Pentagono mokslinių tyrimų ir plėtros rinka DARPA - pati interneto ir GPS varomoji jėga - prieš trejus metus pertvarkė save ir sukūrė naują biurą, skirtą biologijos komercinėms paslaptims spręsti. Naujasis Biologinių technologijų biuras (BTO), be abejo, išsikėlė uždavinį „panaudoti biologinių sistemų galią“ir kurti naujas gynybos technologijas. Per pastaruosius metus su beveik 300 milijonų dolerių biudžetu jis tyrė atminties gerinimo, mašinų ir žmonių simbiozės, ligų aptikimo ir reagavimo spartinimo problemas.
DARPA arba Gynybos pažangiųjų tyrimų projektų agentūra tikisi masto atlygio. BTO direktorius ir neuroprotezavimo tyrėjas Justinas Sanchezas „Scientific American“pasakojo, ko tikėtis iš jo departamento 2017 m., Įskaitant darbą su nerviniais implantais, kurie padės sveikiems žmonėms jų kasdieniame gyvenime, ir kitas technologijas, kurios, jo teigimu, „pakeis žaidimo taisykles“. vaistas. Įdomu, ką turi naujausias JAV gynybos agentūros biuras? Taip, man. Paklausykime Sanchezo.
Prieš jūsų skyriaus įsteigimą 2014 m. Balandžio mėn. DARPA jau dirbo su keliais biologiniais projektais, įskaitant atsparumo antibiotikams tyrimus ir psichinės sveikatos intervencijas. Kas pasikeitė kuriant jūsų biurą?
Mes daugelį metų dirbome biologinį darbą - biologijos ir inžinerijos sankirtoje, tačiau jis buvo išsibarstęs po kitus mūsų padalinius. Šis biuras buvo pripažinimas, kad biologinės technologijos vaidins svarbų vaidmenį ne tik mūsų šalies, bet ir kitų šalių judėjimo kryptimi, todėl mums reikėjo sutelkti visapusiškas pastangas ir judėti pirmyn.
Mane ypač jaudina tvirta BTO kurti programuojamus mikrobus, kad būtų galima gaminti reikalingus vaistus skriejant - ir taip apeiti reikalingų vaistų kaupimo ar sudėtingos transporto logistikos klausimus. Skamba nuostabiai. Kuriame etape šis darbas yra dabar?
Ši programa vadinama „gyvosiomis liejyklomis“- tarsi ketiname užmesti kažką gyvo. Tradiciškai mes naudojame chemiją naujiems junginiams ar naujiems vaistams kurti. Tačiau pastaruoju metu mes supratome, kad tokie mikrobai kaip mielės ir bakterijos taip pat gali gaminti junginius, ir mes galime juos užprogramuoti kuriant tuos junginius, pirmiausia suprasdami, kokius cheminius kelius jie naudoja. Paimkime, pavyzdžiui, mieles. Mielės naudoja cukrų įvairiais būdais alkoholiams gaminti. Jei perprogramuosite šiuos takelius, galite priversti mieles sukurti daugybę kitų junginių, kurių jie iš pradžių nežinojo, ir mes vis tiek naudosime tą pačią žaliavą: cukrų.
Mūsų komandos kuria genetinius kodus, kuriuos galima naudoti perprogramuojant mieles. Ši idėja galėtų pakeisti mūsų sudėtinį gamybos procesą. Programos užduotis yra gaminti 1000 naujų molekulių per programą (kuri trunka trejus metus), o mūsų komandoms sekasi gerai. Manau, kad jie jau pagamino apie 100 naujų junginių, kuriuos gamina mielės. Tai panašu į biologijos paėmimą ir vedybą su inžinerinėmis priemonėmis, o tada su jomis ką nors sukurti.
Taigi, ar jūs esate pačioje sąsajų kūrimo kelio pradžioje?
Reklaminis vaizdo įrašas:
Taip. Visi jie gaminami miligramais, tačiau galiausiai programa pradės gaminti jų kilogramus.
Jei galime sukurti šias visiškai naujas sudėtines liejyklas, galime apversti tiek vaistų gamybos, tiek nemedicininius metodus, nes tai yra platforma. Kad ir koks ryšys jus domintų, yra daugybė galimybių.
Kaip jūsų darbą paveiks naujo prezidento rinkimai ir Respublikonų kongresas?
Paprastai tokių dalykų neįkandame. DARPA misija išlieka nepakitusi, nepaisant politinio klimato. Mūsų misija yra sukurti trikdančias technologijas nacionaliniam saugumui. Mūsų darbas ir vaidmuo galvoti apie pasaulį apie mokslą ir technologijas. Manau, kad ši misija peržengia politinio peizažo ribas. Mes vykdome labai griežtą misiją ir bandome apsaugoti savo šalį, todėl šis rinkimų ciklas yra tik vienas iš daugelio.
Kuris BTO projektas labiausiai žavisi 2017 m
Tai kaip su vaikais - tu negali turėti vieno augintinio. Turiu daug mėgstamiausių. Leiskite pasidalinti keliais, kurie bus ypač svarbūs 2017 m. Pirma, yra sritis, vadinama „infekcinių ligų pažanga“. Dabartinis mūsų požiūris, kai į mūsų krantą patenka naujas sukėlėjas, nėra labai efektyvus. Mes norime būti vienu žingsniu priekyje bet kokio patogeno, kuris gali pasirodyti už mūsų krantų ir netgi sugebėti numatyti pandemiją. Mes kuriame naujus imunizacijos metodus, naudojant DNR ir RNR. Visų pirma, mes galvojame apie tai, kaip nukleorūgštis padeda imunizuoti. Idėja yra ta, kad galite nurodyti savo ląstelėms gaminti antikūnus su tinkamu kodu, kuris bus veiksmingas prieš tam tikrą patogeną. Viskas priklauso nuo toišmokyti ląsteles reaguoti į ligos sukėlėją - ir tai mums atvers beveik momentinį imunitetą nuo konkretaus patogeno ir galimybę kovoti su juo lygiomis teisėmis.
