Umplerea soldaților cu cipuri electronice: ideea DARPA
Agenția Americană de Proiecte de Cercetare Avansată pentru Apărare (DARPA) este cunoscută pentru că efectuează cercetări științifice la nivel înalt în domeniul tehnologiilor militare avansate. Cu toate acestea, Oficiul își concentrează tot mai mult atenția asupra celui mai important, dar uneori subestimat domeniu - suportul medical pentru personal.
Activitatea DARPA în domeniul medicinei militare se desfășoară în cea mai mare parte cu participarea celei mai noi componente în structura sa generală - Oficiul pentru Tehnologii Biologice (OMC). După cum a remarcat directorul Brad Ringeisen, „Biroul nostru lucrează la o gamă largă de sarcini care pot fi grupate în trei categorii mari”. În primul rând, este neuroștiința, de exemplu, utilizarea semnalelor creierului pentru operarea membrelor protetice. A doua direcție este ingineria genetică sau biologia sintetică. Un al treilea domeniu de cercetare se concentrează pe tehnologiile care pot depăși și bolile infecțioase și este un domeniu de cercetare prioritar pentru DARPA.
Potrivit colonelului Matt Hepburn, șeful mai multor programe la OMC, există o serie de motive care pun în prim plan lupta împotriva bolilor infecțioase. De exemplu, armata SUA sau aliații săi pot fi desfășurați pentru a ajuta o regiune sau o țară afectată de o anumită pandemie, cum ar fi Ebola. „Suntem o forță militară desfășurată la nivel global și ne vom trimite oamenii în zonele pe care trebuie să le protejăm de boli”.
Sistem microfiziologic dezvoltat de Institutul de Inginerie Biologică Wyss
Dezvoltarea de tehnologii și tratamente care previn focarele infecțioase poate îmbunătăți, de asemenea, securitatea națională. De exemplu, terapiile dezvoltate pentru personalul militar pot fi utilizate pentru prevenirea sau tratarea unor pandemii majore la populația civilă. Totuși, toate acestea sunt valabile și la niveluri inferioare, până la un singur individ.
„Un exemplu simplu, dar în același timp extrem de revelator este gripa pe o navă”, a explicat Hepburn. „Personalul infectat este mai puțin eficient și acest lucru poate afecta finalizarea întregii sarcini.” Ca un alt exemplu, Hepburn a citat riscul ca un membru al grupului să contracteze malarie sau febră dengue, „ceea ce este destul de comun în locurile în care lucrăm. Desigur, acest lucru ar putea distruge întreaga misiune dacă nu vă gândiți la evacuarea medicală și la măsurile de precauție pentru această persoană.”
După cum a remarcat Hepburn, există două categorii mari atunci când vine vorba de tratarea bolilor infecțioase. În primul rând, este diagnosticul: pentru a afla dacă o persoană este bolnavă sau nu. În al doilea rând, ce trebuie făcut dacă cineva se îmbolnăvește, adică dezvoltarea unui curs de tratament sau contramăsuri, cum ar fi un vaccin.
Cu toate acestea, accentul principal al DARPA este încă pe prezicerea dacă o persoană cu aspect sănătos se va îmbolnăvi. În plus, FDA vrea să știe nu numai probabilitatea ca pacientul să se îmbolnăvească, ci și dacă este contagios sau nu. „Va deveni un răspânditor al infecției? Vom fi capabili să stăpânim un focar într-o anumită comunitate?”
Hepburn a vorbit și despre programul Prometheus. Potrivit DARPA, scopul său este să caute „un set de semnale biologice la o persoană nou infectată care să indice în decurs de 24 de ore dacă acea persoană va deveni contagioasă”, permițând un tratament precoce și o acțiune pentru a preveni transmiterea bolii altora.
Programul Prometheus se concentrează în prezent pe bolile respiratorii acute, care sunt selectate pentru demonstrarea conceptului, deși tehnologia poate fi aplicabilă și altor boli infecțioase.
