NASA kosmoso technologijos ir diabetas

Ką bendro turi NASA kosmoso technologijos ir diabetas? Iš tikrųjų gana daug.

NASA ir diabeto technologijos ryšys buvo aktuali tema neseniai vykusiame Diabeto technologijų draugijos metiniame susitikime, vykusiame lapkričio 14-16 dienomis Bethesdoje, MD. Tame # 2019DTM susirinkime NASA gydytojas apibendrino keletą žymesnių technologijų sutapimų per metus ir kalbėjo apie dabartinius projektus.

„Jums gali kilti klausimas, ką NASA veikia čia, ir kaip kosmosas ir diabetas dera tarpusavyje“, - sakė dr. Victor Schneider, NASA Biomedicininių tyrimų ir atsakomųjų priemonių programos Vašingtone tyrimų medicinos pareigūnas. „NASA yra technologijų organizacija, ir mes domėjimasis diabetu ir technologijomis ilgą laiką, nes buvo specialių programų, kurios buvo taikomos diabetui ir asmens sveikatai, ir tai svarbu ruošiantis šioms misijoms “.

NASA aktyviai tyrinėja su sveikata susijusias technologijas, nes numato žmogaus vadovaujamas misijas į Mėnulį 2024 m. Ir į Marsą iki 2035 m., Kaip dalį savo naujosios kosmoso politikos direktyvos, reikalaujančios žmonėms išplėsti Saulės sistemą. Jų tyrimais siekiama geriau aprūpinti astronautus ir erdvėlaivius būsimoms misijoms.

NASA ir diabeto istorija

Deja, žmonėms, sergantiems nuo insulino priklausomu diabetu, vis dar neįmanoma tapti astronautais, nors jie tikrai gali dirbti kitus NASA vaidmenis, pavyzdžiui, skrydžių valdytojus.

Tačiau per pastaruosius kelis dešimtmečius matėme įdomias NASA technologijos programas, pritaikytas diabeto pasaulyje - nuo kosmoso mikrogravitacijos, darančios įtaką insulino kūrybai, iki nuolatinių gliukozės matuoklių, naudojamų astronautų sveikatai ir biometrikai stebėti, iki salelių kapsuliavimo ir implantuojamų insulino pompų. buvo pritaikyti pagal erdvėlaivių dizainą.

Įdomus istorinis pavyzdys: iš tikrųjų prieš praėjusią savaitę (1986 m. Lapkričio 10 d.) Prieš 33 metus viena iš NASA palaikytų diabeto technologijų - „MiniMed“ sukurtas implantuojamas insulino pompas - pateko į pirmąjį žmogų.

2000-ųjų pradžioje NASA viešai dalyvavo tyrimuose, apimančiuose hormonų atsparumą, susijusį su diabetu, iki tikslinių baltymų, skirtų diabeto vaistams kurti.

2006 m. Pranešime spaudai buvo skelbiama: „NASA ir universitetai prisijungia prie kovos su diabetu“. Džordžo Vašingtono universiteto ir Kornelio universiteto darbas buvo skirtas žiurkių beta ląstelių elektronų fotomikrografų (vaizdų iš elektroninio mikroskopo) analizei ir ląstelių atsakui į gliukozę.

2012 m. Darbas iš tiesų buvo labai mokslinės fantastikos, o tokie projektai kaip mobilusis telefonas galėjo aptikti diabetą iš jūsų kvėpavimo.

„Kosminio amžiaus insulino pompa“

Ar žinojote, kad ankstyvojo implantuojamo insulino pompos technologija atsirado vykdant mokslinius tyrimus ir plėtrą NASA ir karinėse kosminėse sistemose? Taip, vadinamoji programuojamoji implantuojamųjų vaistų sistema buvo mažytė, mikro miniatiūrizuota skysčių valdymo sistema, kuri iš pradžių buvo naudojama ieškant gyvenimo apie dvi „Mars Viking“ erdvėlaivių misijas 70-aisiais. Žiniasklaida tuo džiaugėsi, veikiančios funkcijos, tokios kaip „Kosminio amžiaus insulino pompa gali tapti diabetu sergančių pacientų pakilimu“. „Chicago Tribune“ 1986 m. lapkričio 20 d.

Tyrinėdami, kaip keliauti toliau į kosmosą ir įveikti astronautų sveikatos stebėjimo iššūkius, NASA tyrėjai kreipėsi į tokio tipo technologijas, kad stebėtų gyvybinius požymius - ir tai galiausiai pasipylė į šio implantuojamo insulino pompos civilinę technologinę plėtrą. Vėliau, atlikus Goddardo kosminio skrydžio centro darbą šioje srityje, medicinos ekspertai sugebėjo sukurti implantuojamus prietaisus, kurie galėtų stebėti gliukozės kiekį ir siųsti signalus insulino pristatymui, kai to gali prireikti astronautui.

