Τι κοινό έχουν η διαστημική τεχνολογία και ο διαβήτης της NASA; Αρκετά, στην πραγματικότητα.
Η σύνδεση μεταξύ της NASA και της τεχνολογίας του διαβήτη ήταν ένα σημαντικό θέμα στην πρόσφατη ετήσια συνάντηση της Diabetes Technology Society που πραγματοποιήθηκε στις 14-16 Νοεμβρίου στο Bethesda, MD. Σε αυτήν τη συγκέντρωση # 2019DTM, ένας γιατρός της NASA ανακεφαλαίωσε μερικές από τις πιο αξιοσημείωτες τεχνολογικές αλληλεπικαλύψεις με τα χρόνια και μίλησε για τρέχοντα έργα.
«Ίσως αναρωτιέστε τι κάνει η NASA εδώ και πώς ταιριάζουν ο χώρος και ο διαβήτης», δήλωσε ο Δρ Victor Schneider, ερευνητικός ιατρός του Προγράμματος Βιοϊατρικής Έρευνας και Αντιμετώπισης της NASA στην Ουάσιγκτον. «Η NASA είναι ένας τεχνολογικός οργανισμός και είχαμε ενδιαφέρον για τον διαβήτη και την τεχνολογία για μεγάλο χρονικό διάστημα, επειδή υπήρξαν συγκεκριμένες εφαρμογές που έχουν εφαρμοστεί στον διαβήτη και την προσωπική υγεία, και αυτό είναι σημαντικό καθώς προετοιμάζουμε αυτές τις αποστολές. "
Η NASA διερευνά ενεργά τεχνολογίες που σχετίζονται με την υγεία καθώς προβλέπει αποστολές υπό την ηγεσία του ανθρώπου στο φεγγάρι το 2024 και στον Άρη έως το 2035, στο πλαίσιο της νέας οδηγίας για τη διαστημική πολιτική που ζητά την ανθρώπινη επέκταση του ηλιακού συστήματος. Η έρευνά τους στοχεύει στον καλύτερο εξοπλισμό αστροναυτών και διαστημικών σκαφών για μελλοντικές αποστολές.
Ιστορία της NASA και του διαβήτη
Δυστυχώς, εξακολουθεί να είναι αδύνατο για άτομα με ινσουλινοεξαρτώμενο διαβήτη να γίνουν αστροναύτες, αν και σίγουρα μπορούν να εργαστούν σε άλλους ρόλους της NASA, όπως ως ελεγκτές πτήσεων.
Αλλά τις τελευταίες δεκαετίες έχουμε δει συναρπαστικές εφαρμογές της τεχνολογίας της NASA που εφαρμόζονται στον κόσμο του διαβήτη - από τη μικροβαρύτητα του διαστήματος που επηρεάζει τη δημιουργία ινσουλίνης, έως τις συνεχείς οθόνες γλυκόζης που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της υγείας και των βιομετρικών αστροναυτών, έως την ενθυλάκωση νησίδων και τις εμφυτεύσιμες αντλίες ινσουλίνης που έχουν προσαρμοστεί από το σχεδιασμό διαστημικών σκαφών.
Ενδιαφέρουσες ιστορικές πληροφορίες: Πριν από 33 χρόνια την περασμένη εβδομάδα (στις 10 Νοεμβρίου 1986), μία από τις τεχνολογίες διαβήτη που υποστηρίζεται από τη NASA - μια εμφυτεύσιμη αντλία ινσουλίνης που αναπτύχθηκε από τη MiniMed - βρήκε τον πρώτο της ασθενή στον άνθρωπο.
Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, η NASA συμμετείχε δημόσια σε έρευνα που αφορούσε την αντοχή των ορμονών που συνδέεται με τον διαβήτη μέχρι τις στοχευμένες πρωτεΐνες για το σχεδιασμό φαρμάκων για διαβήτη.
Το 2006, μια ανακοίνωση τύπου έδειχνε: «Η NASA και τα πανεπιστήμια συμμετέχουν στην καταπολέμηση του διαβήτη». Η εργασία στο Πανεπιστήμιο George Washington και στο Πανεπιστήμιο Cornell επικεντρώθηκε στην ανάλυση φωτομικρογραφιών ηλεκτρονίων (εικόνες από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο) β-κυττάρων από αρουραίους και την απόκριση των κυττάρων στη γλυκόζη.
