NASAの宇宙技術と糖尿病

NASAの宇宙技術と糖尿病の共通点は何ですか？実際、かなりたくさんあります。

NASAと糖尿病技術の関係は、11月14〜16日にメリーランド州ベセスダで開催された最近の糖尿病技術協会の年次総会で取り上げられました。その＃2019DTMの集会で、NASAの医師は、何年にもわたってより注目すべき技術の重複のいくつかを取り戻し、現在のプロジェクトについて話しました。

「NASA​​がここで何をしているのか、そして宇宙と糖尿病がどのように組み合わされているのか不思議に思うかもしれません」と、ワシントンDCでのNASAの生物医学研究および対策プログラムの研究医療責任者であるビクターシュナイダー博士は述べています。糖尿病と個人の健康に適用された特定のアプリケーションがあり、これらのミッションの準備をする上で重要であるため、糖尿病とテクノロジーへの関心は長い間あります。」

NASAは、太陽系の人間による拡張を求める新しい宇宙政策指令の一環として、2024年の月と2035年までの火星への人間主導のミッションを想定しているため、健康関連の技術を積極的に模索しています。彼らの研究は、将来のミッションのために宇宙飛行士と宇宙船をより良く装備することを目的としています。

NASAと糖尿病の歴史

残念ながら、インスリン依存型糖尿病の人が宇宙飛行士になることはまだ不可能ですが、フライトコントローラーなどの他のNASAの役割で働くことは確かです。

しかし、過去数十年にわたって、インスリンの生成に影響を与える宇宙微小重力から、宇宙飛行士の健康と生体測定を監視するために使用される連続グルコースモニター、膵島のカプセル化と埋め込み型インスリンポンプまで、糖尿病の世界に適用されるNASA技術のエキサイティングなアプリケーションを見てきました。宇宙飛行士の設計から適応されています。

興味深い歴史的な一口：NASAがサポートする糖尿病技術の1つであるMiniMedによって開発された埋め込み型インスリンポンプが最初の人間の患者に導入されたのは、実際には先週（1986年11月10日）の33年前のことです。

2000年代初頭、NASAは、糖尿病に関連するホルモン耐性から、糖尿病のドラッグデザインの標的タンパク質に至るまでの研究に公的に関与していました。

2006年に、プレス発表は「NASA​​と大学が糖尿病と戦うために参加する」と宣伝しました。ジョージワシントン大学とコーネル大学での研究は、ラットのベータ細胞の電子顕微鏡写真（電子顕微鏡からの画像）とグルコースに対する細胞の反応の分析に焦点を当てていました。

そして2012年には、呼吸から糖尿病を検出できる携帯電話のようなプロジェクトで、この作品は確かに非常にサイエンスフィクションになりました。

「宇宙時代のインスリンポンプ」

初期の埋め込み型インスリンポンプ技術は、NASAと軍事宇宙システムの研究開発から生まれたことをご存知ですか？うん、いわゆるプログラム可能な埋め込み型投薬システムは、70年代の火星バイキング宇宙船ミッションの2つの周りの生命探索経験で最初に使用された小さな、超小型化された流体制御システムでした。メディアはこれに興奮し、この「宇宙時代のインスリンポンプは糖尿病患者のリフトになる可能性がある」のようなランニング機能が シカゴトリビューン 1986年11月20日。

NASAの研究者たちは、宇宙をさらに進んで宇宙飛行士の健康状態を監視するという課題を克服する方法を模索していたときに、バイタルサインを監視するためにこのタイプの技術に目を向けました。そしてそれは最終的にこの埋め込み型インスリンポンプの民間技術開発に波及しました。その後、この分野でのゴダードスペースフライトセンターの取り組みの結果、医療専門家は、血糖値を監視し、宇宙飛行士が必要とする可能性があるときにインスリンを供給する信号を送信できる埋め込み型デバイスを作成することができました。

