Oddelenie výskumu a vývoja v Pentagone, DARPA - samotná hybná sila internetu a GPS - sa pred tromi rokmi zreformovalo a vytvorilo novú kanceláriu zameranú na riešenie obchodných tajomstiev biológie. Nový Úrad pre biologické technológie (BTO) si dal samozrejme za úlohu „využiť silu biologických systémov“a vyvinúť samozrejme nové obranné technológie. Za posledný rok s rozpočtom takmer 300 miliónov dolárov skúmal problémy so zlepšením pamäte, symbiózou strojov a ľudí a urýchlením detekcie a reakcie na choroby.
DARPA alebo Agentúra pre pokročilé obranné výskumné projekty dúfa v masívne vyplatenie. Riaditeľ BTO a výskumník neuroprostetiky Justin Sanchez povedal spoločnosti Scientific American, čo môže od jeho oddelenia v roku 2017 očakávať, vrátane prác na neurálnych implantátoch, ktoré majú pomôcť zdravým ľuďom v ich každodennom živote, a ďalších technológií, ktoré podľa neho „zmenia pravidlá hry“. liek. Zaujíma vás, čo chystá najnovšia kancelária americkej obrannej agentúry? Áno, pre mňa. Poďme počúvať Sancheza.
Pred vytvorením vášho oddelenia v apríli 2014 už DARPA pracovala na niekoľkých biologických projektoch vrátane výskumu rezistencie na antibiotiká a intervencií v oblasti duševného zdravia. Čo sa zmenilo s vytvorením vašej kancelárie?
Robíme biologické práce - na križovatke biológie a inžinierstva - už mnoho rokov, ale sú rozptýlené po všetkých našich ďalších oddeleniach. Tento úrad bol uznaním, že biologická technológia bude hrať rozhodujúcu úlohu nielen v smere pohybu našej krajiny, ale aj ďalších krajín, takže sme sa museli zamerať na všetko, čo bude zahŕňať všetko, a pohnúť sa vpred.
Obzvlášť ma zaujíma robustný BTO, ktorý má vyvíjať programovateľné mikróby na výrobu potrebných liekov za behu - a tým obchádza problémy so skladovaním potrebných liekov alebo komplexnou dopravnou logistikou. Znie to úžasne. V akom štádiu je táto práca teraz?
Tento program sa nazýva „živé zlievarne“- akoby sme odlievali niečo živé. Tradične používame chémiu na výrobu nových zlúčenín alebo nových liekov. Ale neskoro sme si uvedomili, že mikróby ako kvasinky a baktérie môžu vytvárať tiež zlúčeniny, a môžeme ich naprogramovať tak, aby tieto zlúčeniny vytvorili tak, že najskôr pochopíme, ktoré chemické dráhy používajú. Vezmite si napríklad droždie. Kvasinky používajú cukor na výrobu alkoholov rôznymi spôsobmi. Ak tieto stopy preprogramujete, mohli by ste kvasinky prinútiť k vytvoreniu mnohých ďalších zlúčenín, ktoré pôvodne nevedeli vyrobiť, a my budeme stále používať tú istú surovinu: cukor.
Naše tímy vyvíjajú genetické kódy, ktoré je možné použiť na preprogramovanie kvasiniek. Táto myšlienka by mohla zmeniť náš proces výroby zmesi. Úlohou programu je vyrobiť 1 000 nových molekúl v priebehu programu (čo je o tri roky) a našim tímom sa darí. Myslím, že už vyrobili asi 100 nových zlúčenín, ktoré sú vyrábané kvasinkami. Je to ako vziať si biológiu a vziať si ju za ruku s inžinierskymi nástrojmi a potom s nimi niečo vytvoriť.
Ste teda na úplnom začiatku cesty k vytváraniu spojení?
Propagačné video:
Áno. Všetky sa vyrábajú v miligramoch, ale nakoniec ich program začne vyrábať kilogramy.
Ak dokážeme vytvoriť tieto úplne nové zlievarne, môžeme obrátiť prístup k výrobe liekov aj k iným ako medicínskym prístupom, pretože toto je platforma. Nech už máte záujem o akékoľvek spojenie, existuje veľa možností.
Ako ovplyvní voľba nového prezidenta a republikánsky kongres vašu prácu?
Spravidla sa nenecháme takýmito vecami chytiť. Poslanie DARPA zostáva nezmenené bez ohľadu na politickú klímu. Naším poslaním je vytvárať rušivé technológie pre národnú bezpečnosť. Našou úlohou a úlohou je myslieť do popredia sveta o vede a technike. Myslím si, že táto misia presahuje politické prostredie. Máme veľmi prísne poslanie a snažíme sa zabezpečiť našu krajinu, takže tento volebný cyklus je len jedným z mnohých.
Ktorý projekt BTO obdivujete v roku 2017 najviac?
Je to ako s deťmi - nemôžete mať jedno domáce zviera. Mám veľa obľúbených. Dovoľte mi zdieľať niekoľko, ktoré budú v roku 2017 obzvlášť dôležité. Po prvé, existuje oblasť zvaná „postupujúce infekčné choroby“. Náš súčasný prístup, keď sa k našim brehom dostane nový patogén, nie je veľmi efektívny. Chceme byť o krok vpred pred akýmkoľvek patogénom, ktorý sa môže objaviť za našimi brehmi a dokonca byť schopný predpovedať pandémiu. Vyvíjame nové prístupy k imunizácii pomocou DNA a RNA. Myslíme najmä na to, ako nukleová kyselina pomáha pri imunizácii. Ide o to, že môžete svojim bunkám povedať, aby produkovali protilátky so správnym kódom, ktorý bude účinný proti konkrétnemu patogénu. Všetko do toho spadánaučiť bunky reagovať na patogén - a to nám otvorí takmer okamžitú imunitu proti konkrétnemu patogénu a schopnosť bojovať proti nemu na rovnakom základe.