Norint patikslinti, implantuojamas insulino pompas nėra tas pats, kas šiandieniniai tradiciniai insulino pompai, įstrigę į odą per mažą adatą, kuri yra infuzijos rinkinio dalis. Tai veikiau nedideli baterijomis varomi įrenginiai, kurie atrodo kaip maža metalinė ritulio ritulys, chirurginės procedūros metu implantuotas į audinių kišenę po oda, kur kateteriu tiekia bazinį insuliną. Paprastai jis turi trijų mėnesių koncentruoto insulino atsargas, o gydytojas gali jį papildyti neišimdamas iš organizmo. Baterijos gali tarnauti keletą metų, kol prireiks naujo implantuojamo siurblio. Pacientas nešiojasi belaidį valdiklį, panašų į tradicinį „Medtronic“ vamzdžių siurblio įrenginį, naudojamą programuoti boliuso dozes maistui ir korekcijoms.

Skamba gana šauniai, ne?

Žinoma, dabar istorija pasakoja apie tai, kaip implantuojamas insulino pompa nebuvo viskas, ką prognozavo NASA ir praėjusių metų diabeto ekspertai.

Pirmasis implantuojamas insulino pompas „MiniMed“ buvo sukurtas 1986 m., Tačiau tik po beveik dešimtmečio prietaisas gavo reguliavimo patvirtinimą Europoje. Kai „MiniMed“ tobulino savo technologijas tiek čia, tiek JAV, tiek visame pasaulyje, daugiau pacientų pradėjo naudoti prietaisus. 2000 m. „MiniMed“ galiausiai išleido naujus modelius, kurie pagerino atmintį ir ilgesnį baterijos veikimo laiką.

Viskas pasikeitė, kai „Medtronic“ 2001 m. Nusipirko „MiniMed“, o ateinančiais metais buvo atlikta tik minimalių patobulinimų. 2007 m. „Medtronic“ paskelbė, kad visiškai nutrauks klinikinius implantavimo insulino pompos koncepcijos tyrimus ir plėtrą. Tai privertė vartotojus rasti kitas gydymo galimybes arba keliauti kur nors kitur, jei reikia, prietaisą papildyti arba pakeisti. Metų bėgyje prekės vis labiau ribojamos, nes „Medtronic“ tiekia tik nedidelį skaičių šių implantuojamų prietaisų tarptautiniu mastu, užuot sutelkusi dėmesį į išorinius insulino pompas ir uždaro ciklo technologijas.

Dabar mums pasakyta, kad „Medtronic“ derasi dėl IP perdavimo San Diego paleidimo „PhysioLogic Devices“. Tos įmonės generalinis direktorius Gregas Petersonas - pats implantuojamas insulino pompa nuo 90-ųjų pradžios! - perėmė 2019 m. Pradžioje ir sako, kad eina „kelerių metų trasą, kurdami mūsų pažangiausią implantuojamą insulino pompą, kuri antrosios kartos metu mūsų pritaikytu algoritmu susies su nuolatiniu gliukozės matuokliu“. Neseniai finansavus JDRF ir susitikus su Europos tyrimų komitetu dėl šių mokslinių tyrimų ir plėtros tęsimo, Petersonas yra optimistiškai nusiteikęs.

Tai, žinoma, ne vienintelė kosmoso technologija, vis dar matoma diabeto visatoje ...

Ląstelių kapsuliavimo naujovės nuo nulio gravitacijos

Vienas patrauklus NASA sukurtas projektas apima salelių ląstelių kapsuliavimą, kuris paskatino buvusį astronautą ir diabeto tyrėją įkurti savo įmonę, pagrįstą trijų dešimtmečių darbu šioje srityje. Dr Tayloras Wangas iš Vanderbilto universiteto Našvilyje, Teksaso valstijoje, remdamasis 1985 m. Balandžio mėn.

Taip, jis tiesiogine to žodžio prasme atliko nulinės gravitacijos tyrimus nelemto „Space Shuttle Challenger“ laive. Wangas vadovavo Kalifornijos technologijos instituto reaktyvinių variklių laboratorijai, kai NASA jį pasirinko kaip krovinio specialistą ir vieną iš septynių astronautų savaitės trukmės STS-51-B misijoje, skirtoje mikrogravitacijos tyrimams. Ši misija padarė jį pirmuoju etniniu kinu, išėjusiu į kosmosą.

Tai, ką Wangas matė kosmose „polimero kapsulių augimo ir našumo“ srityje, buvo unikalus ir formuojantis, pasak tyrimų stebėtojų, tokių kaip JDRF. Jis ištyrė, kaip sukasi į sferą panašios formos elgėsi nulinės gravitacijos metu ir nustatė, kad vandens lašai migruos į sferų centrą, o ne judės link kraštų. Remdamasis šiuo pastebėjimu, 1990-aisiais jis sukūrė imuninės izoliacijos kapsuliavimo sistemą, kuri apsaugo gyvas ląsteles ir leidžia joms palaikyti ląstelių funkciją, nereikalaujant jokių imuninę sistemą slopinančių vaistų, turinčių tiek daug neigiamų šalutinių poveikių.

