¿Qué tienen en común la tecnología espacial de la NASA y la diabetes? Mucho, en realidad.
La conexión entre la NASA y la tecnología de la diabetes fue un tema destacado en la reciente reunión anual de la Sociedad de Tecnología de la Diabetes que se llevó a cabo del 14 al 16 de noviembre en Bethesda, MD. En esa reunión # 2019DTM, un médico de la NASA resumió algunas de las superposiciones tecnológicas más notables a lo largo de los años y habló sobre los proyectos actuales.
“Quizás se pregunte qué está haciendo la NASA aquí y cómo encajan el espacio y la diabetes”, dijo el Dr. Victor Schneider, investigador médico del Programa de Investigación Biomédica y Contramedidas de la NASA en Washington DC. “La NASA es una organización tecnológica, y hemos tenido un interés en la diabetes y la tecnología durante mucho tiempo, porque ha habido aplicaciones específicas que se han aplicado a la diabetes y la salud personal, y eso es importante mientras nos preparamos para estas misiones ".
La NASA está explorando activamente tecnologías relacionadas con la salud, ya que prevé misiones dirigidas por humanos a la luna en 2024 y a Marte para 2035, como parte de su nueva directiva de política espacial que pide la expansión humana del sistema solar. Su investigación tiene como objetivo equipar mejor a los astronautas y las naves espaciales para futuras misiones.
Historia de la NASA y la diabetes
Desafortunadamente, todavía es imposible que las personas con diabetes insulinodependiente se conviertan en astronautas, aunque ciertamente pueden trabajar en otras funciones de la NASA, como controladores de vuelo.
Pero durante las últimas décadas hemos visto aplicaciones interesantes de la tecnología de la NASA aplicadas al mundo de la diabetes, desde la microgravedad espacial que influye en la creación de insulina, hasta los monitores continuos de glucosa que se utilizan para controlar la salud y la biometría de los astronautas, la encapsulación de islotes y bombas de insulina implantables que se han adaptado del diseño de naves espaciales.
Dato histórico interesante: en realidad fue hace 33 años la semana pasada (el 10 de noviembre de 1986), que una de las tecnologías para la diabetes apoyadas por la NASA, una bomba de insulina implantable desarrollada por MiniMed, se abrió camino en el primer paciente humano.
A principios de la década de 2000, la NASA participó públicamente en una investigación que abarcaba la resistencia hormonal relacionada con la diabetes hasta las proteínas específicas para el diseño de medicamentos para la diabetes.
En 2006, un anuncio de prensa promocionaba: "La NASA y las universidades se unen para combatir la diabetes". El trabajo en la Universidad George Washington y la Universidad de Cornell se centró en el análisis de microfotografías electrónicas (imágenes de un microscopio electrónico) de células beta de ratas y la respuesta de las células a la glucosa.
Y en 2012, el trabajo se volvió muy de ciencia ficción, con proyectos como un teléfono móvil que podía detectar la diabetes a partir de la respiración.
"Bomba de insulina de la era espacial"
¿Sabía que las primeras tecnologías de bombas de insulina implantables provienen del trabajo de I + D en la NASA y los sistemas espaciales militares? Sí, el llamado Sistema de Medicación Implantable Programable era un pequeño sistema de control de fluidos micro-miniaturizado que se había utilizado inicialmente en experiencias de búsqueda de vida alrededor de dos de las misiones de la nave espacial Mars Viking en los años 70. Los medios de comunicación estaban encantados con esto, publicando características como este artículo "La bomba de insulina de la era espacial podría convertirse en un estímulo para los diabéticos" publicado en el Chicago Tribune el 20 de noviembre de 1986.
Mientras exploraban cómo viajar más lejos en el espacio y superar los desafíos de monitorear la salud de los astronautas, los investigadores de la NASA recurrieron a este tipo de tecnología para monitorear los signos vitales, y eso finalmente se extendió al desarrollo de tecnología civil de esta bomba de insulina implantable. Más tarde, como resultado del trabajo del Centro de Vuelo Espacial Goddard en esta área, los expertos médicos pudieron crear dispositivos implantables que pueden monitorear los niveles de glucosa y enviar señales para administrar insulina cuando un astronauta podría necesitarla.
