Pentagonin tutkimus- ja kehitystoiminta, DARPA, joka on Internetin ja GPS: n varsinainen liikkeellepaneva voima, uudisti itsensä kolme vuotta sitten luomaan uuden toimiston, joka on omistettu biologian liikesalaisuuksien ratkaisemiselle. Uusi biologisen tekniikan toimisto (BTO) on asettanut itselleen tehtävän "luonnollisesti hyödyntää biologisten järjestelmien voimaa" ja kehittää uutta puolustusteknologiaa. Kuluneen vuoden aikana lähes 300 miljoonan dollarin budjetilla hän on tutkinut ongelmia, jotka liittyvät muistin parantamiseen, koneiden ja ihmisten symbioosiin sekä sairauksien havaitsemisen ja reagoinnin nopeuttamiseen.
DARPA eli Defense Advanced Research Projects Agency toivoo valtavan voiton. BTO: n johtaja ja neuroproteesitutkija Justin Sanchez kertoi Scientific Americanille, mitä odottaa hänen osastolta vuonna 2017, mukaan lukien työ hermoimplantteilla terveiden ihmisten päivittäisessä elämässä ja muut tekniikat, jotka hänen mukaansa "muuttavat pelisääntöjä". lääke. Mietitkö, mitä Yhdysvaltain puolustusviraston uusin toimisto tekee? Kyllä, minulle. Kuunnellaan Sanchezia.
Ennen kuin osastosi perustettiin huhtikuussa 2014, DARPA työskenteli jo useissa biologisissa hankkeissa, mukaan lukien antibioottiresistenssitutkimus ja mielenterveystoimenpiteet. Mikä on muuttunut toimiston perustamisen yhteydessä?
Olemme tehneet biologista työtä - biologian ja tekniikan risteyksessä - monta vuotta, mutta se on hajallaan muilla osastoillamme. Tämä toimisto oli tunnustus siitä, että biologisella tekniikalla on ratkaiseva rooli paitsi maamme, myös muiden maiden liikkumissuunnassa, joten meidän oli keskitettävä kaiken kattava ponnistelu ja siirryttävä eteenpäin.
Minua kiinnostaa erityisesti vankka BTO kehittää ohjelmoitavia mikrobeja tarvittavien lääkkeiden tuottamiseksi lennossa - ja ohittaa siten tarvittavien lääkkeiden varastoinnin tai monimutkaisen kuljetuslogistiikan. Kuulostaa hämmästyttävältä. Missä vaiheessa tämä työ on nyt?
Tätä ohjelmaa kutsutaan "eläviksi valimoiksi" - ikään kuin aiomme heittää jotain elävää. Perinteisesti käytämme kemiaa uusien yhdisteiden tai uusien lääkkeiden luomiseen. Mutta viime aikoina olemme huomanneet, että mikrobit, kuten hiiva ja bakteerit, voivat myös valmistaa yhdisteitä, ja voimme ohjelmoida ne luomaan nämä yhdisteet ymmärtämällä ensin, mitä kemiallisia reittejä he käyttävät. Otetaan esimerkiksi hiiva. Hiiva käyttää sokeria monin tavoin alkoholien valmistamiseksi. Jos ohjelmoit nämä raidat uudelleen, voit pakottaa hiivan luomaan monia muita yhdisteitä, joita he alun perin eivät tienneet, ja käytämme edelleen samaa raaka-ainetta: sokeria.
Tiimimme kehittävät geneettisiä koodeja, joita voidaan käyttää hiivan uudelleenohjelmointiin. Tämä ajatus voisi kääntää yhdistelmävalmistusprosessimme ympäri. Ohjelman tehtävänä on tuottaa 1000 uutta molekyyliä ohjelman aikana (joka on kolmen vuoden päässä), ja tiimimme menestyvät hyvin. Luulen, että he ovat jo tuottaneet noin 100 uutta hiivan tuottamaa yhdistettä. Se on kuin ottaa biologia ja mennä naimisiin sen suunnittelutyökalujen avulla ja luoda sitten jotain heidän kanssaan.