„Să spunem că avem 10 persoane infectate, le-am putea testa și să spunem că aceste trei persoane vor fi cele mai contagioase și vor deveni purtători ai bolii. Apoi îi vom trata pe acești oameni pentru a preveni răspândirea infecției”, a explicat Hepburn.
Proiectul Prometheus își propune să creeze „biomarkeri” care să arate susceptibilitatea unei persoane la boli și nivelul potențial al acesteia de contagiune. „Acești markeri sunt dificil de creat”, a spus Hepburn. - O altă provocare este să citiți acești markeri pe teren și la punctul de îngrijire. Poate fi necesar să se dezvolte un dispozitiv alimentat de baterii care să poată face treaba.”
„Cred că utilizarea lor militară este destul de evidentă”, a continuat Hepburn. - Imaginați-vă o baracă sau o navă sau un submarin. Capacitatea de a identifica cine este pe cale să se îmbolnăvească și de a opri un focar în aceste condiții înghesuite ar fi extrem de utilă armatei noastre.”
În domeniul prevenirii, DARPA face multă muncă pentru a preveni bolile. Accentul principal este pe dezvoltarea așa-numitelor soluții „aproape imediate” pentru a limita un focar infecțios care va funcționa mult mai rapid decât un vaccin tradițional.
„Dacă vă fac un vaccin, ar putea dura două sau trei doze în decurs de șase luni înainte de a atinge nivelul necesar de imunitate”, a spus Hepburn.
În acest sens, DARPA a început să lucreze la un nou program numit P3 (Platemic Prevention Platform – o platformă de prevenire a pandemiei), care își propune să dezvolte o soluție „aproape imediată” care să poată completa vaccinurile. Vaccinul funcționează determinând organismul să producă anticorpi și, dacă suficienți dintre ei circulă în sânge, atunci persoana este protejată de o anumită boală infecțioasă. DARPA intenționează să accelereze dramatic acest proces prin implementarea programului PXNUMX.
„Dacă am putea doar să dăm anticorpi care să lupte împotriva infecțiilor sau să te protejeze? De fapt, dacă o persoană ar putea fi pur și simplu injectată cu anticorpii potriviți, atunci ar primi imediat protecție, a remarcat Hepburn. „Problema este că durează luni și ani pentru a obține suficienți din acești anticorpi în fabrică. Este un proces complex și costisitor.”
În loc de procesul tradițional de a produce anticorpi și de a le injecta în vena unei persoane, DARPA lucrează la un injectabil care conține ADN și ARN pentru anticorpi, astfel încât organismul să poată crea anticorpii de care are nevoie. Când codul genetic este injectat în organism, „în decurs de 72 de ore vei avea deja destui anticorpi pentru a te proteja”. Hepburn consideră că acest lucru poate fi realizat în termen de patru ani, până la sfârșitul programului P3.
Ringeisen conduce un alt program preventiv, Microphysiological Systems sau Organs on a Chip, care va crea modele artificiale ale diferitelor sisteme ale corpului uman pe microcipuri sau cipuri cu jet de cerneală. Ele pot fi utilizate într-o varietate de moduri, cum ar fi testarea vaccinurilor sau introducerea unui agent patogen biologic. Scopul este ambițios - imitarea proceselor corpului uman în laborator.
Ilustrație a conceptului „Body on a Chip” al MIT
„Semnificația acestui lucru este enormă”, a adăugat Ringeisen. „Puteți testa literalmente mii de candidați la medicamente pentru eficacitatea și toxicitatea lor fără procesele actuale consumatoare de timp și costisitoare prin care trebuie să treceți.”
Modelul actual de dezvoltare implică mai multe procese foarte costisitoare, inclusiv testarea pe animale și cercetarea clinică. Studiile pe animale sunt foarte costisitoare și nu reflectă întotdeauna cu exactitate efectul unui medicament sau vaccin asupra corpului uman. În ceea ce privește studiile clinice, acestea sunt și mai scumpe, iar marea majoritate a testelor eșuează.
„Este și mai greu să lucrezi pentru Departamentul Apărării, deoarece multe dintre protecțiile medicale de care are nevoie sunt concepute pentru a face față agenților biologici și chimici”, a adăugat el. „Nu poți lua un grup de oameni și îi testezi pentru antrax sau Ebola”.
