NASA 우주 기술 및 당뇨병

NASA 우주 기술과 당뇨병의 공통점은 무엇입니까? 실제로 꽤 많이.

NASA와 당뇨병 기술 간의 연결은 메릴랜드 주 베데스다에서 11 월 14 일부터 16 일까지 개최 된 최근 당뇨병 기술 협회 연례 회의의 주요 주제였습니다. 그 # 2019DTM 모임에서 NASA 의사는 몇 년 동안 더 주목할만한 기술 중복을 요약하고 현재 프로젝트에 대해 이야기했습니다.

"NASA가 여기서 무엇을하고 있는지, 그리고 우주와 당뇨병이 어떻게 결합되는지 궁금 할 것입니다."라고 워싱턴 DC에있는 NASA의 생물 의학 연구 및 대책 프로그램의 연구 의료 책임자 인 Victor Schneider 박사는 말합니다. "NASA는 기술 조직입니다. 당뇨병과 개인 건강에 적용되는 특정 응용 프로그램이 있었기 때문에 오랫동안 당뇨병과 기술에 대한 관심이 있었으며 이는 우리가 이러한 임무를 준비 할 때 중요합니다. "

NASA는 태양계의 인간 확장을 촉구하는 새로운 우주 정책 지침의 일환으로 2024 년 달과 2035 년 화성에 대한 인간 주도 임무를 계획하면서 건강 관련 기술을 적극적으로 탐구하고 있습니다. 그들의 연구는 미래의 임무를 위해 우주 비행사와 우주선을 더 잘 갖추는 것을 목표로합니다.

NASA와 당뇨병의 역사

불행히도 인슐린 의존성 당뇨병을 가진 사람들이 비행 관제사와 같은 다른 NASA 역할을 확실히 수행 할 수 있지만 여전히 우주 비행사가되는 것은 불가능합니다.

그러나 지난 수십 년 동안 우리는 NASA 기술이 당뇨병 세계에 적용되는 것을 보았습니다.-인슐린 생성에 영향을 미치는 우주 미세 중력에서부터 우주 비행사의 건강과 생체 인식을 모니터링하는 데 사용되는 연속 포도당 모니터, 섬 캡슐화 및 이식 형 인슐린 펌프에 이르기까지 우주선 설계에서 적용되었습니다.

흥미로운 역사적 소식 : 실제로 33 년 전 (1986 년 11 월 10 일) NASA가 지원하는 당뇨병 기술 중 하나 인 MiniMed가 개발 한 이식 형 인슐린 펌프가 최초의 인간 환자에게 전달되었습니다.

2000 년대 초, NASA는 당뇨병 약물 설계를위한 표적 단백질에 이르기까지 당뇨병과 관련된 호르몬 저항성 연구에 공개적으로 참여했습니다.

2006 년 언론 발표에서는“NASA와 대학들이 당뇨병 퇴치를 위해 함께합니다.”라고 선전했습니다. 조지 워싱턴 대학교와 코넬 대학교의 연구는 쥐의 베타 세포의 전자 현미경 사진 (전자 현미경 이미지)과 포도당에 대한 세포의 반응을 분석하는 데 중점을 두었습니다.

그리고 2012 년에는 호흡에서 당뇨병을 감지 할 수있는 휴대 전화와 같은 프로젝트를 통해이 작업이 실제로 공상 과학 소설이되었습니다.

"우주 시대 인슐린 펌프"

초기 이식 형 인슐린 펌프 기술이 NASA 및 군사 우주 시스템에 대한 R & D 작업에서 나온 것임을 알고 계십니까? 예, 소위 Programmable Implantable Medication System은 70 년대 화성 바이킹 우주선의 두 가지 임무에서 생명체 탐색 경험에 처음 사용 된 초소형 유체 제어 시스템이었습니다. 미디어는이 "우주 시대 인슐린 펌프가 당뇨병 환자를위한 리프트가 될 수 있습니다"와 같은 기능을 실행하는 것에 감격했습니다. 시카고 트리뷴 1986 년 11 월 20 일.

우주로 더 멀리 여행하고 우주 비행사의 건강을 모니터링하는 문제를 극복하는 방법을 모색하면서 NASA 연구원들은 생체 신호를 모니터링하기 위해 이러한 유형의 기술을 사용했으며, 결국이 이식 형 인슐린 펌프의 민간 기술 개발에 적용되었습니다. 나중에 고다드 우주 비행 센터가이 분야에서 작업 한 결과, 의료 전문가들은 포도당 수치를 모니터링하고 우주 비행사가 필요할 때 인슐린을 전달하기 위해 신호를 보낼 수있는 이식 형 장치를 만들 수있었습니다.

