Mi a közös a NASA űrtechnikájában és a cukorbetegségben? Valójában nagyon sok.
A NASA és a cukorbetegség technológiája közötti kapcsolat kiemelt téma volt a Diabetes Technology Society legutóbbi éves ülésén, amelyet november 14–16-án rendeztek Bethesdában, MD. A # 2019DTM összejövetelen a NASA orvosa összefoglalta az évek során a figyelemre méltóbb technikai átfedéseket, és beszélt a jelenlegi projektekről.
"Elgondolkodhat azon, hogy a NASA mit csinál itt, és hogyan illeszkedik össze az űr és a cukorbetegség" - mondta Dr. Victor Schneider, a NASA washingtoni orvosbiológiai kutatási és ellenintézkedési programjának kutatási orvosa. "A NASA egy technológiai szervezet, és mi sokáig érdekelt a cukorbetegség és a technológia iránt, mert a cukorbetegségre és a személyes egészségre is voltak speciális alkalmazások, és ez fontos ezekre a küldetésekre készülve. "
A NASA aktívan kutatja az egészséggel kapcsolatos technológiákat, mivel új, a Naprendszer emberi terjeszkedését szorgalmazó űrpolitikai irányelvük részeként 2024-ben emberi irányítású missziókat tervez a Holdra és 2035-re a Marsra. Kutatásuk célja az űrhajósok és az űrhajók jobb felszerelése a jövőbeli küldetésekhez.
A NASA és a cukorbetegség története
Sajnos még mindig lehetetlen, hogy az inzulinfüggő cukorbetegségben szenvedők űrhajósokká váljanak, bár minden bizonnyal más NASA-szerepkörökben is dolgozhatnak, például repülésirányítóként.
De az elmúlt évtizedekben a NASA tech izgalmas alkalmazásait tapasztaltuk a cukorbetegség világában - az űr mikrogravitációjától, amely befolyásolja az inzulinképződést, az űrhajósok egészségének és biometriájának monitorozására szolgáló folyamatos glükózmonitorokig, a szigetecske-kapszulázásig és beültethető inzulinpumpákig. űrhajók tervezésétől kezdve adaptálták.
Érdekes történelmi apróság: A múlt héten (1986. november 10-én) valójában 33 évvel ezelőtt került sor a NASA által támogatott cukorbetegség-technológiák egyikére - a MiniMed által kifejlesztett beültethető inzulinpumpa - az első emberbetegbe.
A 2000-es évek elején a NASA nyilvánosan részt vett a cukorbetegséggel összefüggő hormonrezisztencia átfogó kutatásában, egészen a cukorbetegség gyógyszerek megtervezését célzó fehérjékig.
2006-ban egy sajtóközlemény azt hirdette: „A NASA és az egyetemek csatlakoznak a cukorbetegség elleni küzdelemhez.” A George Washington Egyetem és a Cornell Egyetem munkája a patkányok béta-sejtjeinek elektronfotomikroszkópos (elektronmikroszkópról készült képek) elemzésére és a sejtek glükózra adott válaszára összpontosított.
És 2012-ben a munka valóban nagyon tudományos-fantasztikus lett, olyan projektekkel, mint egy mobiltelefon, amely kimutathatja a cukorbetegséget a lélegzetéből.
„Űrkorú inzulinpumpa”
Tudta, hogy a korai beültethető inzulinpumpa-technológia a NASA és a katonai űrrendszerek kutatás-fejlesztési munkájából származik? Igen, az úgynevezett programozható beültethető gyógyszeres rendszer egy apró, mikro-miniatürizált folyadékszabályozó rendszer volt, amelyet kezdetben az életkeresési tapasztalatok során alkalmaztak a Mars Viking űrszonda két missziója körül a 70-es években. A média el volt ragadtatva ettől, és olyan funkciók futottak, mint ez a „Space-Age inzulinpumpa emelhet a cukorbetegek számára” című cikkben. Chicago Tribune 1986. november 20-án.
Miközben azt kutatták, hogyan lehet messzebb jutni az űrbe, és hogyan lehet leküzdeni az űrhajósok egészségének megfigyelésével járó kihívásokat, a NASA kutatói ilyen típusú technológiához fordultak az életjelek figyelemmel kísérése érdekében - és ez végül átterjedt ennek az implantálható inzulinpumpa polgári technológiai fejlesztésének. Később, a Goddard Űrrepülési Központ ezen a területen végzett munkája eredményeként, az orvosi szakértők implantálható eszközöket hozhattak létre, amelyek figyelemmel kísérhetik a glükózszintet és jeleket küldhetnek az inzulin leadására, amikor egy űrhajósnak szüksége lehet rá.
