Что общего у космических технологий НАСА и диабета? На самом деле довольно много.
Связь между НАСА и диабетической технологией была главной темой на недавнем ежегодном собрании Общества диабетических технологий, которое проходило 14-16 ноября в Бетесде, штат Мэриленд. На собрании # 2019DTM врач НАСА резюмировал некоторые из наиболее заметных технологических совпадений за последние годы и рассказал о текущих проектах.
«Вы можете задаться вопросом, что здесь делает НАСА, и как космос и диабет сочетаются друг с другом», - сказал доктор Виктор Шнайдер, научный сотрудник Программы биомедицинских исследований и противодействия НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия. интерес к диабету и технологиям в течение долгого времени, потому что были определенные приложения, которые применялись к диабету и личному здоровью, и это важно, поскольку мы готовимся к этим миссиям ».
НАСА активно изучает технологии, связанные со здоровьем, поскольку оно предусматривает пилотируемые миссии на Луну в 2024 году и на Марс к 2035 году в рамках своей новой директивы по космической политике, призывающей к расширению солнечной системы человеком. Их исследования направлены на лучшее оснащение космонавтов и космических кораблей для будущих миссий.
История НАСА и диабет
К сожалению, люди с инсулинозависимым диабетом по-прежнему не могут стать астронавтами, хотя они, безусловно, могут работать в других ролях НАСА, например, в качестве авиадиспетчеров.
Но за последние несколько десятилетий мы увидели захватывающие применения технологий НАСА в мире диабета - от космической микрогравитации, влияющей на создание инсулина, до непрерывных мониторов глюкозы, используемых для мониторинга здоровья и биометрии астронавтов, до инкапсуляции островков и имплантируемых инсулиновых помп, которые были адаптированы из конструкции космического корабля.
Интересный исторический лакомый кусочек: на самом деле 33 года назад на прошлой неделе (10 ноября 1986 года) одна из поддерживаемых НАСА диабетических технологий - имплантируемая инсулиновая помпа, разработанная MiniMed, - нашла свое применение в первом пациенте-человеке.
В начале 2000-х годов НАСА открыто участвовало в исследованиях, охватывающих резистентность к гормонам, связанную с диабетом, вплоть до целевых белков для разработки лекарств от диабета.
В 2006 году в прессе было объявлено: «НАСА и университеты объединяются для борьбы с диабетом». Работа в Университете Джорджа Вашингтона и Корнельском университете была сосредоточена на анализе электронных микрофотографий (изображений с электронного микроскопа) бета-клеток крыс и их реакции на глюкозу.
А в 2012 году работа стала действительно научно-фантастической, с такими проектами, как мобильный телефон, который может определять диабет по вашему дыханию.
«Инсулиновая помпа космической эры»
Знаете ли вы, что ранняя технология имплантации инсулиновой помпы возникла в результате исследований и разработок НАСА и военных космических систем? Ага, так называемая программируемая имплантируемая лекарственная система была крошечной, микроминиатюризированной системой контроля жидкости, которая первоначально использовалась в опытах поиска жизни во время двух миссий космического корабля Марс Викинг в 70-х годах. СМИ были в восторге от этого, такие функции, как эта статья «Инсулиновая помпа космической эры может стать подъемником для диабетиков», опубликованная в Чикаго Трибьюн 20 ноября 1986 г.
Пока они изучали, как путешествовать дальше в космос и преодолевать проблемы, связанные с мониторингом здоровья астронавтов, исследователи НАСА обратились к этому типу технологии для контроля жизненно важных функций - и это в конечном итоге переросло в гражданскую техническую разработку этой имплантируемой инсулиновой помпы. Позже, в результате работы Центра космических полетов Годдарда в этой области, медицинские эксперты смогли создать имплантируемые устройства, которые могут контролировать уровень глюкозы и посылать сигналы для доставки инсулина, когда он может понадобиться космонавту.