V kontraste s tradičným spôsobom liečby infekčných chorôb, ktorý trvá mesiace - ak nie roky - vrátane nielen identifikácie patogénu, ale aj výroby vakcíny v dostatočnom množstve, môže byť táto metóda oveľa rýchlejšia. Pri vytváraní tejto základnej technológie, pri uplatňovaní prístupov DNA a RNA v boji proti infekčným chorobám, je potrebný radikálny prístup. Dúfam, že v roku 2017 budeme mať čo oznamovať.
Čo napríklad vyhlásiť?
Už sme mali dosť pekné výsledky v experimentoch na myšiach, ktoré ukázali, že prístupy k nukleovým kyselinám fungujú dobre. Začíname robiť bezpečné pokusy na ľuďoch. Toto sú prvé kroky. V budúcom roku začneme pre tieto platformy vytvárať nové programy. Neponáhľame sa s vyhláseniami, pretože ak uspejeme, zásadne to zmení samotný princíp boja proti infekčným vyhláseniam.
Za posledných pár rokov sa okolo protéz a exoskeletonov riadených mysľou vyskytlo veľa šumu. Ako zapadá BTO DARPA do tohto priestoru?
Do tejto oblasti sme veľmi zanietení. Nie je to tak dávno, čo sme dodali prvé dve komerčne dostupné protézy Luke, najpokročilejšie protézy na svete. Toto je veľký krok v protézach riadených mozgom, ale nechystáme sa pri tom iba skončiť.
Myslím si, že v budúcnosti bude existovať široká škála zariadení, ktoré je možné ovládať činnosťou neurónov, a to môžu robiť nielen obete, ale aj bežní ľudia. Už v roku 2017 by sme chceli vyzvať na použitie neurónovej technológie v každodennom živote.
Naozaj? Aké aplikácie by mohli zdraví ľudia používať v každodennom živote?
Skutočne ma zaujíma, ako by neurónové technológie mohli zmeniť vzájomné interakcie, komunikáciu a dokonca aj rozhodovanie. Rozmýšľam nad kognitívnou pomocou. Existuje veľa nápadov, ako pomôcť rôznym ľuďom. Dvere sa mohli pri pomyslení na to len otvoriť - a to je len najjednoduchšia aplikácia týchto technológií.
Nedávno spoločnosť DARPA uskutočnila štúdiu publikovanú v časopise Neuron, ktorá skúmala, že hlboká mozgová stimulácia nezlepšila pamäť - a dokonca ju zhoršila. Predchádzajúca štúdia uskutočnená pred niekoľkými rokmi však mala opačný záver: stimulácia zlepšila pamäť. Čo to znamená pre prácu vášho oddelenia v tejto oblasti?
Neurotechnológia je v našej kancelárii veľmi veľká oblasť. Urobili sme veľký pokrok v lekárskej oblasti tým, že sme ukázali, že priame neurálne rozhrania (spojenia medzi mozgom a zariadením, ako je neurostimulátor, počítač alebo protéza), môžu pri neuropsychiatrických poruchách obnoviť pohyb, vnem a zdravie. Je pozoruhodné, že pri všetkej úcte k mnohým štúdiám si veľa ľudí myslí, že je možné izolovať dôležitú oblasť mozgu, stimulovať ju a magicky dostať odpoveď. Ale nie je to tak. Keď zmapujete to, čo sa deje v mozgu, ukáže sa, že ak do mozgu neodošlete správne kódy, nezlepšíte si pamäť a môže sa to ešte zhoršiť. Trik však spočíva v tom, že ak zadáte správne kódy, získate výrazné vylepšenia v deklaratívnej pamäti. Toto je teda dvojsečný meč. Ďalšia generácia výskumu mozgu si vyžaduje ďalší výskum.
Mohli by ste mi prosím objasniť, čo máte na mysli pod „kódom“?
Kód je pár vecí. Toto je presná streľba jednotlivých neurónov. Povedzme, že máte 100 neurónov a všetky sa spaľujú v rôznych časoch na rôznych miestach - a všetky tieto zapínanie a vypínanie sa dá interpretovať ako pokus zapamätať si slovo „Nancy“alebo „strom“. Môžeme pochopiť, čo tieto aktivačné vzorce znamenajú a ako súvisia so skutočným svetom. Všetky tieto nervové aktivačné obvody spoločne vytvárajú mozgové vlny alebo rytmy a na tejto úrovni tiež študujeme mozog. Je dôležité pochopiť všetky tieto rôzne mozgové bunky, pretože tak to funguje.
Vaše pracovisko má tiež program „biochronicita“, ktorý skúma úlohu času v biologických funkciách a pokúša sa zvládnuť účinky času na fyziológiu človeka
Stratili sme toľko, pretože nerozumieme biológii. Myslím si, že naše chápanie biológie veľmi rastie. A naša schopnosť interagovať s biológiou pomocou technických metód zmení náš vzťah k telu, mozgu a imunitnému systému. Myslím si, že nás čaká úžasná budúcnosť. Rok 2017 vyfúkne naše mozgy.
ILYA KHEL