Brațul de cercetare și dezvoltare al Pentagonului, DARPA - chiar forța motrice din spatele internetului și GPS - s-a reformat în urmă cu trei ani pentru a crea un nou birou dedicat rezolvării secretelor comerciale ale biologiei. Noul Birou de Tehnologie Biologică (BTO) și-a stabilit sarcina de a „valorifica puterea sistemelor biologice” și de a dezvolta noi tehnologii de apărare, desigur. În ultimul an, cu un buget de aproape 300 de milioane de dolari, el a cercetat problemele îmbunătățirii memoriei, a simbiozei dintre mașini și oameni și a accelerării detectării și răspunsului bolii.
DARPA, sau Agenția pentru Proiecte de Cercetare Avansată în Apărare, speră la o plată masivă. Directorul BTO și cercetătorul în neuroproteză, Justin Sanchez, a declarat pentru Scientific American la ce să se aștepte de la departamentul său în 2017, inclusiv lucrări pe implanturi neuronale pentru a ajuta oamenii sănătoși în viața lor de zi cu zi și alte tehnologii despre care spune că vor „schimba regulile jocului”. medicament. Vă întrebați ce face cel mai nou birou al Agenției de Apărare din SUA? Da pentru mine. Să-l ascultăm pe Sanchez.
Înainte de înființarea departamentului dvs. în aprilie 2014, DARPA lucra deja la mai multe proiecte biologice, inclusiv cercetarea rezistenței la antibiotice și a intervențiilor de sănătate mintală. Ce s-a schimbat odată cu crearea biroului dvs.?
Lucrăm biologic - la intersecția dintre biologie și inginerie - de mulți ani, dar a fost împrăștiat în celelalte departamente ale noastre. Acest birou a fost o recunoaștere a faptului că tehnologia biologică va juca un rol critic nu numai în direcția mișcării țării noastre, ci și în alte țări, așa că a trebuit să ne concentrăm un efort cuprinzător și să mergem mai departe.
Sunt deosebit de intrigat de robustul BTO de a dezvolta microbi programabili pentru a produce medicamentele necesare din mers - și de a evita astfel problemele stocării medicamentelor necesare sau logistica complexă de transport. Suna minunat. În ce etapă se află acum această lucrare?
Acest program se numește „turnătorii vii” - de parcă vom arunca ceva viu. În mod tradițional, folosim chimia pentru a crea noi compuși sau noi medicamente. Dar, în ultima vreme, ne-am dat seama că microbii precum drojdia și bacteriile pot produce și compuși și îi putem programa pentru a crea acești compuși înțelegând mai întâi căile chimice pe care le folosesc. Luați drojdia, de exemplu. Drojdia folosește zahărul într-o varietate de moduri de a face alcooli. Dacă reprogramați aceste piste, ați putea forța drojdia să creeze mulți alți compuși pe care inițial nu știau cum să îi producă și vom folosi în continuare aceeași materie primă: zahărul.
Echipele noastre dezvoltă coduri genetice care pot fi utilizate pentru reprogramarea drojdiei. Această idee ar putea transforma procesul nostru de fabricație compus. Programul are sarcina de a produce 1000 de molecule noi pe parcursul programului (care este la trei ani distanță), iar echipele noastre se descurcă bine. Cred că au produs deja aproximativ 100 de noi compuși care sunt produși de drojdie. Este ca și cum ai lua biologie și ai căsători-o cu instrumente de inginerie și apoi ai crea ceva cu ei.
Deci, sunteți chiar la începutul căii de creare a conexiunilor?
Video promotional:
Da. Toate sunt produse în miligrame, dar în cele din urmă programul va începe să producă kilograme din ele.
Dacă putem crea aceste turnătorii compuse noi, putem răsturna atât fabricarea medicamentelor, cât și abordări non-medicale, deoarece aceasta este o platformă. Indiferent de conexiunea care vă interesează, există multe posibilități.
Cum vă va afecta alegerea unui nou președinte și Congresul republican în munca dvs.?
De obicei nu ne prindem de astfel de lucruri. Misiunea DARPA rămâne neschimbată, indiferent de climatul politic. Misiunea noastră este de a crea tehnologii perturbatoare pentru securitatea națională. Rolul și sarcina noastră este să gândim înaintea lumii despre știință și tehnologie. Cred că această misiune depășește peisajul politic. Avem o misiune foarte strictă și încercăm să ne asigurăm țara, așa că acest ciclu electoral este doar unul dintre multe.
Ce proiect BTO admirați cel mai mult în 2017?
Este ca la copii - nu poți avea un singur animal de companie. Am multe favorite. Permiteți-mi să vă împărtășesc câteva care vor fi deosebit de importante în 2017. În primul rând, există o zonă numită „avansarea bolilor infecțioase”. Abordarea noastră actuală, atunci când un nou agent patogen vine pe țărmurile noastre, nu este foarte eficientă. Vrem să fim cu un pas înaintea oricărui agent patogen care poate apărea de pe țărmurile noastre și chiar să putem prezice o pandemie. Dezvoltăm noi abordări ale imunizării folosind ADN și ARN. În special, ne gândim la modul în care acidul nucleic ajută la imunizare. Ideea este că le puteți spune celulelor dvs. să producă anticorpi cu codul corect care va fi eficient împotriva unui anumit agent patogen. Totul se rezumă lapentru a învăța celulele să răspundă la un agent patogen - iar acest lucru ne va deschide imunitate aproape instantanee împotriva unui anumit agent patogen și capacitatea de a lupta împotriva acestuia pe picior de egalitate.