Чтобы уточнить, имплантируемая инсулиновая помпа - это не то же самое, что современные традиционные инсулиновые помпы, которые вставляются в кожу с помощью небольшой иглы, которая является частью инфузионного набора. Скорее, это небольшие устройства с батарейным питанием, которые выглядят как небольшая металлическая хоккейная шайба, имплантированная во время хирургической процедуры в карман ткани под кожей, куда он доставляет базальный инсулин через катетер. Как правило, в нем есть трехмесячный запас концентрированного инсулина, и его можно пополнить, не вынимая его из организма врачом. Батарейки могут прослужить несколько лет, прежде чем понадобится новая имплантируемая помпа. У пациента есть беспроводной контроллер, напоминающий традиционный трубчатый насос Medtronic, используемый для программирования болюсных доз для еды и коррекций.
Звучит довольно круто, не так ли?
Конечно, история теперь повествует о том, что имплантируемая инсулиновая помпа оказалась не тем, чем прогнозировалось НАСА и экспертами по диабету прошлых лет.
Первая имплантируемая инсулиновая помпа MiniMed была разработана в 1986 году, но только спустя почти десять лет устройство было одобрено регулирующими органами в Европе. По мере того, как MiniMed совершенствовал свою технологию как здесь, в США, так и во всем мире, все больше пациентов начали использовать устройства. В конце концов, в 2000 году MiniMed выпустила новые модели с улучшенной памятью и более длительным временем автономной работы.
Все изменилось, когда Medtronic купила MiniMed в 2001 году, и в последующие годы были внесены лишь минимальные улучшения. В 2007 году Medtronic объявила, что полностью прекращает клинические исследования и разработки в области имплантируемой инсулиновой помпы. Это вынудило пользователей либо искать другие варианты лечения, либо путешествовать куда-нибудь, где можно было заправить устройство или заменить его по мере необходимости. С течением времени поставки становятся все более ограниченными, поскольку Medtronic поставляет на международном уровне лишь небольшое количество этих имплантируемых устройств, вместо этого концентрируясь на своих внешних инсулиновых помпах и технологии замкнутого контура.
Нам сообщили, что Medtronic ведет переговоры о передаче этого IP-адреса стартапу PhysioLogic Devices из Сан-Диего. Генеральный директор этой компании Грег Петерсон - сам имплантируемый инсулиновый насос с начала 90-х годов! - вступили в должность в начале 2019 года и заявляют, что находятся на «многолетнем пути разработки нашей современной имплантируемой инсулиновой помпы, которая во втором поколении будет подключаться через наш индивидуальный алгоритм к непрерывному монитору глюкозы». Учитывая недавнее финансирование со стороны JDRF и встречу с Европейским исследовательским комитетом по поводу продолжения этих исследований и разработок, Петерсон настроен оптимистично.
Конечно, это не единственная космическая технология, которая все еще используется сегодня во вселенной диабета ...
Инновации в области инкапсуляции клеток в условиях невесомости
Один увлекательный проект, созданный НАСА, включает инкапсуляцию островковых клеток, что привело бывшего астронавта и исследователя диабета к основанию собственной компании на основе трех десятилетий работы в этой области. Доктор Тейлор Ван из Университета Вандербильта в Нэшвилле, штат Теннесси, начал свою работу над биоискусственным пластырем поджелудочной железы, известным как Encapsulife, на основе своих наблюдений в космосе в апреле 1985 года.
Да, он буквально проводил исследования в невесомости на борту злополучного космического корабля "Челленджер". Ван возглавлял Лабораторию реактивного движения Калифорнийского технологического института, когда он был выбран НАСА в качестве специалиста по полезной нагрузке и одним из семи астронавтов в недельной миссии STS-51-B, посвященной исследованиям микрогравитации. Эта миссия сделала его первым этническим китайцем, побывавшим в космосе.
То, что Ван увидел в космосе в области «роста и производительности полимерных капсул», было уникальным и определяющим, по мнению наблюдателей, таких как JDRF. Он изучал, как вращающиеся сферические формы ведут себя в условиях невесомости, и обнаружил, что капли воды будут мигрировать к центру сфер, а не к краям. Основываясь на этом наблюдении, в 1990-х годах он создал систему инкапсуляции иммуноизоляции, которая защищает живые клетки и позволяет им поддерживать свою клеточную функцию без необходимости в каких-либо иммуносупрессивных препаратах, которые имеют так много отрицательных побочных эффектов.
