Što je zajedničko NASA-inoj svemirskoj tehnologiji i dijabetesu? Zapravo dosta.
Povezanost NASA-e i tehnologije dijabetesa bila je glavna tema na nedavnom godišnjem sastanku Diabetes Technology Society, održanom 14. do 16. studenoga u Bethesdi, MD. Na tom skupu # 2019DTM, NASA-in liječnik sažeo je neka značajnija tehnološka preklapanja tijekom godina i razgovarao o trenutnim projektima.
"Možete se zapitati što NASA radi ovdje i kako se prostor i dijabetes međusobno slažu", rekao je dr. Victor Schneider, medicinski službenik za NASA-in program za biomedicinska istraživanja i protumjere u Washingtonu, DC "NASA je tehnološka organizacija, a mi smo imali zanimanje za dijabetes i tehnologiju već dugo jer postoje posebne primjene koje se primjenjuju na dijabetes i osobno zdravlje, a to je važno dok se pripremamo za ove misije. "
NASA aktivno istražuje tehnologije povezane sa zdravljem jer predviđa misije pod vodstvom ljudi na Mjesec 2024. i na Mars do 2035. godine, kao dio njihove nove direktive o svemirskoj politici koja poziva na ljudsko širenje Sunčevog sustava. Njihovo istraživanje ima za cilj bolje opremiti astronaute i svemirske letjelice za buduće misije.
Povijest NASA-e i dijabetesa
Nažalost, ljudima s dijabetesom ovisnim o inzulinu još uvijek je nemoguće postati astronautima, iako zasigurno mogu raditi u drugim NASA-inim ulogama, poput kontrolora leta.
No, tijekom proteklih nekoliko desetljeća vidjeli smo uzbudljive primjene NASA-ine tehnologije primijenjene na svijet dijabetesa - od svemirske mikrogravitacije koja utječe na stvaranje inzulina, preko kontinuiranih monitora glukoze koji se koriste za praćenje zdravlja i biometrije astronauta, do inkapsulacije otočića i implantabilnih inzulinskih pumpi koje prilagođeni su dizajnu svemirskih letjelica.
Zanimljiva povijesna sitnica: Prije 33 godine prošlog tjedna (10. studenoga 1986.), jedna od NASA-inih podržanih dijabetes tehnologija - implantabilna inzulinska pumpa koju je razvio MiniMed - našla je put do prvog ljudskog pacijenta.
Početkom 2000-ih NASA je bila javno uključena u istraživanje koje obuhvaća otpornost na hormone povezane s dijabetesom sve do ciljanih proteina za dizajn lijekova za dijabetes.
U priopćenju za tisak 2006. godine stajalo je: "NASA i sveučilišta pridružuju se borbi protiv dijabetesa." Rad na Sveučilištu George Washington i Sveučilištu Cornell usredotočio se na analizu elektronskih fotomikrografija (slika iz elektronskog mikroskopa) beta stanica štakora i reakcije stanica na glukozu.
A 2012. godine rad je doista dobio vrlo znanstvenu fantastiku, s projektima poput mobilnog telefona koji je mogao otkriti dijabetes iz vašeg daha.
"Space-Age inzulinska pumpa"
Jeste li znali da je tehnologija ranog ugrađivanja inzulinske pumpe proizašla iz istraživanja i razvoja NASA-e i vojnih svemirskih sustava? Da, takozvani Programmable Implanttable Medication System bio je maleni, mikro-minijaturizirani sustav za kontrolu tekućine koji se u početku koristio u iskustvima životnih pretraga oko dvije misije svemirskih letjelica Mars Viking u 70-ima. Mediji su bili oduševljeni ovim, pokretanjem značajki poput ovog "Space-Age inzulinska pumpa mogla bi postati lift za dijabetičare" objavljen u Chicago Tribune 20. studenog 1986.
Dok su istraživali kako putovati dalje u svemir i prevladati izazove praćenja zdravlja astronauta, NASA-ini se istraživači okrenuli ovoj vrsti tehnologije za praćenje vitalnih znakova - a to se na kraju prelilo u civilni tehnološki razvoj ove implantabilne inzulinske pumpe. Kasnije, kao rezultat rada Goddardova svemirskog letačkog centra na ovom području, medicinski su stručnjaci uspjeli stvoriti uređaje za ugradnju koji mogu nadzirati razinu glukoze i slati signale za isporuku inzulina kada bi astronaut mogao zatrebati.