Para aclarar, una bomba de insulina implantable no es lo mismo que las bombas de insulina tradicionales de hoy que se clavan en la piel a través de una pequeña aguja que forma parte de un equipo de infusión. Más bien, se trata de pequeñas unidades que funcionan con baterías que parecen un pequeño disco de hockey de metal, implantado en un procedimiento quirúrgico en un bolsillo de tejido debajo de la piel, donde administra insulina basal a través de un catéter. Por lo general, lleva un suministro de insulina concentrada para tres meses y un médico puede rellenarla sin retirarla del cuerpo. Las baterías pueden durar varios años antes de que se necesite una nueva bomba implantable. El paciente lleva un controlador inalámbrico que se asemeja a una unidad de bomba con tubo tradicional de Medtronic, que se utiliza para programar dosis de bolo para alimentos y correcciones.
Suena muy bien, ¿no?
Por supuesto, la historia ahora cuenta una historia de cómo la bomba de insulina implantable no fue todo lo que pronosticaron la NASA y los expertos en diabetes de antaño.
La primera bomba de insulina implantable MiniMed se desarrolló en 1986, pero no fue hasta casi una década después que el dispositivo recibió la aprobación regulatoria en Europa. A medida que MiniMed mejoró su tecnología tanto aquí en los EE. UU. Como a nivel mundial, más pacientes comenzaron a usar los dispositivos. MiniMed finalmente lanzó nuevos modelos en 2000 que habían mejorado la memoria y una mayor duración de la batería.
Todo cambió cuando Medtronic compró MiniMed en 2001, y solo se realizaron mejoras mínimas en los años siguientes. En 2007, Medtronic anunció que suspendería por completo su I + D clínico para el concepto de bomba de insulina implantable. Eso obligó a los usuarios a encontrar otras opciones de tratamiento oa viajar a algún lugar donde pudieran recargar o reemplazar el dispositivo según fuera necesario. Los suministros se han vuelto cada vez más limitados a medida que pasan los años, ya que Medtronic solo suministra una pequeña cantidad de estos dispositivos implantables a nivel internacional, en lugar de concentrarse en sus bombas de insulina externas y tecnología de circuito cerrado.
Ahora nos dijeron que Medtronic está en conversaciones para transferir esa IP a la startup de San Diego PhysioLogic Devices. El director ejecutivo de esa empresa, Greg Peterson, ¡un inyector de insulina implantable desde principios de los 90! - asumió el control a principios de 2019 y dice que están en un "camino de varios años para desarrollar nuestra bomba de insulina implantable de última generación que, en la segunda generación, se vinculará a través de nuestro algoritmo personalizado a un monitor continuo de glucosa". Con la financiación reciente de JDRF y una reunión con el Comité Europeo de Investigación sobre la continuación de esta I + D, Peterson es optimista.
Esa no es la única tecnología derivada del espacio que todavía se ve hoy en el universo de la diabetes, por supuesto ...
Innovaciones en encapsulación celular de gravedad cero
Un fascinante proyecto generado por la NASA involucra la encapsulación de células de los islotes, lo que llevó a un ex astronauta e investigador de la diabetes a fundar su propia empresa basándose en tres décadas de trabajo en esa área. El Dr. Taylor Wang de la Universidad de Vanderbilt en Nashville, TN, comenzó su trabajo en un parche de páncreas bio-artificial conocido como Encapsulife basado en sus observaciones de abril de 1985 en el espacio.
Sí, literalmente estaba investigando en gravedad cero a bordo del desafortunado transbordador espacial Challenger. Wang dirigía el Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto de Tecnología de California cuando fue elegido por la NASA para servir como especialista en cargas útiles y uno de los siete astronautas en una misión STS-51-B de una semana de duración centrada en la investigación de microgravedad. Esta misión lo convirtió en la primera persona de etnia china en ir al espacio.
Lo que Wang vio en el espacio en el área del “crecimiento y rendimiento de la cápsula de polímero” fue único y formativo, según observadores de investigaciones como la JDRF. Estudió cómo las formas giratorias en forma de esfera se comportaban en gravedad cero y descubrió que las gotas de agua migrarían al centro de las esferas en lugar de moverse hacia los bordes. Basado en esta observación, en la década de 1990 creó un sistema de encapsulación de inmunoaislamiento que protege las células vivas y les permite mantener su función celular, sin la necesidad de ningún fármaco inmunosupresor que tenga tantos efectos secundarios negativos.
