Oddělení výzkumu a vývoje Pentagonu, DARPA - samotná hybná síla internetu a GPS - se před třemi lety reformovalo a vytvořilo novou kancelář zaměřenou na řešení obchodních tajemství biologie. Nový úřad pro biologické technologie (BTO) si dal za úkol „využít sílu biologických systémů“a samozřejmě vyvinout nové obranné technologie. Za poslední rok s rozpočtem téměř 300 milionů dolarů zkoumal problémy se zlepšováním paměti, symbiózou strojů a lidí a zrychlením detekce a reakce na nemoci.
DARPA nebo Agentura pro obranný pokročilý výzkumný projekt doufá v masivní výplatu. Ředitel BTO a výzkumník neuroprostetiky Justin Sanchez řekl společnosti Scientific American, co může od jeho oddělení v roce 2017 očekávat, včetně prací na nervových implantátech, které mají pomoci zdravým lidem v jejich každodenním životě, a dalších technologií, které podle něj „změní pravidla hry“. lék. Zajímá vás, co chystá nejnovější kancelář americké obranné agentury? Ano pro mě. Poslouchejme Sancheza.
Před vytvořením vašeho oddělení v dubnu 2014 již DARPA pracovala na několika biologických projektech, včetně výzkumu rezistence vůči antibiotikům a intervencí v oblasti duševního zdraví. Co se změnilo s vytvořením vaší kanceláře?
Děláme biologické práce - na křižovatce biologie a inženýrství - po mnoho let, ale byly rozptýleny po všech našich dalších odděleních. Tento úřad byl uznáním, že biologická technologie bude hrát rozhodující roli nejen ve směru pohybu naší země, ale i dalších zemí, takže jsme se museli soustředit na všeobjímající úsilí a pokročit vpřed.
Obzvláště mě zajímá robustní BTO, aby vyvinul programovatelné mikroby pro výrobu potřebných léků za běhu - a tak obešel problémy s hromaděním potřebných léků nebo složitou dopravní logistikou. Zní to úžasně. V jaké fázi je nyní tato práce?
Tento program se nazývá „živé slévárny“- jako kdybychom hodili něco živého. Tradičně používáme chemii k vytváření nových sloučenin nebo nových léků. Ale v poslední době jsme si uvědomili, že mikroby, jako jsou kvasinky a bakterie, mohou také tvořit sloučeniny, a můžeme je naprogramovat tak, aby tyto sloučeniny vytvořily, když nejprve pochopíme, jaké chemické cesty používají. Vezměte si například droždí. Kvasinky používají cukr k výrobě alkoholů různými způsoby. Pokud tyto stopy přeprogramujete, můžete přinutit kvasinky, aby vytvořily mnoho dalších sloučenin, které zpočátku nevěděly, jak je vyrobit, a my budeme stále používat stejnou surovinu: cukr.
Naše týmy vyvíjejí genetické kódy, které lze použít k přeprogramování kvasinek. Tato myšlenka by mohla obrátit náš proces výroby směsi. Úkolem programu je produkovat 1 000 nových molekul v průběhu programu (což je tři roky) a našim týmům se daří dobře. Myslím, že již vyrobili asi 100 nových sloučenin, které jsou vyráběny kvasinkami. Je to jako vzít biologii a oženit se s inženýrskými nástroji a pak s nimi něco vytvořit.
Jste tedy na samém začátku cesty vytváření spojení?
Propagační video:
Ano. Všechny jsou vyráběny v miligramech, ale nakonec program začne vyrábět kilogramy z nich.
Pokud dokážeme vytvořit tyto zcela nové slévárny, můžeme převrátit jak výrobu léčiv, tak nelékařské přístupy, protože se jedná o platformu. Ať už vás zajímá jakékoli spojení, existuje mnoho možností.
Jaký dopad na vaši práci bude mít volba nového prezidenta a republikánský kongres?
Obvykle se neděláme takovými věcmi. Mise DARPA zůstává nezměněna bez ohledu na politické klima. Naším posláním je vytvářet rušivé technologie pro národní bezpečnost. Naší prací a rolí je myslet dopředu na svět o vědě a technologii. Myslím, že tato mise jde nad rámec politického prostředí. Máme velmi přísnou misi a snažíme se zabezpečit naši zemi, takže tento volební cyklus je jen jedním z mnoha.
Který projekt BTO nejvíc obdivujete v roce 2017?
Je to jako s dětmi - nemůžete mít jednoho domácího mazlíčka. Mám mnoho oblíbených. Dovolte mi podělit se o pár důležitých věcí, které budou v roce 2017 obzvláště důležité. Za prvé, existuje oblast zvaná „postupující infekční nemoci“. Náš současný přístup, když se k našim břehům dostane nový patogen, není příliš efektivní. Chceme být o krok napřed před jakýmkoli patogenem, který se může objevit u našich břehů, a dokonce být schopen předpovědět pandemii. Vyvíjíme nové přístupy k imunizaci pomocí DNA a RNA. Zejména přemýšlíme o tom, jak nukleová kyselina pomáhá při imunizaci. Myšlenka je, že můžete svým buňkám říci, aby produkovaly protilátky se správným kódem, který bude účinný proti určitému patogenu. Všechno to spadánaučit buňky reagovat na patogen - a to nám otevře téměř okamžitou imunitu proti určitému patogenu a schopnost bojovat proti němu na stejném základě.
