Pentagonova raziskovalna in razvojna skupina DARPA, ki je gonilna sila interneta in GPS, se je pred tremi leti preoblikovala v novo pisarno, namenjeno reševanju poslovnih skrivnosti biologije. Novi urad za biološko tehnologijo (BTO) si je zadal nalogo, da "izkoristi moč bioloških sistemov" in seveda razvije nove obrambne tehnologije. V zadnjem letu je s proračunom skoraj 300 milijonov dolarjev raziskoval težave z izboljšanjem spomina, simbiozo med stroji in ljudmi ter pospeševanjem odkrivanja in odzivanja na bolezni.
DARPA ali Agencija za obrambne napredne raziskovalne projekte upa na močno vrnitev. Direktor BTO in raziskovalec nevroprotetike Justin Sanchez je za časopis American American povedal, kaj lahko pričakuje od njegovega oddelka v letu 2017, vključno z delom na nevronskih vsadkih, ki bodo zdravim ljudem pomagali v vsakdanjem življenju in druge tehnologije, za katere pravi, da bodo "spremenile pravila igre". zdravilo. Se sprašujete, kaj namerava najnovejša pisarna ameriške obrambne agencije? Ja, zame. Poslušajmo Sancheza.
Pred ustanovitvijo vašega oddelka aprila 2014 je DARPA že delal na več bioloških projektih, vključno z raziskavami odpornosti na antibiotike in posegi v duševno zdravje. Kaj se je spremenilo z nastankom vaše pisarne?
Biološko delo - na stičišču biologije in tehnike - opravljamo že vrsto let, vendar je bilo razpršeno po drugih naših oddelkih. Ta pisarna je bila priznanje, da bo imela biološka tehnologija ključno vlogo ne le v smeri gibanja naše države, ampak tudi drugih držav, zato smo se morali osredotočiti na vsestranska prizadevanja in iti naprej.
Še posebej me zanima močna BTO, da razvijem mikrobe, ki jih je mogoče programirati, da sproti proizvajajo potrebna zdravila - in s tem zaobide vprašanja kopičenja potrebnih zdravil ali zapletene logistike prometa. Sliši se neverjetno. V kateri fazi je to delo zdaj?
Ta program se imenuje "žive livarne" - kot da bomo dali nekaj živega. Tradicionalno uporabljamo kemijo za ustvarjanje novih spojin ali novih zdravil. Toda v zadnjem času smo ugotovili, da lahko tudi mikrobi, kot so kvas in bakterije, tvorijo spojine in jih lahko programiramo, da tvorijo te spojine, tako da najprej razumemo, katere kemijske poti uporabljajo. Vzemimo na primer kvas. Kvas uporablja sladkor na različne načine za pridobivanje alkoholov. Če te steze reprogramirate, lahko kvas prisilite, da ustvari številne druge spojine, ki jih sprva niso znali proizvesti, in še vedno bomo uporabljali isto surovino: sladkor.
Naše ekipe razvijajo genetske kode, s katerimi lahko reprogramiramo kvas. Ta ideja bi lahko spremenila naš postopek izdelave sestavljenih delov. Program je zadolžen za proizvodnjo 1000 novih molekul med programom (ki je oddaljen tri leta) in naše ekipe dobro delajo. Mislim, da so že proizvedli približno 100 novih spojin, ki jih proizvaja kvas. Kot da bi se ukvarjali z biologijo in se poročili z inženirskimi orodji in nato z njimi nekaj ustvarili.
Ste torej na samem začetku poti do ustvarjanja povezav?
Promocijski video:
Da. Vsi so proizvedeni v miligramih, sčasoma pa jih bo program začel proizvajati kilograme.
Če lahko ustvarimo te povsem nove livarne sestavljenih delov, lahko spremenimo tako proizvodnjo zdravil kot tudi nemedicinske pristope, ker je to platforma. Ne glede na povezavo, ki vas zanima, obstaja veliko možnosti.
Kako bodo volitve novega predsednika in republiškega kongresa vplivale na vaše delo?
Običajno se pri takšnih stvareh ne ujamemo. Naloga DARPA ostaja nespremenjena ne glede na politično ozračje. Naše poslanstvo je ustvariti moteče tehnologije za nacionalno varnost. Naša naloga in vloga je, da pred svetom razmišljamo o znanosti in tehnologiji. Mislim, da to poslanstvo presega politično krajino. Imamo zelo strogo poslanstvo in poskušamo zaščititi svojo državo, zato je ta volilni cikel le eden izmed mnogih.
Kateri projekt BTO v letu 2017 najbolj občudujete?
Kot pri otrocih - ne morete imeti enega hišnega ljubljenčka. Imam veliko najljubših. Naj delim nekaj, ki bodo še posebej pomembni v letu 2017. Najprej obstaja področje, ki se imenuje "napredovanje nalezljivih bolezni". Naš sedanji pristop, ko na naše obale pride nov patogen, ni zelo učinkovit. Želimo biti korak pred katerim koli patogenom, ki se lahko pojavi ob naših obalah, in celo lahko predvidevamo pandemijo. Razvijamo nove pristope k imunizaciji z uporabo DNA in RNA. Predvsem razmišljamo o tem, kako nukleinska kislina pomaga pri imunizaciji. Ideja je, da lahko svojim celicam naročite, naj proizvajajo protitelesa s pravilno kodo, ki bo učinkovita proti določenemu patogenu. Vse prihajanaučiti celice, da se odzivajo na patogen - in to nam bo odprlo skoraj takojšnjo odpornost proti določenemu patogenu in sposobnost enakovrednega boja proti njemu.