明確にするために、埋め込み型インスリンポンプは、注入セットの一部である小さな針を介して皮膚に刺さる今日の従来のインスリンポンプと同じではありません。むしろ、これは小さな金属製のホッケーパックのように見える小さな電池式のユニットであり、外科的処置で皮膚の下の組織のポケットに埋め込まれ、カテーテルを介して基礎インスリンを送達します。一般的に、それは濃縮インスリンの3ヶ月の供給を運び、医師によって体からそれを取り除くことなく補充することができます。バッテリーは、新しい埋め込み型ポンプが必要になるまでに数年続く可能性があります。患者は、従来のメドトロニックチューブポンプユニットに似たワイヤレスコントローラーを携帯しており、食事や矯正のためのボーラス投与量をプログラムするために使用されます。

かなりかっこいいですね。

もちろん、歴史は今や、移植可能なインスリンポンプが、NASAと昨年の糖尿病の専門家によって予測されたすべてではなかったという物語を語っています。

最初のMiniMed埋め込み型インスリンポンプは1986年に開発されましたが、このデバイスがヨーロッパで規制当局の承認を受けたのは10年近く後のことでした。 MiniMedが米国と世界の両方でその技術を改善するにつれて、より多くの患者がデバイスを使用し始めました。 MiniMedは最終的に2000年に、メモリを改善し、バッテリー寿命を延ばした新しいモデルをリリースしました。

2001年にメドトロニックがMiniMedを購入したとき、すべてが変わり、その後の数年間は最小限の改善しか行われませんでした。 2007年、メドトロニックは、埋め込み型インスリンポンプのコンセプトに関する臨床研究開発を完全に中止すると発表しました。そのため、ユーザーは他の治療オプションを見つけるか、デバイスを補充したり、必要に応じて交換したりできる場所に移動する必要がありました。メドトロニックは、外部インスリンポンプと閉ループ技術に集中する代わりに、これらの埋め込み型デバイスを国際的に少数しか供給していないため、供給は年を経るにつれてますます制限されています。

現在、メドトロニックはそのIPをサンディエゴのスタートアップPhysioLogicDevicesに転送するために交渉中であると言われています。その会社のCEOであるGregPeterson — 90年代初頭から彼自身が埋め込み型インスリンポンプを使用しています！ — 2019年初頭に引き継がれ、「第2世代では、カスタマイズされたアルゴリズムを介して継続的な血糖値モニターにリンクする、最先端の埋め込み型インスリンポンプを開発するための複数年の軌道に乗っている」と述べています。 JDRFからの最近の資金提供と、このR＆Dの継続に関する欧州研究委員会との会議により、ピーターソンは楽観的です。

もちろん、今日でも糖尿病の世界で見られる宇宙由来の技術はそれだけではありません…

無重力からの細胞カプセル化の革新

NASAが生み出した魅力的なプロジェクトの1つは、膵島細胞のカプセル化です。これにより、元宇宙飛行士と糖尿病の研究者は、その分野での30年の研究に基づいて自分の会社を設立しました。テネシー州ナッシュビルのヴァンダービルト大学のテイラー・ワン博士は、1985年4月の宇宙での観察に基づいて、Encapsulifeとして知られるバイオ人工膵臓パッチの研究を開始しました。

はい、彼は文字通り、不運なスペースシャトルチャレンジャーに乗って無重力で研究を行っていました。王は、NASAによってペイロードの専門家として選ばれ、微小重力研究に焦点を当てた1週間のSTS-51-Bミッションで7人の宇宙飛行士の1人として選ばれたとき、カリフォルニア工科大学のジェット推進研究所を率いていました。この任務により、彼は宇宙に行った最初の中国系民族になりました。

JDRFのような研究ウォッチャーによると、「ポリマーカプセルの成長と性能」の分野で王が宇宙で見たものは独特で形成的でした。彼は、回転する球のような形状が無重力でどのように動作するかを研究し、水滴が端に向かって移動するのではなく、球の中心に移動することを発見しました。この観察に基づいて、1990年代に彼は、多くの負の副作用を持つ免疫抑制薬を必要とせずに、生細胞を保護し、細胞機能を維持できるようにする免疫分離カプセル化システムを作成しました。