Tehnologia Organs on a Chip revoluționează dezvoltarea medicamentelor pentru comunitățile militare și civile. Proiectul, condus de echipe de la Universitatea Harvard și Institutul de Tehnologie din Massachusetts, se apropie acum de faza finală.
Cip pentru Institutul de Dezvoltare pulmonară Wyss
Ringeisen a remarcat, de asemenea, programul Elect-Rx (Rețete electrice) care vizează dezvoltarea tehnologiilor care ar putea stimula artificial sistemul nervos periferic, folosind capacitatea acestuia de a se vindeca rapid și eficient.
„Acest lucru va îmbunătăți sistemul imunitar, va oferi organismului o rezistență mai mare la infecții sau boli inflamatorii”, a explicat Ringeisen.
Hepburn crede că, în viitor, medicina militară va putea „să prezică mult mai bine boala în stadiile incipiente, iar atunci rămâne doar să ia măsurile adecvate într-o instituție specializată”.
„Este ca întreținerea preventivă a mașinii tale. Senzorul din acesta semnalează, de exemplu, că motorul se poate defecta sau că trebuie să completați ulei. Vrem să facem același lucru cu corpul uman”.
În organism, acești senzori pot fi combinați cu alte tehnologii pentru a începe automat acțiunea necesară, cum ar fi monitorizarea nivelului de glucoză la un pacient diabetic. „Nu am ajuns încă la el, dar în 10 ani va deveni o realitate zilnică.”
Medicina militară - în special cu accent pe tratamente și prevenție - poate fi de real beneficiu într-o serie de alte domenii. Este clar că prioritatea este asigurarea protecției personalului împotriva infecțiilor, dar prevenirea unor astfel de focare la scară mai mare, de exemplu, lupta împotriva pandemiilor, are și un impact direct asupra nivelului de siguranță. În consecință, medicina militară trebuie să răspundă nevoilor nu numai ale soldatului individual, nu doar ale Forțelor Armate, ci și ale societății în ansamblu.
Materiale folosite:
www.darpa.mil
www.wyss.harvard.edu
web.mit.edu
www.genengnews.com
www.wikipedia.org
ru.wikipedia.org
Activitatea DARPA în domeniul medicinei militare se desfășoară în cea mai mare parte cu participarea celei mai noi componente în structura sa generală - Oficiul pentru Tehnologii Biologice (OMC). După cum a remarcat directorul Brad Ringeisen, „Biroul nostru lucrează la o gamă largă de sarcini care pot fi grupate în trei categorii mari”. În primul rând, este neuroștiința, de exemplu, utilizarea semnalelor creierului pentru operarea membrelor protetice. A doua direcție este ingineria genetică sau biologia sintetică. Un al treilea domeniu de cercetare se concentrează pe tehnologiile care pot depăși și bolile infecțioase și este un domeniu de cercetare prioritar pentru DARPA.
Potrivit colonelului Matt Hepburn, șeful mai multor programe la OMC, există o serie de motive care pun în prim plan lupta împotriva bolilor infecțioase. De exemplu, armata SUA sau aliații săi pot fi desfășurați pentru a ajuta o regiune sau o țară afectată de o anumită pandemie, cum ar fi Ebola. „Suntem o forță militară desfășurată la nivel global și ne vom trimite oamenii în zonele pe care trebuie să le protejăm de boli”.
Sistem microfiziologic dezvoltat de Institutul de Inginerie Biologică Wyss
Dezvoltarea de tehnologii și tratamente care previn focarele infecțioase poate îmbunătăți, de asemenea, securitatea națională. De exemplu, terapiile dezvoltate pentru personalul militar pot fi utilizate pentru prevenirea sau tratarea unor pandemii majore la populația civilă. Totuși, toate acestea sunt valabile și la niveluri inferioare, până la un singur individ.