Da pojasnimo, implantabilna inzulinska pumpa nije isto što i današnje tradicionalne inzulinske pumpe koje se zabode u kožu pomoću male igle koja je dio infuzijskog seta. Umjesto toga, riječ je o malim jedinicama na baterije koje izgledaju poput male metalne hokejaške pločice, ugrađene u kirurški postupak u džep tkiva ispod kože, gdje kateterom dostavlja bazalni inzulin. Općenito, sadrži tromjesečnu zalihu koncentriranog inzulina, a liječnik ga može napuniti bez uklanjanja iz tijela. Baterije mogu trajati nekoliko godina prije nego što zatreba nova implantabilna pumpa. Pacijent nosi bežični kontroler koji sliči tradicionalnoj Medtronic cijevnoj pumpnoj jedinici koja se koristi za programiranje bolusnih doza za hranu i korekcije.
Zvuči prilično cool, zar ne?
Naravno, povijest sada iznosi priču o tome kako implantabilna inzulinska pumpa nije bila sve što su predviđale NASA-ini stručnjaci za dijabetes od jučer.
Prva inzulinska pumpa za implantaciju MiniMed razvijena je 1986., ali tek je gotovo desetljeće kasnije uređaj dobio regulatorno odobrenje u Europi. Kako je MiniMed poboljšao svoju tehnologiju ovdje u SAD-u i globalno, sve je više pacijenata počelo koristiti uređaje. MiniMed je na kraju 2000. godine objavio nove modele koji su poboljšali memoriju i dulje trajanje baterije.
Sve se promijenilo kada je Medtronic kupio MiniMed 2001. godine, a u sljedećim godinama napravljena su samo minimalna poboljšanja. 2007. godine Medtronic je najavio da će u potpunosti prekinuti svoje kliničko istraživanje i razvoj za koncept implantabilne inzulinske pumpe. To je prisililo korisnike da ili pronađu druge mogućnosti liječenja ili da putuju nekamo gdje bi mogli dopuniti uređaj ili ga zamijeniti po potrebi. Opskrba je s godinama postajala sve ograničenija, jer Medtronic na međunarodnom tržištu isporučuje samo mali broj ovih ugradivih uređaja, umjesto da se koncentrira na svoje vanjske inzulinske pumpe i tehnologiju zatvorene petlje.
Sad nam je rečeno da Medtronic pregovara o prenosu te IP adrese u pokretanje tvrtke PhysioLogic Devices iz San Diega. Izvršni direktor te tvrtke Greg Peterson - i sam implantabilni pumpa za inzulin od ranih 90-ih! - preuzeli su početkom 2019. godine i kažu da su na "višegodišnjem putu da razviju našu vrhunsku implantabilnu inzulinsku pumpu koja će se, u drugoj generaciji, preko našeg prilagođenog algoritma povezati s kontinuiranim monitorom glukoze." Uz nedavno financiranje JDRF-a i sastanak s Europskim istraživačkim odborom o nastavku ovog istraživanja i razvoja, Peterson je optimističan.
To nije jedina tehnologija izvedena iz svemira koja se i danas viđa u svemiru dijabetesa, naravno ...
Inovacije u enkapsulaciji stanica s nultom gravitacijom
Jedan od fascinantnih NASA-inih projekata uključuje inkapsulaciju stanica otočića, što je bivšeg istraživača astronauta i dijabetesa dovelo do osnivanja vlastite tvrtke temeljene na tri desetljeća rada na tom području. Dr. Taylor Wang sa Sveučilišta Vanderbilt u Nashvilleu, TN, započeo je svoj rad na bio-umjetnom flasteru gušterače poznatom kao Encapsulife na temelju svojih opažanja u svemiru u travnju 1985. godine.
Da, doslovno je istraživao u nulti gravitaciji na zlosretnom Space Shuttle Challengeru. Wang je bio na čelu Laboratorija za mlazni pogon Kalifornijskog tehnološkog instituta kada ga je NASA odabrala da bude specijalist za korisni teret i jedan od sedam astronauta u jednotjednoj misiji STS-51-B usredotočenoj na istraživanje mikrogravitacije. Ova misija ga je učinila prvom etničkom Kinezom koja je otišla u svemir.
Ono što je Wang vidio u svemiru u području "rasta i performansi polimernih kapsula" bilo je jedinstveno i formativno, prema istraživačima poput JDRF-a. Proučavao je kako se oblici poput rotirajućih sfera ponašaju u nultoj gravitaciji i otkrio da će kapljice vode migrirati u središte sfera, a ne kretati se prema rubovima. Na temelju ovog opažanja, devedesetih je stvorio imuno-izolacijski sustav za inkapsulaciju koji štiti žive stanice i omogućava im da održavaju svoju staničnu funkciju, bez potrebe za bilo kakvim lijekovima za supresiju koji imaju toliko negativnih nuspojava.