V kontrastu s tradičním způsobem nakládání s infekčními chorobami, který trvá měsíce - ne-li roky - včetně nejen identifikace patogenu, ale také vytvoření vakcíny v dostatečném množství, může být tato metoda mnohem rychlejší. Při vytváření této základní technologie je zapotřebí radikálního přístupu při aplikaci přístupů DNA a RNA v boji proti infekčním chorobám. Doufám, že v roce 2017 budeme mít co oznámit.
Co například deklarovat?
S experimenty na myších jsme již měli docela dobré výsledky, které ukazují, že přístupy nukleových kyselin fungují dobře. Začínáme dělat bezpečné experimenty na lidech. Toto jsou první kroky. V příštím roce začneme pro tyto platformy vytvářet nové programy. Nespěcháme s výroky, protože pokud uspějeme, zásadně to změní samotný princip boje s infekčními výroky.
Za posledních několik let se kolem protéz a exoskeletonů ovládaných myslí hodně ozývalo. Jak se BTO DARPA hodí do tohoto prostoru?
Do této oblasti jsme docela zapálení. Není to tak dávno, co jsme dodali první dvě komerčně dostupné protézy Luke, nejpokročilejší protézy na světě. Jedná se o velký krok v mozkových protézách, ale tím se nezastavíme.
Myslím, že v budoucnu bude existovat široká škála zařízení, která lze ovládat aktivitou neuronů, a to mohou nejen oběti, ale i obyčejní lidé. Rádi bychom vyzvali k využití neurální technologie v každodenním životě již v roce 2017.
Vskutku? Jaké aplikace by mohli zdraví lidé používat ve svém každodenním životě?
Opravdu mě zajímá, jak by neurální technologie mohla změnit způsob, jakým spolu komunikujeme, jak komunikujeme a dokonce se rozhodujeme. Uvažuji o kognitivní pomoci. Existuje mnoho nápadů, jak pomoci různým lidem. Dveře se při pomyšlení na to mohly otevřít - a to je jen nejjednodušší aplikace těchto technologií.
Nedávno společnost DARPA provedla studii publikovanou v časopise Neuron, která zkoumala, že hluboká stimulace mozku nezlepšila paměť - a dokonce ji zhoršila. Předchozí studie z doby před několika lety však měla opačný závěr: stimulace zlepšila paměť. Co to znamená pro práci vašeho oddělení v této oblasti?
Neurotechnologie je v naší kanceláři velmi velká oblast. Udělali jsme velké pokroky v lékařské oblasti tím, že jsme ukázali, že přímá neurální rozhraní (spojení mezi mozkem a zařízením, jako je neurostimulátor, počítač nebo protéza) mohou obnovit pohyb, senzaci a zdraví s neuropsychiatrickými poruchami. Je pozoruhodné, že při vší úctě k mnoha studiím si mnoho lidí myslí, že je možné izolovat důležitou oblast mozku, stimulovat ji a magicky získat odpověď. Ale není tomu tak. Když zmapujete, co se děje v mozku, ukáže se, že pokud do mozku neposíláte správné kódy, nezlepšíte paměť a můžete ji dokonce zhoršit. Trik však spočívá v tom, že pokud zadáte správné kódy, získáte výrazná vylepšení deklarativní paměti. Toto je meč s dvojitým ostřím. Další generace výzkumu mozku vyžaduje další výzkum.
Mohl byste prosím objasnit, co máte na mysli pod „kódem“?
Kód je pár věcí. Toto je přesná palba jednotlivých neuronů. Řekněme, že máte 100 neuronů a všechny střílejí v různých dobách na různých místech - a všechna tato zapnutí a vypnutí lze interpretovat jako pokus zapamatovat si slovo „Nancy“nebo „strom“. Můžeme pochopit, co tyto aktivační vzorce znamenají a jak souvisí se skutečným světem. Všechny tyto nervové aktivační obvody společně produkují mozkové vlny nebo rytmy a na této úrovni také studujeme mozek. Je důležité porozumět všem těmto různým mozkovým buňkám, protože tak to funguje.
Vaše oddělení má také program „biochronicity“, který zkoumá roli času v biologických funkcích a pokouší se řídit účinky času na fyziologii člověka
Ztrácíme tolik, protože nerozumíme biologii. Myslím, že naše chápání biologie hodně roste. A naše schopnost interagovat s biologií pomocí technických metod změní náš vztah k tělu, mozku a imunitnímu systému. Myslím, že nás čeká úžasná budoucnost. Rok 2017 nám vyfoukne mozek.
ILYA KHEL