パッチEncapsulifeパッチは、移植ホストに合うようにさまざまな形状に形成される多層ポリマーカプセルで構成されたハイテク「パンケーキ」として想定されていました。およそ1ドル硬貨の大きさで、皮膚の下に埋め込まれ、何万ものカプセル化された生きている膵島細胞（ブタまたはヒト成体幹細胞から供給される）を保持します。膵島を自己免疫攻撃から保護し、肝臓からの消化ブドウ糖を歓迎し、膵島を刺激してインスリンを生成し、通常の膵臓のように糖尿病患者のシステムに自動的に分泌します。

Encapsulifeの人々は、「宇宙カプセル」は、このパッチがどのように機能するかについての最も良い例えであると言います。敵対的または外国の環境に浮かんでいるカプセル内の生き物です。

ワンは、90年代にげっ歯類を使用して最初の成功した研究を行い、10年後の2007年に、糖尿病の犬が通常の空腹時血糖で最大7か月間インスリンを取り除くことができることを発見しました。最近では2013年に、Wangはマサチューセッツ総合病院のJames Markmann博士と協力して、免疫抑制剤を使用せずに小猿の糖尿病に対抗するために生細胞パッチを使用しました。

「NASA​​のシャトル、スペースラブ3、および初期の後続の微小重力研究のサポートがなければ、人類に莫大な医学的利益を提供することを約束した、私たちの生物医学の進歩は実現しなかったでしょう」と王博士は以前に私たちに語った。

Encapsulifeは2014年に米国特許を取得して以来、それほど新しいものは見ていませんが、開発作業は継続しているとのことで、今年初めに引退した銀行家のLarryLuxがスタートアップの社長に就任しました。次に何が起こるか楽しみです。

宇宙空間でインスリンを育てる？

もう1つの魅力的なNASAによるプロジェクトは、宇宙でインスリン結晶を成長させることでした。

90年代後半、スペースシャトルでインスリン結晶が研究され、これまで地球上では見られなかった方法で成長したという話がありました。 1994年の宇宙でのインスリン結晶成長実験の結果は、「糖尿病の新しい理解」を約束し、宇宙で開発されたものを使用することによってインスリン注射を減らす方法を開く可能性があります。

「宇宙で育てられたインスリン結晶は、これまでにない新しい情報を私たちに提供してくれました」と、あるニューヨークの研究者は当時述べました。 「その結果、インスリンのより詳細な画像が得られました。」

収集された新しい情報は、NASAの商業宇宙センターである高分子結晶学センターと提携していたアラバマ州バーミンガムの研究センターでの「糖尿病の制御のための新しい治療用インスリン治療」の開発に使用されました。これは、NASAのマーシャル宇宙飛行センターの微小重力研究プログラムオフィス内の宇宙製品開発オフィスによって管理されているNASAの10の商業宇宙センターの1つでした。

悲しいかな、それらの有望な見出しにもかかわらず、それらの宇宙で育てられた結晶に由来する新しいタイプのインスリンは決して実現しませんでした。それでも、NASAは、この研究により、インスリンがどのように機能し、健康に与える影響についての理解が深まり、宇宙への有人火星ミッションの拡大に備えることができると主張しています。

NASAは次のように述べています。「宇宙環境のユニークな研究機会が利用可能になり、民間産業が宇宙ベースの研究の利点を活用して新しい製品やサービスを開発することを奨励しています。」

それはすべて非常にスタートレック（またはあなたがそうするならバズライトイヤー）ですが、また非常に根拠があります。糖尿病と腎臓病に関する新しい発見を明らかにしたこの現在の2019NASAツイン研究を例にとってみましょう。

誰が考えただろうか？ Earthlings withDiabetesのNASAの継続的な貢献に心から感謝します。

無限の彼方へ！