Joten olet yhteyksien luomisen polun alussa?
Mainosvideo:
Joo. Ne kaikki tuotetaan milligrammoina, mutta lopulta ohjelma alkaa tuottaa niitä kilogrammoina.
Jos voimme luoda nämä upouudet yhdistevalimot, voimme kääntää sekä lääkkeiden valmistuksen että ei-lääketieteellisen lähestymistavan, koska tämä on foorumi. Riippumatta yhteydenpidosta, josta olet kiinnostunut, on monia mahdollisuuksia.
Kuinka uuden presidentin valinta ja republikaaninen kongressi vaikuttavat työhösi?
Emme yleensä tartu sellaisiin asioihin. DARPA: n tehtävä pysyy muuttumattomana poliittisesta ilmapiiristä riippumatta. Tavoitteenamme on luoda häiritseviä tekniikoita kansallista turvallisuutta varten. Meidän tehtävämme ja roolimme on ajatella tietä ja tekniikkaa ennen maailmaa. Mielestäni tämä tehtävä ylittää poliittisen maiseman. Meillä on erittäin tiukka tehtävä ja yritämme turvata maamme, joten tämä vaalisykli on vain yksi monista.
Minkä BTO-projektin ihailet eniten vuonna 2017?
Se on kuin lasten kanssa - sinulla ei voi olla yhtä lemmikkiä. Minulla on monia suosikkeja. Haluan jakaa muutaman, jotka ovat erityisen tärkeitä vuonna 2017. Ensinnäkin on alue, jota kutsutaan "tartuntatautien edistämiseksi". Nykyinen lähestymistapa, kun uusi taudinaiheuttaja tulee rannoillemme, ei ole kovin tehokas. Haluamme olla askeleen edellä kaikista taudinaiheuttajista, jotka saattavat näkyä rannoillamme, ja pystyä jopa ennustamaan pandemian. Kehitämme uusia lähestymistapoja immunisaatioon käyttämällä DNA: ta ja RNA: ta. Ajattelemme erityisesti sitä, kuinka nukleiinihappo auttaa immunisaatiossa. Ajatuksena on, että voit kertoa soluillesi tuottamaan vasta-aineita oikealla koodilla, jotka ovat tehokkaita tiettyä patogeeniä vastaan. Kaikki tulee alasopettaa soluja vastaamaan taudinaiheuttajaan - ja tämä avaa meille melkein välittömän immuniteetin tiettyä taudinaiheuttajaa vastaan ja kyvyn torjua sitä tasavertaisesti.
Tätä menetelmää voidaan verrata perinteiseen tapaan käsitellä tartuntatauteja, jotka vievät kuukausia - ellei vuosia - paitsi taudinaiheuttajan tunnistamisen lisäksi myös riittävän määrän rokotteen luomisen. Radikaalia lähestymistapaa tarvitaan tämän perusteknologian luomisessa, DNA- ja RNA-lähestymistapojen soveltamisessa tartuntatautien torjunnassa. Toivon, että meillä on jotain ilmoitettavaa vuonna 2017.
Mitä esimerkiksi julistaa?
Meillä on jo ollut melko hyviä tuloksia kokeissa hiirillä, jotka ovat osoittaneet, että nukleiinihappolähestymät toimivat hyvin. Alamme tehdä turvallisia kokeita ihmisillä. Nämä ovat ensimmäiset vaiheet. Tulevana vuonna alamme luoda uusia ohjelmia näille alustoille. Meillä ei ole kiire antaa lausuntoja, koska jos onnistumme, se muuttaa pohjimmiltaan tarttuvien lausuntojen torjunnan periaatetta.
Muutaman viime vuoden aikana mieliohjattujen proteesien ja eksoskelettien ympärillä on ollut paljon huhuja. Kuinka BTO DARPA sopii tähän tilaan?
Olemme melko intohimoisia tästä alueesta. Toimitimme äskettäin kaksi ensimmäistä kaupallisesti saatavaa Luke-proteesia, maailman edistyneintä hammasproteesia. Tämä on iso askel aivokontrolloiduissa proteeseissa, mutta emme aio pysähtyä siihen.