Tisztázandó, hogy a beültethető inzulinpumpa nem ugyanaz, mint a mai hagyományos inzulinpumpák, amelyek az infúziós készlet részét képező kis tűn keresztül ragadnak a bőrbe. Inkább ez egy kis akkumulátoros egység, amely úgy néz ki, mint egy kis fém jégkorongkorong, amelyet egy műtéti eljárás során beültetnek a bőr alatti szövetzsebbe, ahol katéteren keresztül juttatja az alap inzulint. Általában három hónapos koncentrált inzulint szállít, és újratölthető anélkül, hogy orvos eltávolítaná a testből. Az akkumulátorok évekig eltarthatnak, mire új beültethető szivattyúra van szükség. A beteg egy vezeték nélküli vezérlőt hordoz, amely hasonlít egy hagyományos Medtronic csöves szivattyúegységre, amelyet a bolus adagok programozására használnak az élelmiszerekhez és a korrekciókhoz.
Nagyon klasszul hangzik, nem?
Természetesen a történelem most arról mesél, hogy a beültethető inzulinpumpa nem volt minden, amit a NASA és a cukorbetegség szakértői előrejeleztek.
Az első MiniMed beültethető inzulinszivattyút 1986-ban fejlesztették ki, de csak közel egy évtizeddel később kapta meg az eszköz a hatósági jóváhagyást Európában. Amint a MiniMed fejlesztette technológiáját mind az Egyesült Államokban, mind a világon, egyre több beteg kezdte használni az eszközöket. A MiniMed végül 2000-ben adott ki új modelleket, amelyek javították a memóriát és hosszabbak voltak az akkumulátor élettartama.
Minden megváltozott, amikor a Medtronic 2001-ben megvásárolta a MiniMed-et, és a következő években csak minimális fejlesztések történtek. 2007-ben a Medtronic bejelentette, hogy az implantálható inzulinpumpa koncepciójának klinikai kutatás-fejlesztését teljesen megszünteti. Ez arra kényszerítette a felhasználókat, hogy más kezelési lehetőségeket találjanak, vagy olyan helyre utazzanak, ahol újratölthetik vagy szükség szerint kicserélhetik az eszközt. Az ellátás az évek múlásával egyre korlátozottabbá vált, mivel a Medtronic ezen implantálható eszközöknek csak kis részét szállítja nemzetközileg, ahelyett, hogy a külső inzulinszivattyúira és a zárt hurkú technológiára koncentrálna.
Most elmondtuk, hogy a Medtronic tárgyalásokat folytat az IP átadásáról a San Diego induló PhysioLogic Devices-hez. A cég vezérigazgatója, Greg Peterson - maga a beültethető inzulinpumpa a 90-es évek eleje óta! - 2019 elején vette át, és azt mondja, hogy „többéves pályán haladnak a legkorszerűbb beültethető inzulinpumpa fejlesztése érdekében, amely második generációban testreszabott algoritmusunkon keresztül egy folyamatos glükózmonitorhoz fog kapcsolódni.” A JDRF közelmúltbeli finanszírozásával és az Európai Kutatási Bizottsággal folytatott találkozóval a kutatás és fejlesztés folytatásáról Peterson optimista.
Természetesen nem ez az egyetlen űrből származó technológia, amelyet a cukorbetegség univerzumában ma is látnak ...
Sejtkapszulázási újítások nulla gravitációval
A NASA által létrehozott egyik lenyűgöző projekt magában foglalja a szigetecske sejtek beágyazását, amelynek eredményeként egy volt űrhajós és cukorbetegség-kutató saját cégét alapította az adott területen végzett három évtizedes munka alapján. Dr. Taylor Wang a Nashville-i Vanderbilt Egyetemen (TN) az űrben végzett, 1985. áprilisi megfigyelései alapján kezdte el az Encapsulife néven ismert bio-mesterséges hasnyálmirigy-tapaszt.
Igen, szó szerint nulla gravitációval végzett kutatásokat a sorsdöntő űrsikló Challenger fedélzetén. Wang a kaliforniai technológiai intézet sugárhajtómű laboratóriumába tartott, amikor a NASA megválasztotta hasznos teher-szakemberként és a hét űrhajós egyikeként egy hetes, mikrogravitációs kutatásra összpontosító STS-51-B küldetésen. Ez a küldetés tette őt az első kínai etnikai emberré, aki az űrbe ment.
Amit Wang az űrben látott a „polimer kapszula növekedésének és teljesítményének” területén, az egyedülálló és formatív volt olyan kutató-megfigyelők szerint, mint a JDRF. Megvizsgálta, hogy a forgó gömbszerű alakzatok hogyan viselkedtek nulla gravitációban, és megállapította, hogy a vízcseppek inkább a gömbök közepére vándorolnak, mintsem a szélek felé mozdulnának. E megfigyelés alapján az 1990-es években létrehozott egy immunizolációs kapszulázási rendszert, amely megvédi az élő sejteket és lehetővé teszi számukra a sejtek működésének fenntartását, anélkül, hogy olyan immunszuppresszív gyógyszerekre lenne szükség, amelyeknek olyan sok negatív mellékhatása van.