Και το 2012, το έργο πήρε πράγματι πολύ επιστημονική φαντασία, με έργα όπως ένα κινητό τηλέφωνο που θα μπορούσε να ανιχνεύσει διαβήτη από την αναπνοή σας.
"Αντλία ινσουλίνης Space-Age"
Γνωρίζατε ότι η πρώιμη εμφυτεύσιμη τεχνολογία αντλίας ινσουλίνης προήλθε από εργασίες Ε & Α για τη NASA και τα στρατιωτικά διαστημικά συστήματα; Yup, το λεγόμενο Προγραμματιζόμενο Εμφυτευόμενο Σύστημα Φαρμάκων ήταν ένα μικροσκοπικό, μικροσκοπικό σύστημα ελέγχου υγρών που είχε αρχικά χρησιμοποιηθεί σε εμπειρίες αναζήτησης ζωής γύρω από δύο από τις αποστολές του διαστημικού σκάφους Mars Viking τη δεκαετία του '70. Τα μέσα ενημέρωσης ήταν ενθουσιασμένα με αυτό, λειτουργίες όπως αυτή η "αντλία ινσουλίνης Space-Age θα μπορούσε να γίνει ανελκυστήρας για διαβητικούς" που δημοσιεύτηκε στο Σικάγο Tribune στις 20 Νοεμβρίου 1986.
Καθώς εξερευνούσαν πώς να ταξιδέψουν πιο μακριά στο διάστημα και να ξεπεράσουν τις προκλήσεις της παρακολούθησης της υγείας των αστροναυτών, οι ερευνητές της NASA στράφηκαν σε αυτόν τον τύπο τεχνολογίας για να παρακολουθήσουν ζωτικά σημάδια - και αυτό τελικά πέρασε στην πολιτική ανάπτυξη αυτής της εμφυτεύσιμης αντλίας ινσουλίνης. Αργότερα, ως αποτέλεσμα της εργασίας του Goddard Space Flight Center σε αυτόν τον τομέα, οι ιατρικοί εμπειρογνώμονες μπόρεσαν να δημιουργήσουν εμφυτεύσιμες συσκευές που μπορούν να παρακολουθούν τα επίπεδα γλυκόζης και να στέλνουν σήματα για την παροχή ινσουλίνης όταν μπορεί να χρειαστεί ένας αστροναύτης.
Για να διευκρινιστεί, μια εμφυτεύσιμη αντλία ινσουλίνης δεν είναι η ίδια με τις σημερινές παραδοσιακές αντλίες ινσουλίνης που έχουν κολλήσει στο δέρμα μέσω μιας μικρής βελόνας που αποτελεί μέρος ενός σετ έγχυσης. Αντίθετα, πρόκειται για μικρές μονάδες με μπαταρία που μοιάζουν με ένα μικρό μεταλλικό χόκεϊ χόκεϋ, εμφυτευμένο σε χειρουργική επέμβαση σε μια τσέπη ιστού κάτω από το δέρμα, όπου παρέχει βασική ινσουλίνη μέσω καθετήρα. Σε γενικές γραμμές, φέρει τριμηνιαία παροχή συμπυκνωμένης ινσουλίνης και μπορεί να ξαναγεμιστεί χωρίς να την αφαιρέσει από το γιατρό. Οι μπαταρίες μπορούν να διαρκέσουν αρκετά χρόνια πριν χρειαστεί μια νέα εμφυτεύσιμη αντλία. Ο ασθενής φέρει ένα ασύρματο χειριστήριο που μοιάζει με μια παραδοσιακή αντλία με σωλήνα Medtronic, που χρησιμοποιείται για τον προγραμματισμό δόσεων bolus για φαγητό και διορθώσεις.
Ακούγεται πολύ δροσερό, όχι;
Φυσικά, η ιστορία λέει τώρα μια ιστορία για το πώς η εμφυτεύσιμη αντλία ινσουλίνης δεν ήταν το μόνο που είχε προβλεφθεί από τη NASA και τους ειδικούς του διαβήτη χθες.