Contrastând acest lucru cu modul tradițional de a trata bolile infecțioase, care durează luni - dacă nu ani - inclusiv nu numai identificarea agentului patogen, ci și crearea unei cantități suficiente de vaccin, această metodă poate fi mult mai rapidă. Este necesară o abordare radicală în crearea acestei tehnologii fundamentale, în aplicarea abordărilor ADN și ARN în lupta împotriva bolilor infecțioase. Sper că vom avea ceva de anunțat în 2017.
Ce, de exemplu, să declarăm?
Am avut deja rezultate destul de bune în experimente pe șoareci, care au arătat că abordările cu acid nucleic funcționează bine. Începem să facem experimente sigure pe oameni. Aceștia sunt primii pași. În anul următor, vom începe să creăm noi programe pentru aceste platforme. Nu ne grăbim să facem declarații, deoarece dacă vom reuși, va schimba fundamental chiar principiul combaterii declarațiilor infecțioase.
În ultimii ani, a existat o mulțime de zgomot în jurul protezelor și exoscheletelor controlate de minte. Cum se încadrează BTO DARPA în acest spațiu?
Suntem cam pasionați de această zonă. Nu cu mult timp în urmă, am livrat primele două proteze Luke disponibile comercial, cele mai avansate proteze din lume. Acesta este un pas important în protezele controlate de creier, dar nu ne vom opri aici.
Cred că în viitor va exista o mare varietate de dispozitive care pot fi controlate de activitatea neuronilor, iar acest lucru poate fi făcut nu numai de către victime, ci și de oamenii obișnuiți. Am dori să apelăm la utilizarea tehnologiei neuronale în viața de zi cu zi încă din 2017.
Intr-adevar? Ce fel de aplicații ar putea folosi oamenii sănătoși în viața de zi cu zi?
Sunt foarte interesat de modul în care tehnologia neuronală ar putea schimba modul în care interacționăm între noi, modul în care comunicăm și chiar luăm decizii. Mă gândesc la asistența cognitivă. Există o mulțime de idei despre cum să ajute o varietate de oameni. Ușa s-ar putea deschide la gândul ei - și aceasta este doar cea mai simplă aplicare a unor astfel de tehnologii.
Recent, DARPA a realizat un studiu care a fost publicat în revista Neuron, investigând faptul că stimularea profundă a creierului nu a îmbunătățit memoria - ba chiar a înrăutățit-o. Dar un studiu anterior de acum câțiva ani a avut concluzia opusă: stimularea a îmbunătățit memoria. Ce înseamnă acest lucru pentru activitatea departamentului dvs. în acest domeniu?
Neurotehnologia este o zonă foarte mare în biroul nostru. Am făcut mari progrese în domeniul medical, arătând că interfețele neuronale directe (conexiunile dintre creier și un dispozitiv precum un neurostimulator, computer sau proteză) pot restabili mișcarea, senzația și sănătatea cu tulburări neuropsihiatrice. În mod remarcabil, cu tot respectul pentru multe studii, mulți oameni cred că este posibil să se izoleze o zonă importantă a creierului, să o stimuleze și să primească un răspuns magic. Dar acest lucru nu este cazul. Când hărțiți ceea ce se întâmplă în creier, se dovedește că, dacă nu trimiteți codurile corecte către creier, nu veți obține o îmbunătățire a memoriei și chiar o puteți agrava. Dar trucul este că, dacă trimiteți codurile corecte, veți obține îmbunătățiri semnificative în memoria declarativă. Deci, aceasta este o sabie cu două tăișuri. Sunt necesare mai multe cercetări în următoarea generație de cercetări pe creier.
Ați putea, vă rog, să clarificați ce înțelegeți prin „cod”?
Codul este câteva lucruri. Aceasta este declanșarea precisă a neuronilor individuali. Să presupunem că aveți 100 de neuroni și toți trag în momente diferite în locuri diferite - și toate acestea pornite și oprite pot fi interpretate ca încercând să-și amintească cuvântul „Nancy” sau „copac”. Putem înțelege ce înseamnă aceste modele de activare și cum se raportează la lumea reală. Toate aceste circuite de activare neuronală împreună produc unde sau ritmuri ale creierului și, la acest nivel, studiem și creierul. Este important să înțelegem toate aceste celule cerebrale diferite, deoarece așa funcționează.
Departamentul dvs. are, de asemenea, un program de „biocronicitate” care explorează rolul timpului în funcțiile biologice și încearcă să gestioneze efectele timpului asupra fiziologiei umane
Pierdem atât de mult pentru că nu înțelegem biologia. Cred că înțelegerea noastră despre biologie crește foarte mult. Iar capacitatea noastră de a interacționa cu biologia folosind metode tehnice ne va schimba relația cu corpul, creierul și sistemul imunitar. Cred că vom avea un viitor uimitor. 2017 ne va arunca creierul.
ILYA KHEL