Pleistras „Encapsulife“ buvo numatytas kaip aukštųjų technologijų „blynas“, sudarytas iš daugiasluoksnių polimerinių kapsulių, kurios susidarys skirtingos formos, kad tiktų transplantacijos šeimininkui. Maždaug sidabro dolerio dydžio jis būtų implantuojamas po oda, laikant keliasdešimt tūkstančių į aplinką įdėtų gyvų salelių ląstelių (gautų iš kiaulių ar suaugusių žmogaus kamieninių ląstelių). Tai apsaugotų saleles nuo bet kokio autoimuninio priepuolio, sutiktų virškinimo trakto gliukozę iš kepenų ir paskatintų saleles gaminti insuliną ir automatiškai išskirti jį į diabetu sergančio žmogaus sistemą - kaip ir įprastą dirbančią kasą.

„Encapsulife“ žmonės sako, kad „kosminė kapsulė“ yra pati geriausia analogija, kaip veikia šis pleistras: kapsulės viduje esanti gyva būtybė, sklandanti priešiškoje ar svetimoje aplinkoje.

Pirmąjį sėkmingų tyrimų, atliktų su graužikais, Wangas dar 90-ajame dešimtmetyje atliko, o po dešimtmečio, 2007 m., Jis nustatė, kad cukriniu diabetu sergantiems šunims insulinas gali būti pašalinamas su normaliu cukraus kiekiu nevalgius iki septynių mėnesių. Neseniai 2013 m. Wangas bendradarbiavo su dr. Jamesu Markmannu Masačusetso bendrojoje ligoninėje, kad panaudotų gyvų ląstelių pleistrą mažų beždžionių diabetui neutralizuoti be jokių imunosupresantų.

„Be NASA„ Shuttle “,„ Spacelab 3 “ir ankstyvos tolesnės mikrogravitacijos tyrimų paramos niekas iš mūsų biologinės medicinos pažangos, žadėdamas suteikti milžinišką medicininę naudą žmonijai, nebūtų įvykęs“, - anksčiau mums sakė dr. Wangas. .

Nuo to laiko, kai 2014 m. Ji gavo JAV patentą, „Encapsulife“ nematėme daug naujo, tačiau mums pranešama, kad kūrimas tęsiasi, o šių metų pradžioje startuolio prezidentu tapo pensininkas bankininkas Larry Luxas. Nekantriai laukiame, kas bus toliau.

Auginti insuliną kosminėje erdvėje?

Kitas žavus NASA vykdomas projektas buvo insulino kristalų auginimas kosmose.

Dar 90-ųjų pabaigoje buvo pasakojimų apie insulino kristalus, kurie buvo tiriami kosminiame maršrute ir auginami būdais, kurių anksčiau nebuvo matyti Žemės planetoje. 1994 m. Insulino kristalų augimo kosmose eksperimento rezultatai žadėjo „naują supratimą apie diabetą“, kuris gali atverti kelią sumažinti insulino injekcijas naudojant tai, kas sukurta kosminėje erdvėje.

„Erdvėje išauginti insulino kristalai suteikė mums naujos, dar nematytos informacijos“, - tuo metu sakė vienas Niujorko tyrinėtojas. „Todėl dabar turime daug išsamesnį insulino vaizdą.“

Gauta nauja informacija turėjo būti panaudota kuriant „naują gydomąjį insuliną diabeto kontrolei“ Birmingemo (AL) tyrimų centre, kuris bendradarbiavo su NASA Komercinio kosmoso centro Makromolekulinės kristalografijos centru. Tai buvo vienas iš 10 NASA komercinių kosminių centrų, kurį valdė NASA Maršalo kosminių skrydžių centro mikrogravitacijos tyrimų programos biuro kosmoso produktų kūrimo biuras.

Deja, nepaisant tų daug žadančių antraščių, naujo tipo insulinas, gautas iš tų kosmose užaugintų kristalų, niekada nepasireiškė. Vis dėlto NASA tvirtina, kad šis tyrimas leido geriau suprasti insulino veikimą ir jo poveikį sveikatai, o tai iš dalies gali padėti jiems pasirengti išplėstinėms žmogaus misijoms į kosmosą.

Kaip teigia NASA: „Yra sukurtos unikalios kosmoso aplinkos mokslinių tyrimų galimybės, siekiant paskatinti privačią pramonę pasinaudoti kosminių tyrimų teikiamais pranašumais kuriant naujus produktus ar paslaugas“.

Visa tai labai „Star Trek“ (arba „Buzz Lightyear“, jei norite), bet ir labai pagrįsta. Paimkime, pavyzdžiui, šį dabartinį 2019 m. NASA Twin tyrimą, kuris atskleidė naujas išvadas apie diabetą ir inkstų ligas.

Kas galėjo pagalvoti? Didelis ačiū NASA iš žemės gyventojų su cukriniu diabetu už jų nuolatinį indėlį.

Iki begalybės ir anapus!