Η πρώτη εμφυτεύσιμη αντλία ινσουλίνης MiniMed αναπτύχθηκε το 1986, αλλά μόλις μια δεκαετία αργότερα η συσκευή έλαβε κανονιστική έγκριση στην Ευρώπη. Καθώς η MiniMed βελτίωσε την τεχνολογία της τόσο στις ΗΠΑ όσο και παγκοσμίως, περισσότεροι ασθενείς άρχισαν να χρησιμοποιούν τις συσκευές. Το MiniMed κυκλοφόρησε τελικά νέα μοντέλα το 2000 που είχαν βελτιωμένη μνήμη και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Όλα άλλαξαν όταν η Medtronic αγόρασε το MiniMed το 2001 και έγιναν ελάχιστες βελτιώσεις τα επόμενα χρόνια. Το 2007, η Medtronic ανακοίνωσε ότι θα διακόψει την κλινική Ε & Α για την εμφύτευση της αντλίας ινσουλίνης εντελώς. Αυτό ανάγκασε τους χρήστες είτε να βρουν άλλες επιλογές θεραπείας, είτε να ταξιδέψουν σε κάποιο μέρος που θα μπορούσαν να ξαναγεμίσουν τη συσκευή ή να αντικατασταθούν ανάλογα με τις ανάγκες. Τα αναλώσιμα έχουν γίνει όλο και πιο περιορισμένα καθώς έχουν περάσει τα χρόνια, καθώς η Medtronic προμηθεύει μόνο έναν μικρό αριθμό αυτών των εμφυτεύσιμων συσκευών διεθνώς, αντί να επικεντρώνεται στις εξωτερικές αντλίες ινσουλίνης και στην τεχνολογία κλειστού βρόχου.
Μας λένε τώρα ότι η Medtronic βρίσκεται σε συνομιλίες για τη μεταφορά αυτής της IP στις εκκινήσεις PhysioLogic Devices του Σαν Ντιέγκο. Ο Διευθύνων Σύμβουλος αυτής της εταιρείας, Γκρεγκ Πέτερσον - ένας εμφυτεύσιμος ινσουλίνη από τον εαυτό του από τις αρχές της δεκαετίας του '90! - ανέλαβε στις αρχές του 2019 και λέει ότι βρίσκεται σε «πολυετή πίστα για να αναπτύξει την υπερσύγχρονη εμφυτεύσιμη αντλία ινσουλίνης που, στη δεύτερη γενιά, θα συνδέσει μέσω του προσαρμοσμένου αλγορίθμου μας σε μια συνεχή οθόνη γλυκόζης». Με πρόσφατη χρηματοδότηση από το JDRF και μια συνάντηση με την Ευρωπαϊκή Επιτροπή Έρευνας για τη συνέχιση αυτής της Ε & Α, ο Peterson είναι αισιόδοξος.
Αυτή δεν είναι η μόνη τεχνολογία που προέρχεται από το διάστημα που εξακολουθεί να εμφανίζεται σήμερα στο σύμπαν του διαβήτη, φυσικά…
Καινοτομίες ενθυλάκωσης κυττάρων από μηδενικό βάρος
Ένα συναρπαστικό έργο που δημιουργήθηκε από τη NASA περιλαμβάνει την ενθυλάκωση κυττάρων νησιδίων, η οποία οδήγησε έναν πρώην ερευνητή αστροναύτη και διαβήτη να βρει τη δική του εταιρεία με βάση τρεις δεκαετίες εργασίας σε αυτόν τον τομέα. Ο Δρ Taylor Wang στο Πανεπιστήμιο Vanderbilt στο Νάσβιλ της TN, ξεκίνησε τη δουλειά του σε ένα έμπλαστρο βιο-τεχνητού παγκρέατος γνωστό ως Encapsulife με βάση τις παρατηρήσεις του τον Απρίλιο του 1985 στο διάστημα.