A tapasz Az Encapsulife tapaszt csúcstechnológiás „palacsintaként” képzelte el, amely többrétegű polimer kapszulákból állt, amelyek különböző formákban alakultak ki, hogy illeszkedjenek a transzplantációs gazdához. Körülbelül egy ezüst dollár nagyságú, azt a bőr alá ültetik be, és több tízezer kapszulázott élő szigetecske sejtet tartalmaz (disznókból vagy emberi felnőtt őssejtekből származnak). Megóvná a szigeteket minden autoimmun támadástól, üdvözölné a máj emésztőrendszeri glükózját, és arra ösztönözné a szigeteket, hogy inzulint termeljenek és automatikusan kiválasztják a cukorbetegek rendszerébe - akárcsak egy normális működő hasnyálmirigy.
Az encapsulife-i emberek szerint egy „űrkapszula” valóban a legjobb hasonlat ennek a tapasznak a működésére: egy élőlény a kapszulában, amely ellenséges vagy idegen környezetben lebeg.
Wang még a 90-es években elvégezte a rágcsálókkal végzett sikeres vizsgálatok első körét, majd egy évtizeddel később, 2007-ben azt találta, hogy a cukorbeteg kutyák normál éhomi vércukorszint mellett akár hét hónapig is levehetők az inzulinról. Legutóbb, 2013-ban, Wang a massachusettsi általános kórházban Dr. James Markmannal dolgozott együtt, hogy az élő sejt tapaszt az immunszuppresszánsok nélküli kis majmok cukorbetegségének ellensúlyozására használja fel.
"A NASA Shuttle, Spacelab 3 és korai nyomon követett mikrogravitációs kutatási támogatása nélkül egyetlen bio-orvosi előrelépésünk sem valósult volna meg azzal az ígérettel, hogy hatalmas orvosi előnyöket nyújtunk az emberiség számára" - mondta korábban nekünk Dr. Wang .
Az Encapsulife-től nem sok újdonságot láthattunk, mióta 2014-ben megszerezte az amerikai szabadalmat, de elmondtuk, hogy a fejlesztési munka folytatódik, és az év elején egy nyugdíjas bankár - Larry Lux - vette át a startup elnökét. Várjuk, hogy mi következik.
Növekszik az inzulin a világűrben?
A NASA másik lenyűgöző projektje az inzulinkristályok termesztése volt az űrben.
Még a 90-es évek végén történetek történtek arról, hogy az űrrepülőgépen tanulmányozták az inzulinkristályokat, és olyan módon nőttek fel, mint korábban a Föld bolygón. Az űrben végzett 1994-es inzulin kristálynövekedési kísérlet eredményei "a diabétesz új megértését" ígérték, ami utat nyithat az inzulininjekciók csökkentésére a világűrben kifejlesztett felhasználásával.
"Az űrben termesztett inzulin kristályok új, soha nem látott információkat szolgáltattak számunkra" - mondta akkor egy New York-i kutató. "Ennek eredményeként most sokkal részletesebb képünk van az inzulinról."
Az új információkat a „cukorbetegség kezelésére szolgáló új terápiás inzulinkezelés” kifejlesztésében kellett felhasználni egy AL Birmingham-i kutatóközpontban, amely együttműködött a NASA Kereskedelmi Űrközpontjával, a Macromolecular Crystallography Centerrel. A NASA 10 kereskedelmi űrközpontjának egyike volt, amelyet az Űrtermék-fejlesztési Iroda irányított a NASA Marshall Űrrepülési Központjának mikrogravitációs kutatási programirodáján belül.
Sajnos, az ígéretes címsorok ellenére, az űrben termesztett kristályokból származó új típusú inzulin soha nem valósult meg. Mégis, a NASA ragaszkodik ahhoz, hogy ez a kutatás jobban megértette az inzulin működését és az egészségre gyakorolt hatását, ami részben segíthet nekik felkészülni a kibővített emberi küldetésekre az űrben.
Ahogy a NASA fogalmaz: „Az űrkörnyezet egyedülálló kutatási lehetőségei rendelkezésre állnak annak ösztönzésére, hogy a magánipar kiaknázza az űralapú kutatás előnyeit új termékek vagy szolgáltatások fejlesztése érdekében.”
Ez mind nagyon Star Trek (vagy ha akarod, a Buzz Lightyear), de nagyon megalapozott is. Vegyük például ezt a jelenlegi, 2019-es NASA Twin-tanulmányt, amely új eredményeket tárt fel a cukorbetegséggel és a vesebetegséggel kapcsolatban.
Ki gondolta volna? Nagy köszönet a NASA-nak a diabéteszes földlakóktól a folyamatos hozzájárulásukért.
A végtelenbe és tovább!