„Un exemplu simplu, dar în același timp extrem de revelator este gripa pe o navă”, a explicat Hepburn. „Personalul infectat este mai puțin eficient și acest lucru poate afecta finalizarea întregii sarcini.” Ca un alt exemplu, Hepburn a citat riscul ca un membru al grupului să contracteze malarie sau febră dengue, „ceea ce este destul de comun în locurile în care lucrăm. Desigur, acest lucru ar putea distruge întreaga misiune dacă nu vă gândiți la evacuarea medicală și la măsurile de precauție pentru această persoană.”
După cum a remarcat Hepburn, există două categorii mari atunci când vine vorba de tratarea bolilor infecțioase. În primul rând, este diagnosticul: pentru a afla dacă o persoană este bolnavă sau nu. În al doilea rând, ce trebuie făcut dacă cineva se îmbolnăvește, adică dezvoltarea unui curs de tratament sau contramăsuri, cum ar fi un vaccin.
Cu toate acestea, accentul principal al DARPA este încă pe prezicerea dacă o persoană cu aspect sănătos se va îmbolnăvi. În plus, FDA vrea să știe nu numai probabilitatea ca pacientul să se îmbolnăvească, ci și dacă este contagios sau nu. „Va deveni un răspânditor al infecției? Vom fi capabili să stăpânim un focar într-o anumită comunitate?”
Hepburn a vorbit și despre programul Prometheus. Potrivit DARPA, scopul său este să caute „un set de semnale biologice la o persoană nou infectată care să indice în decurs de 24 de ore dacă acea persoană va deveni contagioasă”, permițând un tratament precoce și o acțiune pentru a preveni transmiterea bolii altora.
Programul Prometheus se concentrează în prezent pe bolile respiratorii acute, care sunt selectate pentru demonstrarea conceptului, deși tehnologia poate fi aplicabilă și altor boli infecțioase.
„Să spunem că avem 10 persoane infectate, le-am putea testa și să spunem că aceste trei persoane vor fi cele mai contagioase și vor deveni purtători ai bolii. Apoi îi vom trata pe acești oameni pentru a preveni răspândirea infecției”, a explicat Hepburn.
Proiectul Prometheus își propune să creeze „biomarkeri” care să arate susceptibilitatea unei persoane la boli și nivelul potențial al acesteia de contagiune. „Acești markeri sunt dificil de creat”, a spus Hepburn. - O altă provocare este să citiți acești markeri pe teren și la punctul de îngrijire. Poate fi necesar să se dezvolte un dispozitiv alimentat de baterii care să poată face treaba.”
„Cred că utilizarea lor militară este destul de evidentă”, a continuat Hepburn. - Imaginați-vă o baracă sau o navă sau un submarin. Capacitatea de a identifica cine este pe cale să se îmbolnăvească și de a opri un focar în aceste condiții înghesuite ar fi extrem de utilă armatei noastre.”
În domeniul prevenirii, DARPA face multă muncă pentru a preveni bolile. Accentul principal este pe dezvoltarea așa-numitelor soluții „aproape imediate” pentru a limita un focar infecțios care va funcționa mult mai rapid decât un vaccin tradițional.
„Dacă vă fac un vaccin, ar putea dura două sau trei doze în decurs de șase luni înainte de a atinge nivelul necesar de imunitate”, a spus Hepburn.
În acest sens, DARPA a început să lucreze la un nou program numit P3 (Platemic Prevention Platform – o platformă de prevenire a pandemiei), care își propune să dezvolte o soluție „aproape imediată” care să poată completa vaccinurile. Vaccinul funcționează determinând organismul să producă anticorpi și, dacă suficienți dintre ei circulă în sânge, atunci persoana este protejată de o anumită boală infecțioasă. DARPA intenționează să accelereze dramatic acest proces prin implementarea programului PXNUMX.
„Dacă am putea doar să dăm anticorpi care să lupte împotriva infecțiilor sau să te protejeze? De fapt, dacă o persoană ar putea fi pur și simplu injectată cu anticorpii potriviți, atunci ar primi imediat protecție, a remarcat Hepburn. „Problema este că durează luni și ani pentru a obține suficienți din acești anticorpi în fabrică. Este un proces complex și costisitor.”