Ναι, έκανε κυριολεκτικά έρευνα σε μηδενική βαρύτητα πάνω στον κακοτυχημένο Space Shuttle Challenger. Ο Wang ανέβαινε στο εργαστήριο Jet Propulsion του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας όταν επιλέχθηκε από τη NASA για να υπηρετήσει ως ειδικός στο ωφέλιμο φορτίο και ένας από τους επτά αστροναύτες σε μια αποστολή STS-51-B μιας εβδομάδας που επικεντρώθηκε στην έρευνα μικροβαρύτητας. Αυτή η αποστολή τον έκανε το πρώτο έθνικ κινέζικο που πήγε στο διάστημα.
Αυτό που είδε ο Wang στο διάστημα στον τομέα της «ανάπτυξης και απόδοσης της κάψουλας του πολυμερούς» ήταν μοναδικό και διαμορφωτικό, σύμφωνα με τους ερευνητές όπως το JDRF. Μελέτησε πώς τα περιστρεφόμενα σχήματα που μοιάζουν με σφαίρες συμπεριφέρθηκαν σε μηδενική βαρύτητα και διαπίστωσε ότι σταγονίδια νερού θα μεταναστεύσουν στο κέντρο των σφαιρών αντί να κινηθούν προς τις άκρες. Με βάση αυτήν την παρατήρηση, στη δεκαετία του 1990 δημιούργησε ένα σύστημα ενθυλάκωσης ανοσο-απομόνωσης που προστατεύει τα ζωντανά κύτταρα και τους επιτρέπει να διατηρήσουν τη λειτουργία των κυττάρων τους, χωρίς την ανάγκη για φάρμακα ανοσοκαταστολής που έχουν τόσες πολλές αρνητικές παρενέργειες.
Το έμπλαστρο έμπλαστρο Encapsulife οραματίστηκε ως «τηγανίτα» υψηλής τεχνολογίας που αποτελείται από πολυμερείς κάψουλες πολυμερούς που θα διαμορφώνονταν σε διαφορετικά σχήματα για να ταιριάζουν στον ξενιστή μεταμόσχευσης. Σχετικά με το μέγεθος ενός ασημένιου δολαρίου, θα εμφυτευτεί κάτω από το δέρμα, κρατώντας δεκάδες χιλιάδες ενθυλακωμένα ζωντανά νησάκια (που προέρχονται από χοίρους ή ανθρώπινα ενήλικα βλαστικά κύτταρα). Θα προστατεύει τα νησάκια από οποιαδήποτε αυτοάνοση επίθεση, καλωσορίζει την πεπτική γλυκόζη από το ήπαρ και διεγείρει τα νησάκια να παράγουν ινσουλίνη και την εκκρίνει αυτόματα στο σύστημα του διαβητικού ατόμου - όπως ένα κανονικό πάγκρεας εργασίας.
Οι άνθρωποι της Encapsulife λένε ότι μια «διαστημική κάψουλα» είναι πραγματικά η καλύτερη αναλογία για το πώς λειτουργεί αυτό το έμπλαστρο: ένα ζωντανό ον μέσα στην κάψουλα που αιωρείται σε εχθρικό ή ξένο περιβάλλον.
Ο Wang πραγματοποίησε τον πρώτο γύρο επιτυχημένων μελετών χρησιμοποιώντας τρωκτικά πίσω στη δεκαετία του '90 και μια δεκαετία αργότερα το 2007 διαπίστωσε ότι οι διαβητικοί σκύλοι θα μπορούσαν να απομακρυνθούν από την ινσουλίνη με κανονικά σάκχαρα αίματος νηστείας για έως επτά μήνες. Πιο πρόσφατα το 2013, ο Wang συνεργάστηκε με τον Δρ. James Markmann στο Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης για να χρησιμοποιήσει το έμπλαστρο ζωντανών κυττάρων για την αντιμετώπιση του διαβήτη σε μικρούς πιθήκους χωρίς ανοσοκατασταλτικά.
«Χωρίς τη NASA's Shuttle, το Spacelab 3 και την έγκαιρη παρακολούθηση της έρευνας για τη μικρο-βαρύτητα, καμία από τις βιοϊατρικές μας εξελίξεις, με την υπόσχεση να παρέχουμε τεράστια ιατρικά οφέλη στην ανθρωπότητα, δεν θα είχε συμβεί», δήλωσε ο Δρ Wang. .