Luulen, että tulevaisuudessa on olemassa laaja valikoima laitteita, joita voidaan ohjata hermosolujen aktiivisuudella, ja tämän voivat tehdä paitsi uhrit, myös tavalliset ihmiset. Haluamme vaatia hermotekniikan käyttöä jokapäiväisessä elämässä jo vuonna 2017.
Todellakin? Millaisia sovelluksia terveelliset ihmiset voisivat käyttää päivittäisessä elämässään?
Olen todella kiinnostunut siitä, kuinka hermotekniikka voisi muuttaa tapaa, jolla olemme vuorovaikutuksessa keskenämme, kuinka kommunikoimme ja jopa teemme päätöksiä. Ajattelen kognitiivista apua. On paljon ideoita siitä, miten auttaa erilaisia ihmisiä. Ovi voisi vain avautua ajatellessaan sitä - ja tämä on vain yksinkertaisin tällaisten tekniikoiden sovellus.
Äskettäin DARPA suoritti tutkimuksen, joka julkaistiin Neuron-lehdessä ja jossa tutkittiin, että syvä aivojen stimulaatio ei parantanut muistia - ja jopa pahentaa sitä. Mutta edellisessä tutkimuksessa, joka tehtiin muutama vuosi sitten, oli päinvastainen johtopäätös: stimulaatio paransi muistia. Mitä tämä tarkoittaa osastosi työlle tällä alueella?
Neurotekniikka on erittäin suuri alue toimistossamme. Olemme edistyneet lääketieteen alalla osoittamalla, että suorat hermorajapinnat (yhteydet aivojen ja laitteen, kuten neurostimulaattorin, tietokoneen tai proteesin välillä) voivat palauttaa liikkeen, tuntemuksen ja terveyden neuropsykiatristen häiriöiden kanssa. On huomattavaa, että kunnioittaen kaikkia tutkimuksia, monet ihmiset ajattelevat, että on mahdollista eristää tärkeä aivojen alue, stimuloida sitä ja saada maagisesti vastaus. Mutta näin ei ole. Kun kartoitat, mitä aivoissa tapahtuu, käy ilmi, että jos et lähetä oikeita koodeja aivoihin, et parane muistia ja saatat jopa pahentaa sitä. Mutta temppu on, että jos lähetät oikeat koodit, saat merkittäviä parannuksia deklaratiiviseen muistiin. Joten tämä on kaksiteräinen miekka. Seuraavan sukupolven aivotutkimuksessa tarvitaan lisää tutkimusta.
Voisitteko selventää mitä tarkoitat koodilla?
Koodi on pari asiaa. Tämä on yksittäisten hermosolujen tarkka ampuminen. Oletetaan, että sinulla on 100 hermosolua ja ne kaikki syttyvät eri aikoina eri paikoissa - ja kaikki nämä päälle ja pois voidaan tulkita yrittävän muistaa sana "Nancy" tai "puu". Voimme ymmärtää, mitä nämä aktivointimallit tarkoittavat ja miten ne liittyvät todelliseen maailmaan. Kaikki nämä hermoaktivaatiopiirit tuottavat yhdessä aivoaaltoja tai rytmejä, ja tällä tasolla tutkitaan myös aivoja. On tärkeää ymmärtää kaikki nämä erilaiset aivosolut, koska se toimii näin.
Osastollasi on myös "biokroonisuus" -ohjelma, joka tutkii ajan roolia biologisissa toiminnoissa ja yrittää hallita ajan vaikutuksia ihmisen fysiologiaan
Menetämme niin paljon, koska emme ymmärrä biologiaa. Luulen, että ymmärryksemme biologiasta kasvaa paljon. Ja kykymme olla vuorovaikutuksessa biologian kanssa teknisillä menetelmillä muuttaa suhdettamme kehoon, aivoihin ja immuunijärjestelmään. Luulen, että meillä on hämmästyttävä tulevaisuus. 2017 räjäyttää aivomme.
ILYA KHEL