Šis metodas gali būti daug greitesnis, palyginti su tradiciniu kovos su infekcinėmis ligomis būdu, kuris užtrunka mėnesius - jei ne metus - ne tik nustatant patogeną, bet ir sukuriant pakankamą vakcinos kiekį. Kuriant šią pagrindinę technologiją, taikant DNR ir RNR metodus kovojant su infekcinėmis ligomis, reikalingas radikalus požiūris. Tikiuosi, kad turėsime ką paskelbti 2017 m.
Ką, pavyzdžiui, deklaruoti?
Jau atlikome gana gerus eksperimentų su pelėmis rezultatus, kurie parodė, kad nukleorūgščių požiūris veikia gerai. Mes pradedame saugiai eksperimentuoti su žmonėmis. Tai yra pirmieji žingsniai. Ateinančiais metais mes pradėsime kurti naujas programas šioms platformoms. Mes neskubame daryti pareiškimų, nes jei mums pasiseks, tai iš esmės pakeis patį kovos su infekciniais pareiškimais principą.
Per pastaruosius kelerius metus buvo daug šurmulio apie proto valdomus protezus ir egzoskeletus. Kaip BTO DARPA telpa šioje erdvėje?
Mes esame gana aistringi šiai sričiai. Ne taip seniai mes pristatėme du pirmuosius komercinius Luke protezus, pažangiausius protezus pasaulyje. Tai yra didelis smegenų kontroliuojamų protezų žingsnis, tačiau tuo nesiruošiame sustoti.
Manau, kad ateityje bus įvairių prietaisų, kuriuos galima valdyti neuronų veikla, ir tai gali padaryti ne tik aukos, bet ir paprasti žmonės. Norėtume paraginti naudoti neuronines technologijas kasdieniame gyvenime jau 2017 m.
Iš tikrųjų? Kokias programas sveiki žmonės galėtų naudoti savo kasdieniame gyvenime?
Man tikrai įdomu, kaip nervų technologijos galėtų pakeisti mūsų tarpusavio sąveiką, kaip bendraujame ir net priimame sprendimus. Galvoju apie pažintinę pagalbą. Yra daugybė idėjų, kaip padėti įvairiems žmonėms. Durys galėtų tiesiog atsidaryti pagalvojus apie tai - ir tai yra paprasčiausias tokių technologijų pritaikymas.
Neseniai DARPA atliko tyrimą, kuris buvo paskelbtas žurnale „Neuron“ir tyrė, kad gilus smegenų stimuliavimas nepagerino atminties ir netgi ją pablogino. Tačiau ankstesniame, prieš keletą metų atliktame tyrime padaryta priešinga išvada: stimuliacija pagerino atmintį. Ką tai reiškia jūsų skyriaus darbui šioje srityje?
Neurotechnologija yra labai didelė sritis mūsų biure. Mes padarėme didelę pažangą medicinos srityje, parodydami, kad tiesioginės nervinės sąsajos (ryšys tarp smegenų ir tokio prietaiso kaip neurostimuliatorius, kompiuteris ar protezas) gali atkurti judesį, pojūčius ir sveikatą su neuropsichiatriniais sutrikimais. Pažymėtina, kad su visa pagarba daugeliui tyrimų daugelis žmonių mano, kad įmanoma izoliuoti svarbią smegenų sritį, ją stimuliuoti ir stebuklingai gauti atsakymą. Bet taip nėra. Žemėlapiuojant tai, kas vyksta smegenyse, paaiškėja, kad jei neišsiųsite teisingų kodų į smegenis, atmintis nepagerės ir netgi gali pablogėti. Tačiau triukas yra tas, kad jei pateiksite teisingus kodus, gausite reikšmingų patobulinimų deklaratyvioje atmintyje. Taigi tai yra dviašmenis kardas. Reikia daugiau tyrimų atliekant naujos kartos smegenų tyrimus.
Ar galėtumėte paaiškinti, ką turite omenyje turėdami „kodą“?
Kodas yra pora dalykų. Tai yra tikslus atskirų neuronų šaudymas. Tarkime, kad jūs turite 100 neuronų ir jie visi įvairiu laiku užsidega skirtingose vietose - ir visa tai gali būti aiškinama kaip bandymas prisiminti žodį „Nancy“arba „medis“. Mes galime suprasti, ką reiškia šie aktyvavimo modeliai ir kaip jie susiję su realiu pasauliu. Visos šios nervų aktyvacijos grandinės kartu sukelia smegenų bangas ar ritmus, ir šiame lygyje mes taip pat tiriame smegenis. Svarbu suprasti visas šias skirtingas smegenų ląsteles, nes taip ji veikia.
Jūsų skyriuje taip pat yra „biochroniškumo“programa, tirianti laiko vaidmenį biologinėse funkcijose ir bandant suvaldyti laiko poveikį žmogaus fiziologijai
Mes tiek daug prarandame, nes nesuprantame biologijos. Manau, kad mūsų supratimas apie biologiją labai auga. Mūsų gebėjimas sąveikauti su biologija naudojant techninius metodus pakeis mūsų santykius su kūnu, smegenimis ir imunine sistema. Manau, kad mūsų laukia nuostabi ateitis. 2017 m. Išpūs mūsų smegenis.
ILYA KHEL