Apa kesamaan antara teknologi antariksa NASA dan diabetes? Sebenarnya cukup banyak.
Hubungan antara NASA dan teknologi diabetes adalah topik utama pada pertemuan tahunan Diabetes Technology Society baru-baru ini yang diadakan pada 14-16 November di Bethesda, MD. Pada pertemuan # 2019DTM itu, seorang dokter NASA merangkum beberapa teknologi yang lebih terkenal tumpang tindih selama bertahun-tahun, dan berbicara tentang proyek saat ini.
“Anda mungkin bertanya-tanya apa yang sedang dilakukan NASA di sini, dan bagaimana ruang angkasa dan diabetes bisa bersatu,” kata Dr. Victor Schneider, petugas medis penelitian untuk Program Penanggulangan dan Penelitian Biomedis NASA di Washington DC. “NASA adalah organisasi teknologi, dan kami telah memiliki minat pada diabetes dan teknologi untuk waktu yang lama, karena ada aplikasi khusus yang telah diterapkan pada diabetes dan kesehatan pribadi, dan itu penting saat kita mempersiapkan misi ini. "
NASA secara aktif mengeksplorasi teknologi yang berhubungan dengan kesehatan karena membayangkan misi yang dipimpin manusia ke bulan pada tahun 2024 dan ke Mars pada tahun 2035, sebagai bagian dari arahan kebijakan luar angkasa baru mereka yang menyerukan perluasan tata surya oleh manusia. Penelitian mereka bertujuan untuk memperlengkapi astronot dan pesawat ruang angkasa dengan lebih baik untuk misi di masa depan.
Sejarah NASA dan diabetes
Sayangnya, penderita diabetes yang bergantung pada insulin masih tidak mungkin menjadi astronot, meskipun mereka pasti dapat bekerja dalam peran NASA lainnya, seperti sebagai pengontrol penerbangan.
Namun selama beberapa dekade terakhir kami telah melihat aplikasi menarik dari teknologi NASA yang diterapkan pada dunia diabetes - dari gayaberat mikro luar angkasa yang memengaruhi pembuatan insulin, hingga monitor glukosa berkelanjutan yang digunakan untuk memantau kesehatan dan biometrik astronot, hingga enkapsulasi pulau dan pompa insulin yang dapat ditanamkan. telah diadaptasi dari desain pesawat ruang angkasa.
Berita menarik bersejarah yang menarik: Sebenarnya 33 tahun yang lalu pada minggu terakhir ini (pada 10 November 1986), salah satu teknologi diabetes yang didukung NASA - pompa insulin implan yang dikembangkan oleh MiniMed - menemukan jalannya ke pasien manusia pertama.
Pada awal 2000-an, NASA secara terbuka terlibat dalam penelitian yang mencakup resistensi hormon yang terkait dengan diabetes hingga protein yang ditargetkan untuk desain obat diabetes.
Pada tahun 2006, pengumuman pers menyatakan: "NASA dan Universitas Bergabung untuk Memerangi Diabetes". Pekerjaan di Universitas George Washington dan Universitas Cornell berfokus pada analisis fotomikrograf elektron (gambar dari mikroskop elektron) sel beta dari tikus dan respons sel terhadap glukosa.
Dan pada tahun 2012, karya tersebut menjadi sangat fiksi ilmiah, dengan proyek seperti ponsel yang dapat mendeteksi diabetes dari napas Anda.
"Pompa Insulin Zaman Luar Angkasa"
Tahukah Anda bahwa teknologi pompa insulin implan awal berasal dari pekerjaan R&D di NASA dan sistem luar angkasa militer? Yup, yang disebut Programmable Implantable Medication System adalah sistem kontrol fluida miniatur mikro yang awalnya digunakan dalam pengalaman pencarian kehidupan di sekitar dua misi pesawat ruang angkasa Mars Viking di tahun 70-an. Media sangat senang dengan hal ini, menjalankan fitur seperti "Pompa insulin Zaman Luar Angkasa dapat menjadi penyemangat bagi penderita diabetes" yang diterbitkan di Chicago Tribune pada 20 November 1986.
Saat mereka mengeksplorasi cara melakukan perjalanan lebih jauh ke luar angkasa dan mengatasi tantangan dalam memantau kesehatan astronot, para peneliti NASA beralih ke jenis teknologi ini untuk memantau tanda-tanda vital - dan yang akhirnya meluas ke pengembangan teknologi sipil dari pompa insulin yang dapat ditanamkan ini. Kemudian, sebagai hasil dari pekerjaan Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard di area ini, para ahli medis mampu menciptakan perangkat implan yang dapat memantau kadar glukosa dan mengirim sinyal untuk mengirimkan insulin ketika astronot mungkin membutuhkannya.