Flaster Encapsulife zamišljen je kao visokotehnološka "palačinka" koja se sastoji od višeslojnih polimernih kapsula koje bi se oblikovale u različite oblike kako bi odgovarale domaćinu transplantacije. Otprilike veličine srebrnog dolara, ugrađivao bi se pod kožu, držeći desetke tisuća zatvorenih živih stanica otočića (izvor svinja ili ljudskih odraslih matičnih stanica). Štitio bi otočiće od bilo kakvog autoimunog napada, pozdravljajući probavnu glukozu iz jetre i potičući otočiće da proizvode inzulin i automatski ga izlučuju u sustav osobe s dijabetesom - baš kao i normalna gušterača koja radi.
Ljudi iz Encapsulifea kažu da je "svemirska kapsula" zaista najbolja analogija kako ovaj flaster djeluje: živo biće unutar kapsule koje pluta u neprijateljskom ili stranom okruženju.
Wang je izveo prvu rundu uspješnih studija na glodavcima još 90-ih, a desetljeće kasnije 2007. otkrio je da se dijabetičkim psima može skinuti inzulin s normalnim šećerom u krvi natašte do sedam mjeseci. Nedavno 2013. godine, Wang je surađivao s dr. Jamesom Markmannom u Općoj bolnici u Massachusettsu kako bi koristio flaster živih stanica za suzbijanje dijabetesa kod malih majmuna bez ikakvih imunosupresiva.
"Bez NASA-inog Shuttle-a, Spacelaba 3 i rane naknadne podrške istraživanjima mikro-gravitacije, niti jedan naš napredak u biomedicini, uz obećanje da će pružiti ogromne medicinske koristi čovječanstvu, ne bi se mogao dogoditi", rekao nam je dr. Wang ranije .
Nismo vidjeli puno novog od Encapsulifea otkako je 2014. godine dobio američki patent, ali rečeno nam je da se razvojni rad nastavlja, a početkom ove godine umirovljeni bankar - Larry Lux - preuzeo je mjesto predsjednika startupa. Radujemo se što ćemo dalje vidjeti.
Uzgoj inzulina u svemiru?
Još jedan fascinantan NASA-in projekt bio je uzgajanje kristala inzulina u svemiru.
Još krajem 90-ih postojale su priče o kristalima inzulina koji su se proučavali u svemirskom brodu i uzgajali na načine koji prije nisu bili viđeni na planeti Zemlji. Rezultati eksperimenta rasta kristala inzulina u svemiru 1994. godine obećavali su "novo razumijevanje dijabetesa", potencijalno utirući put za smanjenje injekcija inzulina korištenjem onoga što je razvijeno u svemiru.
"Svemirski kristali inzulina pružili su nam nove, nikad viđene informacije", rekao je tada jedan njujorški istraživač. "Kao rezultat, sada imamo puno detaljniju sliku inzulina."
Nove prikupljene informacije trebale bi se koristiti u razvoju "novog terapijskog tretmana inzulinom za kontrolu dijabetesa" u istraživačkom centru u Birminghamu, AL, koji je surađivao s Centrom za makromolekularnu kristalografiju, NASA-inim komercijalnim svemirskim centrom. Bio je to jedan od 10 NASA-inih komercijalnih svemirskih centara kojima je upravljao Ured za razvoj svemirskih proizvoda u okviru Ureda za istraživanje mikrogravitacije NASA-inog centra za svemirske letove Marshall.
Jao, unatoč tim obećavajućim naslovima, nova vrsta inzulina dobivena iz tih kristala uzgojenih u svemiru nikada se nije ostvarila. Ipak, NASA inzistira da je ovo istraživanje omogućilo bolje razumijevanje kako inzulin djeluje i njegov utjecaj na zdravlje, što im dijelom može pomoći da se pripreme za proširene ljudske misije u svemir.
Kako kaže NASA: "Jedinstvene istraživačke mogućnosti svemirskog okruženja dostupne su kako bi se potaknule privatne industrije da iskoriste blagodati svemirskih istraživanja za razvoj novih proizvoda ili usluga."
Sve je to zvjezdane staze (ili Buzz Lightyear, ako želite), ali i vrlo utemeljeno. Uzmimo za primjer ovu trenutnu NASA-inu Twin studiju iz 2019. godine koja je otkrila nova otkrića o dijabetesu i bolestima bubrega.
Tko bi pomislio? Veliko hvala NASA-i od Zemljana s dijabetesom na kontinuiranom doprinosu.
U beskraj i dalje!