Пластырь Encapsulife был задуман как высокотехнологичный «блин», состоящий из многослойных полимерных капсул, которые могли принимать различные формы, чтобы соответствовать хозяину трансплантата. Размером с серебряный доллар он будет имплантирован под кожу, содержащий десятки тысяч инкапсулированных живых островковых клеток (полученных из свиней или взрослых стволовых клеток человека). Он будет защищать островки от любой аутоиммунной атаки, принимая пищеварительную глюкозу из печени и стимулируя островки вырабатывать инсулин и автоматически секретировать его в систему человека с диабетом - точно так же, как нормальная работающая поджелудочная железа.
Люди из Encapsulife говорят, что «космическая капсула» действительно является лучшей аналогией того, как работает этот патч: живое существо внутри капсулы, которое плавает во враждебной или чужой среде.
Ван провел первый раунд успешных исследований на грызунах еще в 90-х годах, а десять лет спустя, в 2007 году, он обнаружил, что собакам с диабетом можно отменить инсулин с нормальным уровнем сахара в крови натощак на срок до семи месяцев. Совсем недавно, в 2013 году, Ван работал с доктором Джеймсом Маркманном из Массачусетской больницы общего профиля, чтобы использовать пластырь из живых клеток для противодействия диабету у маленьких обезьян без каких-либо иммунодепрессантов.
«Без шаттла НАСА, Spacelab 3 и поддержки последующих исследований в области микрогравитации ни одно из наших биомедицинских достижений, обещающих принести огромные медицинские преимущества человечеству, не было бы реализовано», - сказал нам доктор Ван ранее. .
Мы не видели много нового от Encapsulife с момента получения патента в США в 2014 году, но нам сказали, что разработка продолжается, и ранее в этом году отставной банкир Ларри Люкс занял пост президента стартапа. Мы с нетерпением ждем, что будет дальше.
Выращивание инсулина в космосе?
Еще один увлекательный проект НАСА - выращивание кристаллов инсулина в космосе.
Еще в конце 90-х ходили истории о кристаллах инсулина, которые изучались на космических кораблях и выращивались способами, невиданными ранее на планете Земля. Результаты эксперимента по выращиванию кристаллов инсулина в космосе в 1994 году обещали «новое понимание диабета», потенциально проложив путь к сокращению инъекций инсулина за счет использования того, что было разработано в космосе.
«Выращенные в космосе кристаллы инсулина предоставили нам новую, невиданную ранее информацию», - сказал тогда один нью-йоркский исследователь. «В результате теперь у нас есть гораздо более подробная информация об инсулине».
Полученная новая информация должна была быть использована при разработке «нового терапевтического инсулинового лечения для контроля диабета» в исследовательском центре в Бирмингеме, штат Алабама, который сотрудничал с Центром макромолекулярной кристаллографии, коммерческим космическим центром НАСА. Это был один из 10 коммерческих космических центров НАСА, управляемых отделом разработки космической продукции в рамках отдела программы исследований микрогравитации в Центре космических полетов НАСА им. Маршалла.
Увы, несмотря на эти многообещающие заголовки, новый тип инсулина, полученный из кристаллов, выращенных в космосе, так и не появился. Тем не менее, НАСА настаивает на том, что это исследование позволило лучше понять, как работает инсулин и его влияние на здоровье, что отчасти может помочь им подготовиться к расширенным полетам человека в космос.
Как заявляет НАСА: «Предоставляются уникальные возможности исследования космической среды, чтобы побудить частную промышленность использовать преимущества космических исследований для разработки новых продуктов или услуг».
Это все в духе «Звездного пути» (или Базза Лайтера, если хотите), но при этом очень основательно. Возьмем, к примеру, текущее исследование NASA Twin 2019 года, в котором были обнаружены новые данные о диабете и заболеваниях почек.
Кто бы мог подумать? Большое спасибо NASA от Earthlings with Diabetes за их постоянный вклад.
Бесконечность не предел!