Untuk memperjelas, pompa insulin yang dapat ditanamkan tidak sama dengan pompa insulin tradisional saat ini yang dimasukkan ke dalam kulit melalui jarum kecil yang merupakan bagian dari set infus. Sebaliknya, ini adalah unit bertenaga baterai kecil yang terlihat seperti keping hoki logam kecil, ditanamkan dalam prosedur pembedahan ke dalam kantong jaringan di bawah kulit, di mana ia mengirimkan insulin basal melalui kateter. Umumnya, ia membawa pasokan insulin terkonsentrasi selama tiga bulan, dan dapat diisi ulang tanpa dikeluarkan dari tubuh oleh dokter. Baterai dapat bertahan beberapa tahun sebelum pompa implan baru dibutuhkan. Pasien membawa pengontrol nirkabel yang menyerupai unit pompa tabung Medtronic tradisional, yang digunakan untuk memprogram dosis bolus untuk makanan dan koreksi.
Kedengarannya cukup keren, bukan?
Tentu saja, sejarah sekarang menceritakan sebuah kisah tentang bagaimana pompa insulin yang ditanamkan tidak seperti yang diperkirakan oleh NASA dan para ahli diabetes di masa lalu.
Pompa insulin implan MiniMed pertama dikembangkan pada tahun 1986, tetapi baru hampir satu dekade kemudian perangkat tersebut menerima persetujuan peraturan di Eropa. Saat MiniMed meningkatkan teknologinya baik di AS maupun di seluruh dunia, semakin banyak pasien yang mulai menggunakan perangkat tersebut. MiniMed akhirnya merilis model baru pada tahun 2000 yang memiliki memori yang lebih baik dan masa pakai baterai yang lebih lama.
Semuanya berubah ketika Medtronic membeli MiniMed pada tahun 2001, dan hanya sedikit perbaikan yang dilakukan pada tahun-tahun berikutnya. Pada tahun 2007, Medtronic mengumumkan bahwa mereka akan menghentikan R&D klinis untuk konsep pompa insulin implan sama sekali. Itu memaksa pengguna untuk menemukan opsi perawatan lain, atau melakukan perjalanan ke suatu tempat mereka bisa mengisi ulang perangkat, atau diganti sesuai kebutuhan. Persediaan menjadi semakin terbatas seiring dengan berlalunya waktu, karena Medtronic hanya memasok sejumlah kecil perangkat implan ini secara internasional, alih-alih berkonsentrasi pada pompa insulin eksternal dan teknologi loop tertutupnya.
Kami sekarang diberi tahu bahwa Medtronic sedang dalam pembicaraan untuk mentransfer IP tersebut ke perangkat fisioLogic startup San Diego. CEO perusahaan itu, Greg Peterson - pemompa insulin yang dapat ditanamkan sendiri sejak awal 90-an! - mengambil alih pada awal 2019 dan mengatakan bahwa mereka berada di "jalur multi-tahun untuk mengembangkan pompa insulin implan canggih kami yang, pada generasi kedua, akan ditautkan melalui algoritme khusus kami ke monitor glukosa berkelanjutan." Dengan pendanaan baru-baru ini dari JDRF dan pertemuan dengan Komite Riset Eropa tentang kelanjutan Litbang ini, Peterson optimis.
Tentu saja, itu bukan satu-satunya teknologi turunan luar angkasa yang masih terlihat saat ini di alam semesta diabetes…
Inovasi enkapsulasi sel dari gravitasi nol
Salah satu proyek menarik yang dibuat oleh NASA melibatkan enkapsulasi sel pulau, yang membuat seorang mantan astronot dan peneliti diabetes mendirikan perusahaannya sendiri berdasarkan pekerjaan selama tiga dekade di area itu. Dr. Taylor Wang dari Vanderbilt University di Nashville, TN, memulai karyanya pada patch pankreas bio-buatan yang dikenal sebagai Encapsulife berdasarkan pengamatannya pada bulan April 1985 di luar angkasa.
Ya, dia benar-benar melakukan penelitian dalam gravitasi nol di atas Space Shuttle Challenger yang bernasib malang. Wang mengepalai Laboratorium Propulsi Jet Institut Teknologi California ketika dia dipilih oleh NASA untuk melayani sebagai spesialis muatan dan salah satu dari tujuh astronot dalam misi STS-51-B selama seminggu yang berfokus pada penelitian gayaberat mikro. Misi ini menjadikannya orang etnis Tionghoa pertama yang pergi ke luar angkasa.
Apa yang dilihat Wang di luar angkasa di bidang "pertumbuhan dan kinerja kapsul polimer" adalah unik dan formatif, menurut pengamat penelitian seperti JDRF. Dia mempelajari bagaimana bentuk berputar seperti bola berperilaku dalam gravitasi nol dan menemukan bahwa tetesan air akan bermigrasi ke pusat bola daripada bergerak ke tepi. Berdasarkan pengamatan ini, pada tahun 1990-an ia menciptakan sistem enkapsulasi isolasi-imun yang melindungi sel-sel hidup dan memungkinkan mereka mempertahankan fungsi selnya, tanpa perlu obat penekan kekebalan yang memiliki begitu banyak efek samping negatif.
