no nulles gravitācijas
Viens aizraujošs NASA ģenerētais projekts ir saistīts ar saliņu šūnu iekapsulēšanu, kā rezultātā bijušais astronauts un diabēta pētnieks nodibināja savu uzņēmumu, pamatojoties uz trīs gadu desmitiem ilgu darbu šajā jomā. Dr Teilors Vangs Vanderbiltas universitātē Nešvilā, Teksasas štatā, balstoties uz 1985. gada aprīļa novērojumiem kosmosā, sāka darbu pie biomākslīgas aizkuņģa dziedzera plākstera, kas pazīstams kā Encapsulife.
Jā, viņš burtiski veica pētījumus nulles gravitācijā uz neveiksmīgā kosmosa kuģa Challenger klāja. Vangs devās uz augšu Kalifornijas Tehnoloģiju institūta reaktīvo dzinēju laboratorijā, kad NASA viņu izvēlējās kalpot par kravas speciālistu un vienu no septiņiem astronautiem nedēļas ilgā misijā STS-51-B, kuras uzmanības centrā bija mikrogravitācijas pētījumi. Šī misija padarīja viņu par pirmo etnisko ķīnieti, kurš devās kosmosā.
Tas, ko Vangs redzēja kosmosā “polimēru kapsulu augšanas un veiktspējas” jomā, bija unikāls un veidojošs, uzskata pētnieki, piemēram, JDRF. Viņš pētīja, kā rotējošas sfēras formas izturējās bez gravitācijas, un atklāja, ka ūdens pilieni migrē uz sfēru centru, nevis virzās uz malām. Balstoties uz šo novērojumu, 1990. gados viņš izveidoja imūnizolācijas iekapsulēšanas sistēmu, kas aizsargā dzīvās šūnas un ļauj tām uzturēt šūnu funkcijas, bez nepieciešamības pēc imūnsupresijas zālēm, kurām ir tik daudz negatīvu blakusparādību.
Plāksteris Encapsulife plāksteris tika iecerēts kā augsto tehnoloģiju “pankūka”, kas sastāv no daudzslāņu polimēru kapsulām, kas veidojas dažādās formās, lai tās atbilstu transplantācijas saimniekam. Apmēram sudraba dolāra lielumā tas tiktu implantēts zem ādas, turot desmitiem tūkstošu iekapsulētu dzīvo saliņu šūnu (kas iegūtas no cūkām vai pieauguša cilvēka cilmes šūnām). Tas pasargātu saliņas no jebkāda autoimūna uzbrukuma, uzņemot gremošanas glikozi no aknām un stimulējot saliņas ražot insulīnu un automātiski izdalīt to diabēta slimnieka sistēmā - gluži kā parastā darba aizkuņģa dziedzerī.
Encapsulife ļaudis saka, ka “kosmosa kapsula” patiešām ir labākā līdzība šī plākstera darbībai: kapsulas iekšpusē esoša būtne, kas peld naidīgā vai svešā vidē.
Vangs veica pirmo veiksmīgo pētījumu kārtu, izmantojot grauzējus, 90. gados, un desmit gadus vēlāk, 2007. gadā, viņš atklāja, ka diabēta slimniekiem suņiem var noņemt insulīnu ar normālu cukura līmeni tukšā dūšā līdz septiņiem mēnešiem. Pavisam nesen, 2013. gadā, Vangs sadarbojās ar ārstu Džeimsu Markmanu Masačūsetsas Vispārējā slimnīcā, lai izmantotu dzīvo šūnu plāksteri, lai mazinātu mazo pērtiķu diabētu bez imūnsupresantiem.
"Bez NASA Shuttle, Spacelab 3 un agrīna turpmāka mikrogravitācijas pētījumu atbalsta neviens no mūsu bioloģiskās medicīnas sasniegumiem ar solījumu sniegt cilvēcei milzīgus medicīniskus ieguvumus nebūtu noticis," iepriekš mums teica Dr Wang. .
Kopš tā ieguva ASV patentu 2014. gadā, mēs neesam redzējuši daudz jauna no Encapsulife, taču mēs esam teikuši, ka izstrādes darbi turpinās, un šī gada sākumā starta prezidenta amatā stājās pensionēts baņķieris Lerijs Luks. Mēs ceram redzēt, kas notiks tālāk.
Insulīna audzēšana kosmosā?
Vēl viens aizraujošs NASA īstenotais projekts bija insulīna kristālu audzēšana kosmosā.
Vēl 90. gadu beigās bija stāsti par insulīna kristāliem, kas tika pētīti kosmosa kuģī un audzēti tādā veidā, kāds iepriekš nebija redzams uz Zemes planētas. Rezultāti no 1994. gada insulīna kristālu augšanas eksperimenta kosmosā solīja “jaunu izpratni par diabētu”, kas potenciāli paver iespēju samazināt insulīna injekcijas, izmantojot kosmosā izstrādāto.
"Kosmosā audzētie insulīna kristāli ir devuši mums jaunu, vēl neredzētu informāciju," toreiz teica viens Ņujorkas pētnieks. "Tā rezultātā mums tagad ir daudz detalizētāks insulīna attēls."
Jaunā iegūtā informācija bija jāizmanto, izstrādājot “jaunu terapeitisko insulīna terapiju diabēta kontrolei” pētniecības centrā Birmingemā, AL, kas sadarbojās ar NASA Komerciālā kosmosa centra Makromolekulārās kristalogrāfijas centru. Tas bija viens no NASA 10 komerciālajiem kosmosa centriem, ko NASA Māršala kosmosa lidojumu centra mikrouztvēruma pētījumu programmas birojā pārvalda Kosmosa produktu attīstības birojs.
Ak, neskatoties uz šiem daudzsološajiem virsrakstiem, jauna veida insulīns, kas iegūts no šiem kosmosā audzētajiem kristāliem, nekad nepiepildījās. Tomēr NASA uzstāj, ka šis pētījums ļāva labāk izprast insulīna darbību un tā ietekmi uz veselību, kas daļēji var palīdzēt viņiem sagatavoties paplašinātām cilvēku misijām kosmosā.
Kā norāda NASA: "Ir pieejamas unikālas kosmosa vides izpētes iespējas, lai mudinātu privāto nozari izmantot kosmosā veikto pētījumu priekšrocības jaunu produktu vai pakalpojumu izstrādē."
Tas viss ir ļoti Star Trek (vai Buzz Lightyear, ja vēlaties), bet arī ļoti pamatots. Piemēram, ņemiet šo pašreizējo NASA Twin 2019. gada pētījumu, kas ir atklājis jaunus atklājumus par diabētu un nieru slimībām.
Kas to būtu domājis? Liels paldies NASA no Zemes iedzīvotājiem ar diabētu par viņu pastāvīgo ieguldījumu.
Līdz bezgalībai un tālāk!