Δεν έχουμε δει πολλά νέα από την Encapsulife από τότε που απέκτησε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις ΗΠΑ το 2014, αλλά μας λένε ότι το έργο ανάπτυξης συνεχίζεται και στις αρχές του έτους ένας συνταξιούχος τραπεζίτης - Larry Lux - ανέλαβε την προεδρία της εκκίνησης. Ανυπομονούμε να δούμε τι θα ακολουθήσει.
Καλλιέργεια ινσουλίνης στο διάστημα;
Ένα άλλο συναρπαστικό έργο της NASA ήταν η ανάπτυξη κρυστάλλων ινσουλίνης στο διάστημα.
Στα τέλη της δεκαετίας του '90, υπήρχαν ιστορίες για τους κρυστάλλους ινσουλίνης που μελετήθηκαν σε ένα διαστημικό λεωφορείο και αναπτύχθηκαν με τρόπους που δεν είχαν δει στον πλανήτη Γη πριν. Τα αποτελέσματα από ένα πείραμα ανάπτυξης κρυστάλλων ινσουλίνης του 1994 στο διάστημα υποσχέθηκαν μια «νέα κατανόηση του διαβήτη», ανοίγοντας δυνητικά έναν τρόπο μείωσης των ενέσεων ινσουλίνης χρησιμοποιώντας αυτό που αναπτύχθηκε στο διάστημα.
«Οι κρύσταλλοι ινσουλίνης που έχουν αναπτυχθεί στο διάστημα μας έδωσαν νέες, ποτέ δεν έχουν ξαναδεί», είπε ένας ερευνητής της Νέας Υόρκης εκείνη την εποχή. "Ως αποτέλεσμα, έχουμε τώρα μια πολύ πιο λεπτομερή εικόνα της ινσουλίνης."
Οι νέες πληροφορίες που συλλέχθηκαν επρόκειτο να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη μιας «νέας θεραπευτικής θεραπείας ινσουλίνης για τον έλεγχο του διαβήτη» σε ένα ερευνητικό κέντρο στο Μπέρμιγχαμ, AL, το οποίο είχε συνεργαστεί με το Κέντρο Μακρομοριακής Κρυσταλλογραφίας, ένα εμπορικό διαστημικό κέντρο της NASA. Ήταν ένα από τα 10 Εμπορικά Διαστημικά Κέντρα της NASA που διαχειρίζεται το Γραφείο Ανάπτυξης Διαστημικών Προϊόντων στο Γραφείο Ερευνών Μικροβαρύτητας στο Διαστημικό Κέντρο Πτήσης Marshall της NASA.
Δυστυχώς, παρά τους πολλά υποσχόμενους τίτλους, ένας νέος τύπος ινσουλίνης που προέρχεται από αυτούς τους διαστημικούς κρυστάλλους δεν υλοποιήθηκε ποτέ. Ωστόσο, η NASA επιμένει ότι αυτή η έρευνα απέδωσε καλύτερη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της ινσουλίνης και των επιπτώσεών της στην υγεία, που μπορεί εν μέρει να τους βοηθήσει να προετοιμαστούν για διευρυμένες ανθρώπινες αποστολές στο διάστημα.
Όπως το λέει η NASA: «Διατίθενται μοναδικές ερευνητικές ευκαιρίες για το διαστημικό περιβάλλον για να ενθαρρύνουν τις ιδιωτικές βιομηχανίες να εκμεταλλευτούν τα οφέλη της διαστημικής έρευνας για την ανάπτυξη νέων προϊόντων ή υπηρεσιών».
Είναι όλα πολύ Star Trek (ή Buzz Lightyear αν θέλετε), αλλά και πολύ γειωμένο. Πάρτε για παράδειγμα αυτήν την τρέχουσα μελέτη NASA Twin 2019 που αποκάλυψε νέα ευρήματα για τον διαβήτη και τις νεφρικές παθήσεις.
Ποιός θα το φανταζόταν? Ένα μεγάλο ευχαριστώ στη NASA από τους Earthlings με Διαβήτη για τις συνεχείς συνεισφορές τους.
Στο άπειρο, και πέρα!
.jpg)