명확히 말하면 이식 형 인슐린 펌프는 주입 세트의 일부인 작은 바늘을 통해 피부에 부착되는 오늘날의 기존 인슐린 펌프와 다릅니다. 오히려 이것은 작은 금속 하키 퍽처럼 보이는 작은 배터리 구동 장치로, 수술 과정에서 피부 아래 조직 주머니에 이식되어 카테터를 통해 기초 인슐린을 전달합니다. 일반적으로 3 개월 분량의 농축 인슐린을 운반하며 의사가 체내에서 제거하지 않고도 리필 할 수 있습니다. 배터리는 새로운 이식 형 펌프가 필요하기 전까지 몇 년 동안 지속될 수 있습니다. 환자는 음식과 교정을 위해 볼 루스 용량을 프로그래밍하는 데 사용되는 기존의 메드 트로닉 튜브 펌프 장치와 유사한 무선 컨트롤러를 휴대합니다.

꽤 멋지죠?

물론, 역사는 이제 이식 형 인슐린 펌프가 어제 NASA와 당뇨병 전문가가 예상했던 전부가 아니었다는 이야기를 알려줍니다.

최초의 MiniMed 이식 형 인슐린 펌프는 1986 년에 개발되었지만 거의 10 년이 지나야 유럽에서 규제 승인을 받았습니다. MiniMed가 미국과 전 세계에서 기술을 개선함에 따라 더 많은 환자가 장치를 사용하기 시작했습니다. MiniMed는 결국 2000 년에 메모리가 향상되고 배터리 수명이 더 긴 새 모델을 출시했습니다.

Medtronic이 2001 년 MiniMed를 인수했을 때 모든 것이 바뀌었고 그 후 몇 년 동안 최소한의 개선 만 이루어졌습니다. 2007 년 Medtronic은 이식 형 인슐린 펌프 개념에 대한 임상 연구 개발을 완전히 중단 할 것이라고 발표했습니다. 이로 인해 사용자는 다른 치료 옵션을 찾거나 기기를 리필하거나 필요에 따라 교체 할 수있는 곳으로 여행해야했습니다. Medtronic은 국제적으로 소수의 이식 형 장치 만 공급하는 대신 외부 인슐린 펌프와 폐쇄 루프 기술에 집중하고 있기 때문에 수년이지나면서 공급이 점점 제한되고 있습니다.

이제 Medtronic이 해당 IP를 San Diego의 신생 기업인 PhysioLogic Devices로 이전하기 위해 논의 중이라고 들었습니다. 그 회사의 CEO 인 Greg Peterson은 90 년대 초부터 이식 형 인슐린 펌퍼였습니다! — 2019 년 초에 인수되었으며 "2 세대에서는 맞춤형 알고리즘을 통해 지속적인 포도당 모니터에 연결할 최첨단 이식 형 인슐린 펌프를 개발하기위한 다년간의 트랙"을 진행 ​​중이라고 말합니다. 최근 JDRF의 자금 지원과이 R & D를 계속하기위한 유럽 연구위원회와의 회의를 통해 Peterson은 낙관적입니다.

물론 오늘날 당뇨병 세계에서 여전히 볼 수있는 유일한 우주 파생 기술은 아닙니다.

무중력으로 인한 세포 캡슐화 혁신

NASA가 생성 한 매력적인 프로젝트 중 하나는 섬 세포 캡슐화와 관련이 있습니다.이 프로젝트는 전 우주 비행사이자 당뇨병 연구원이 해당 분야에서 30 년간의 작업을 바탕으로 자신의 회사를 설립하도록 이끌었습니다. 테네시 주 내슈빌에있는 밴더빌트 대학의 Taylor Wang 박사는 1985 년 4 월 우주에서 관찰 한 결과를 바탕으로 Encapsulife로 알려진 생체 인공 췌장 패치에 대한 작업을 시작했습니다.

네, 그는 불운 한 우주 왕복선 챌린저를 타고 말 그대로 무중력 연구를하고있었습니다. Wang은 미 중력 연구에 초점을 맞춘 일주일 간 STS-51-B 임무를 수행하는 7 명의 우주 비행사 중 한 명과 페이로드 전문가로 NASA에 의해 선정되었을 때 California Institute of Technology의 제트 추진 연구소를 이끌고있었습니다. 이 임무는 그를 우주로 향한 최초의 중국인이되었습니다.

JDRF와 같은 연구 관찰자들에 따르면 Wang이 "폴리머 캡슐 성장 및 성능"영역에서 우주에서 본 것은 독특하고 형 성적이었습니다. 그는 회전하는 구형과 같은 모양이 무중력에서 어떻게 작동하는지 연구했으며 물방울이 가장자리를 향해 이동하지 않고 구형의 중심으로 이동한다는 것을 발견했습니다. 이 관찰을 바탕으로 1990 년대에 그는 많은 부정적인 부작용이있는 면역 억제 약물 없이도 살아있는 세포를 보호하고 세포 기능을 유지할 수있는 면역 격리 캡슐화 시스템을 만들었습니다.