V primerjavi s tradicionalnim načinom spopadanja z nalezljivimi boleznimi, ki traja mesece - če ne celo leta - vključno z ne le identifikacijo patogena, temveč tudi ustvarjanjem zadostne količine cepiva, je ta metoda lahko veliko hitrejša. Pri ustvarjanju te temeljne tehnologije pri uporabi pristopov DNA in RNA v boju proti nalezljivim boleznim je potreben radikalen pristop. Upam, da bomo v letu 2017 imeli kaj za napoved.
Kaj na primer prijaviti?
V poskusih na miših smo že imeli nekaj precej dobrih rezultatov, ki so pokazali, da pristopi nukleinske kisline dobro delujejo. Začenjamo izvajati varne poskuse na ljudeh. To so prvi koraki. V prihodnjem letu bomo začeli ustvarjati nove programe za te platforme. Z izjavami se nam ne mudi, kajti če bomo uspeli, bo to temeljito spremenilo sam princip boja proti nalezljivim izjavam.
V zadnjih nekaj letih se je okoli glasovno nadzorovanih protez in eksoskeletov veliko razburjalo. Kako se BTO DARPA prilega temu prostoru?
To področje smo zelo navdušeni. Ne tako dolgo nazaj smo dostavili prvi dve komercialno dostopni protezi Luke, najnaprednejši protezi na svetu. To je velik korak v možgansko nadzorovanih protezah, vendar se pri tem ne bomo ustavili.
Mislim, da bo v prihodnosti na voljo široka paleta naprav, ki jih bo mogoče nadzorovati z dejavnostjo nevronov, in to ne samo žrtve, ampak tudi običajni ljudje. Že leta 2017 bi radi pozvali k uporabi nevronske tehnologije v vsakdanjem življenju.
Vsekakor? Kakšne programe bi zdravi ljudje lahko uporabljali v svojem vsakdanjem življenju?
Resnično me zanima, kako lahko nevronska tehnologija spremeni način medsebojnega medsebojnega delovanja, komunikacije in celo sprejemanja odločitev. Razmišljam o kognitivni pomoči. Obstaja veliko idej, kako pomagati različnim ljudem. Vrata bi se lahko odprla že ob misli na to - in to je le najpreprostejša uporaba takšnih tehnologij.
Nedavno je DARPA izvedel študijo, objavljeno v reviji Neuron, in ugotovil, da globoka stimulacija možganov ni izboljšala spomina - in ga celo poslabšala. Toda prejšnja študija izpred nekaj let je imela nasproten zaključek: stimulacija je izboljšala spomin. Kaj to pomeni za delo vašega oddelka na tem področju?
Nevrotehnologija je v naši pisarni zelo veliko področje. Na področju medicine smo dosegli velik napredek, ko smo pokazali, da lahko neposredni nevronski vmesniki (povezave med možgani in napravo, kot so nevrostimulator, računalnik ali proteza) ob nevropsihiatričnih motnjah povrnejo gibanje, občutek in zdravje. Izjemno je, da ob vsem spoštovanju mnogih študij mnogi mislijo, da je mogoče izolirati pomembno področje možganov, ga spodbuditi in čarobno dobiti odziv. A temu ni tako. Ko preslikate, kaj se dogaja v možganih, se izkaže, da če možganom ne pošljete pravilnih kod, ne boste izboljšali spomina in ga lahko celo poslabšali. Trik pa je v tem, da boste, če boste poslali pravilne kode, bistveno izboljšali deklarativni pomnilnik. To je torej dvorezen meč. Za naslednjo generacijo raziskav možganov je potrebnih več raziskav.
Ali lahko pojasnite, kaj mislite s "kodo"?
Koda je nekaj stvari. To je natančno sprožanje posameznih nevronov. Recimo, da imate 100 nevronov in vsi streljajo ob različnih časih na različnih mestih - in vse te vklop in izklop si lahko razlagamo kot poskušanje zapomniti si besedo "Nancy" ali "drevo". Lahko razumemo, kaj ti aktivacijski vzorci pomenijo in kako so povezani z resničnim svetom. Vsa ta vezja za nevronsko aktivacijo skupaj proizvajajo možganske valove ali ritme in na tej ravni preučujemo tudi možgane. Pomembno je razumeti vse te različne možganske celice, ker tako to deluje.
Vaš oddelek ima tudi program "biokroničnosti", ki raziskuje vlogo časa v bioloških funkcijah in poskuša obvladovati učinke časa na človeško fiziologijo
Izgubimo toliko, ker ne razumemo biologije. Mislim, da naše razumevanje biologije zelo narašča. In naša sposobnost interakcije z biologijo s pomočjo tehničnih metod bo spremenila naš odnos do telesa, možganov in imunskega sistema. Mislim, da nas čaka neverjetna prihodnost. Leto 2017 nam bo razneslo možgane.
ILYA KHEL