Patch Encapsulife patch dibayangkan sebagai "pancake" berteknologi tinggi yang terbuat dari kapsul polimer multi-layer yang akan dibentuk menjadi berbagai bentuk agar sesuai dengan inang transplantasi. Kira-kira seukuran satu dolar perak, itu akan ditanamkan di bawah kulit, menampung puluhan ribu sel pulau hidup yang dikemas (bersumber dari babi atau sel induk manusia dewasa). Ini akan melindungi pulau dari serangan auto-imun, menyambut glukosa pencernaan dari hati dan merangsang pulau untuk memproduksi insulin dan mengeluarkannya secara otomatis ke dalam sistem penderita diabetes - seperti pankreas yang bekerja normal.
Orang-orang Encapsulife mengatakan "kapsul ruang angkasa" benar-benar analogi terbaik untuk cara kerja tambalan ini: makhluk hidup di dalam kapsul yang mengambang di lingkungan yang tidak bersahabat atau asing.
Wang melakukan putaran pertama penelitian yang berhasil menggunakan hewan pengerat pada tahun 90-an, dan satu dekade kemudian pada tahun 2007 ia menemukan bahwa anjing penderita diabetes dapat dihentikan insulin dengan gula darah puasa normal hingga tujuh bulan. Baru-baru ini pada tahun 2013, Wang bekerja dengan Dr. James Markmann di Rumah Sakit Umum Massachusetts untuk menggunakan patch sel hidup untuk melawan diabetes pada monyet kecil tanpa penekan kekebalan.
“Tanpa Pesawat Ulang-alik NASA, Spacelab 3, dan dukungan penelitian gravitasi mikro lanjutan, tidak ada kemajuan bio-medis kami, dengan janji untuk memberikan manfaat medis yang sangat besar bagi umat manusia, akan terjadi,” Dr. Wang memberi tahu kami sebelumnya .
Kami belum melihat banyak hal baru dari Encapsulife sejak memperoleh paten AS pada tahun 2014, tetapi kami diberi tahu bahwa pekerjaan pengembangan terus berlanjut, dan awal tahun ini seorang pensiunan bankir - Larry Lux - mengambil alih sebagai presiden perusahaan rintisan. Kami berharap untuk melihat apa yang akan terjadi selanjutnya.
Menumbuhkan insulin di luar angkasa?
Proyek menarik lainnya yang ditanggung NASA adalah menumbuhkan kristal insulin di luar angkasa.
Di akhir tahun 90-an, ada cerita tentang kristal insulin yang dipelajari di pesawat ulang-alik dan tumbuh dengan cara yang tidak pernah terlihat di planet Bumi sebelumnya. Hasil dari eksperimen pertumbuhan kristal insulin tahun 1994 di luar angkasa menjanjikan "pemahaman baru tentang diabetes", yang berpotensi membuka jalan untuk mengurangi suntikan insulin dengan menggunakan apa yang dikembangkan di luar angkasa.
"Kristal insulin yang tumbuh di luar angkasa telah memberi kita informasi baru yang belum pernah dilihat sebelumnya," kata seorang peneliti New York pada saat itu. Akibatnya, kami sekarang memiliki gambaran insulin yang jauh lebih rinci.
Informasi baru yang diperoleh akan digunakan dalam pengembangan "pengobatan insulin terapeutik baru untuk pengendalian diabetes" di pusat penelitian di Birmingham, AL, yang telah bermitra dengan Pusat Kristalografi Makromolekul, Pusat Antariksa Komersial NASA. Itu adalah salah satu dari 10 Pusat Antariksa Komersial NASA yang dikelola oleh Kantor Pengembangan Produk Luar Angkasa dalam Kantor Program Penelitian Gayaberat Mikro di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA.
Sayangnya, terlepas dari berita utama yang menjanjikan, jenis insulin baru yang berasal dari kristal yang tumbuh di luar angkasa tidak pernah terwujud. Namun, NASA menegaskan bahwa penelitian ini memberikan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana insulin bekerja dan dampaknya terhadap kesehatan, yang sebagian dapat membantu mereka mempersiapkan misi manusia yang diperluas ke luar angkasa.
Seperti yang dikatakan NASA: "Peluang penelitian unik tentang lingkungan luar angkasa tersedia untuk mendorong industri swasta memanfaatkan manfaat penelitian berbasis ruang angkasa untuk mengembangkan produk atau layanan baru."
Semuanya sangat Star Trek (atau Buzz Lightyear jika Anda mau), tetapi juga sangat membumi. Ambil contoh studi Kembar NASA 2019 saat ini yang telah mengungkapkan temuan baru tentang diabetes dan penyakit ginjal.
Siapa sangka? Terima kasih banyak kepada NASA dari Earthlings with Diabetes atas kontribusi berkelanjutan mereka.
Menuju tak terbatas dan melampauinya!
.jpg)