패치 Encapsulife 패치는 이식 숙주에 맞도록 다양한 모양으로 형성되는 다층 폴리머 캡슐로 구성된 첨단 "팬케이크"로 구상되었습니다. 약은 달러 크기로 피부 아래에 이식되어 수만 개의 캡슐화 된 살아있는 섬 세포 (돼지 또는 인간 성체 줄기 세포에서 공급 됨)를 보유합니다. 이는자가 면역 공격으로부터 섬을 보호하고, 간에서 나오는 소화 포도당을 받아들이고 섬이 인슐린을 생성하고 당뇨병 환자의 시스템으로 자동으로 분비하도록 자극합니다. 정상적인 작동 췌장과 같습니다.

Encapsulife 사람들은 "우주 캡슐"이이 패치가 작동하는 방식에 대한 가장 좋은 비유라고 말합니다. 적대적이거나 외국 환경에 떠 다니는 캡슐 내부의 생명체입니다.

Wang은 90 년대에 설치류를 사용하여 첫 번째 성공적인 연구를 수행했으며 10 년 후인 2007 년에 그는 당뇨병이있는 개가 정상 공복 혈당으로 최대 7 개월 동안 인슐린을 제거 할 수 있음을 발견했습니다. 가장 최근 인 2013 년에 Wang은 매사추세츠 종합 병원의 James Markmann 박사와 함께 살아있는 세포 패치를 사용하여 면역 억제제없이 작은 원숭이의 당뇨병을 막았습니다.

“NASA의 Shuttle, Spacelab 3 및 초기 후속 미세 중력 연구 지원이 없었다면 인류에게 엄청난 의료 혜택을 제공하겠다는 약속과 함께 우리의 생의학 발전 중 어느 것도 실현되지 않았을 것입니다.”라고 Wang 박사는 이전에 말했습니다. .

Encapsulife가 2014 년 미국 특허를 획득 한 이후로 새로운 것을 많이 보지 못했지만 개발 작업이 계속되고 있으며 올해 초 은퇴 한 은행 가인 Larry Lux가 스타트 업의 사장을 맡았습니다. 우리는 다음에 무엇이 올지 기대합니다.

우주에서 성장하는 인슐린?

NASA의 또 다른 흥미로운 프로젝트는 우주에서 인슐린 결정을 성장시키는 것이 었습니다.

90 년대 후반에는 우주 왕복선에서 연구되고 이전에 지구에서 볼 수 없었던 방식으로 성장한 인슐린 결정에 대한 이야기가있었습니다.1994 년 우주에서의 인슐린 결정 성장 실험의 결과는“당뇨에 대한 새로운 이해”를 약속했으며, 잠재적으로 우주에서 개발 된 것을 사용하여 인슐린 주사를 줄이는 길을 열었습니다.

“우주에서 자란 인슐린 결정은 우리에게 이전에 보지 못한 새로운 정보를 제공했습니다.”당시 뉴욕의 한 연구원이 말했습니다. 결과적으로 우리는 인슐린에 대한 훨씬 더 자세한 그림을 갖게되었습니다.”

수집 된 새로운 정보는 NASA 상업 우주 센터 인 거대 분자 결정학 센터 (Center for Macromolecular Crystallography)와 파트너 관계를 맺은 앨라배마 주 버밍햄에있는 연구 센터에서 "당뇨병 관리를위한 새로운 치료 인슐린 치료"를 개발하는 데 사용되었습니다. NASA의 Marshall Space Flight Center에있는 Microgravity Research Program Office 내의 Space Product Development Office가 관리하는 NASA의 10 개 상업 우주 센터 중 하나였습니다.

아아, 그 유망한 헤드 라인에도 불구하고 우주에서 성장한 결정에서 파생 된 새로운 유형의 인슐린은 결코 실현되지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 NASA는이 연구가 인슐린이 어떻게 작용하는지와 그것이 건강에 미치는 영향을 더 잘 이해할 수 있었으며, 이는 부분적으로 우주로의 확장 된 인간 임무를 준비하는 데 도움이 될 수 있다고 주장합니다.

NASA가 말했듯이 "우주 환경의 고유 한 연구 기회는 민간 산업이 우주 기반 연구의 이점을 활용하여 새로운 제품이나 서비스를 개발하도록 장려하기 위해 제공됩니다."

모두 스타 트렉 (또는 원할 경우 버즈 라이트 이어)이면서도 매우 근거가 있습니다. 예를 들어 당뇨병과 신장 질환에 대한 새로운 발견을 밝힌 2019 년 NASA Twin 연구를 예로 들어 보겠습니다.

누가 이런일이 일어날 거라고 생각 했 겠어? 지속적으로 기여해 주신 Earthlings with Diabetes의 NASA에 감사드립니다.

무한대로, 그리고 그 이상!