În loc de procesul tradițional de a produce anticorpi și de a le injecta în vena unei persoane, DARPA lucrează la un injectabil care conține ADN și ARN pentru anticorpi, astfel încât organismul să poată crea anticorpii de care are nevoie. Când codul genetic este injectat în organism, „în decurs de 72 de ore vei avea deja destui anticorpi pentru a te proteja”. Hepburn consideră că acest lucru poate fi realizat în termen de patru ani, până la sfârșitul programului P3.
Ringeisen conduce un alt program preventiv, Microphysiological Systems sau Organs on a Chip, care va crea modele artificiale ale diferitelor sisteme ale corpului uman pe microcipuri sau cipuri cu jet de cerneală. Ele pot fi utilizate într-o varietate de moduri, cum ar fi testarea vaccinurilor sau introducerea unui agent patogen biologic. Scopul este ambițios - imitarea proceselor corpului uman în laborator.
Ilustrație a conceptului „Body on a Chip” al MIT
„Semnificația acestui lucru este enormă”, a adăugat Ringeisen. „Puteți testa literalmente mii de candidați la medicamente pentru eficacitatea și toxicitatea lor fără procesele actuale consumatoare de timp și costisitoare prin care trebuie să treceți.”
Modelul actual de dezvoltare implică mai multe procese foarte costisitoare, inclusiv testarea pe animale și cercetarea clinică. Studiile pe animale sunt foarte costisitoare și nu reflectă întotdeauna cu exactitate efectul unui medicament sau vaccin asupra corpului uman. În ceea ce privește studiile clinice, acestea sunt și mai scumpe, iar marea majoritate a testelor eșuează.
„Este și mai greu să lucrezi pentru Departamentul Apărării, deoarece multe dintre protecțiile medicale de care are nevoie sunt concepute pentru a face față agenților biologici și chimici”, a adăugat el. „Nu poți lua un grup de oameni și îi testezi pentru antrax sau Ebola”.
Tehnologia Organs on a Chip revoluționează dezvoltarea medicamentelor pentru comunitățile militare și civile. Proiectul, condus de echipe de la Universitatea Harvard și Institutul de Tehnologie din Massachusetts, se apropie acum de faza finală.
Cip pentru Institutul de Dezvoltare pulmonară Wyss
Ringeisen a remarcat, de asemenea, programul Elect-Rx (Rețete electrice) care vizează dezvoltarea tehnologiilor care ar putea stimula artificial sistemul nervos periferic, folosind capacitatea acestuia de a se vindeca rapid și eficient.
„Acest lucru va îmbunătăți sistemul imunitar, va oferi organismului o rezistență mai mare la infecții sau boli inflamatorii”, a explicat Ringeisen.
Hepburn crede că, în viitor, medicina militară va putea „să prezică mult mai bine boala în stadiile incipiente, iar atunci rămâne doar să ia măsurile adecvate într-o instituție specializată”.
„Este ca întreținerea preventivă a mașinii tale. Senzorul din acesta semnalează, de exemplu, că motorul se poate defecta sau că trebuie să completați ulei. Vrem să facem același lucru cu corpul uman”.
În organism, acești senzori pot fi combinați cu alte tehnologii pentru a începe automat acțiunea necesară, cum ar fi monitorizarea nivelului de glucoză la un pacient diabetic. „Nu am ajuns încă la el, dar în 10 ani va deveni o realitate zilnică.”
Medicina militară - în special cu accent pe tratamente și prevenție - poate fi de real beneficiu într-o serie de alte domenii. Este clar că prioritatea este asigurarea protecției personalului împotriva infecțiilor, dar prevenirea unor astfel de focare la scară mai mare, de exemplu, lupta împotriva pandemiilor, are și un impact direct asupra nivelului de siguranță. În consecință, medicina militară trebuie să răspundă nevoilor nu numai ale soldatului individual, nu doar ale Forțelor Armate, ci și ale societății în ansamblu.
Materiale folosite:
www.darpa.mil
www.wyss.harvard.edu
web.mit.edu
www.genengnews.com
www.wikipedia.org
ru.wikipedia.org
informații