El parche Encapsulife parche se concibió como un "panqueque" de alta tecnología compuesto por cápsulas de polímero de múltiples capas que se formarían en diferentes formas para adaptarse al huésped del trasplante. Aproximadamente del tamaño de un dólar de plata, se implantaría debajo de la piel, conteniendo decenas de miles de células de islotes vivas encapsuladas (obtenidas de cerdos o células madre adultas humanas). Protegería los islotes de cualquier ataque autoinmune, acogiendo la glucosa digestiva del hígado y estimulando los islotes para que produzcan insulina y la secreten automáticamente en el sistema de la persona diabética, al igual que un páncreas en funcionamiento normal.
La gente de Encapsulife dice que una "cápsula espacial" es realmente la mejor analogía de cómo funciona este parche: un ser vivo dentro de la cápsula que flota en un entorno hostil o extraño.
Wang realizó la primera ronda de estudios exitosos con roedores en los años 90, y una década más tarde, en 2007, descubrió que a los perros diabéticos se les podía quitar la insulina con niveles normales de azúcar en sangre en ayunas hasta por siete meses. Más recientemente, en 2013, Wang trabajó con el Dr. James Markmann en el Hospital General de Massachusetts para usar el parche de células vivas para contrarrestar la diabetes en monos pequeños sin inmunosupresores.
"Sin el transbordador espacial de la NASA, el Spacelab 3 y el apoyo de la investigación de microgravedad de seguimiento temprano, ninguno de nuestros avances biomédicos, con la promesa de proporcionar enormes beneficios médicos a la humanidad, se habría cumplido", nos dijo el Dr. Wang anteriormente. .
No hemos visto muchas novedades de Encapsulife desde que obtuvo una patente de EE. UU. En 2014, pero nos dijeron que el trabajo de desarrollo continúa y, a principios de este año, un banquero retirado, Larry Lux, asumió el cargo de presidente de la startup. Esperamos ver lo que viene a continuación.
¿Cultivando insulina en el espacio exterior?
Otro proyecto fascinante de la NASA fue el cultivo de cristales de insulina en el espacio.
A finales de la década de los 90, había historias sobre cristales de insulina que se estudiaban en un transbordador espacial y se cultivaban de formas que no se habían visto antes en el planeta Tierra. Los resultados de un experimento de crecimiento de cristales de insulina en el espacio en 1994 prometieron una "nueva comprensión de la diabetes", lo que podría allanar el camino para reducir las inyecciones de insulina mediante el uso de lo que se desarrolló en el espacio exterior.
"Los cristales de insulina cultivados en el espacio nos han proporcionado información nueva, nunca antes vista", dijo un investigador de Nueva York en ese momento. "Como resultado, ahora tenemos una imagen mucho más detallada de la insulina".
La nueva información obtenida se utilizaría en el desarrollo de un "nuevo tratamiento terapéutico con insulina para el control de la diabetes" en un centro de investigación en Birmingham, AL, que se había asociado con el Centro de Cristalografía Macromolecular, un Centro Espacial Comercial de la NASA. Fue uno de los 10 Centros Espaciales Comerciales de la NASA administrados por la Oficina de Desarrollo de Productos Espaciales dentro de la Oficina del Programa de Investigación de Microgravedad en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA.
Por desgracia, a pesar de esos titulares prometedores, nunca se materializó un nuevo tipo de insulina derivada de esos cristales cultivados en el espacio. Aún así, la NASA insiste en que esta investigación permitió comprender mejor cómo funciona la insulina y su impacto en la salud, lo que en parte puede ayudarlos a prepararse para misiones humanas ampliadas al espacio.
Como dice la NASA: "Se ofrecen oportunidades de investigación únicas del entorno espacial para alentar a las industrias privadas a explotar los beneficios de la investigación basada en el espacio para desarrollar nuevos productos o servicios".
Todo es muy Star Trek (o Buzz Lightyear si se quiere), pero también muy arraigado. Tomemos, por ejemplo, este estudio actual de la NASA Twin de 2019 que ha revelado nuevos hallazgos sobre diabetes y enfermedad renal.
¿Quien lo hubiera pensado? Un gran agradecimiento a la NASA de Earthlings with Diabetes por sus continuas contribuciones.
¡Hasta el infinito y más allá!
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