A Pentagon kutatás-fejlesztési ága, a DARPA - az internet és a GPS mozgatórugója - három évvel ezelőtt megreformálta magát, hogy új irodát hozzon létre, amely a biológia üzleti titkainak megoldását hivatott megoldani. Az új Biológiai Technológiai Hivatal (BTO) természetesen "a biológiai rendszerek erejének kiaknázását" és új védelmi technológiák kifejlesztését tűzte ki maga elé. Az elmúlt évben közel 300 millió dolláros költségvetéssel vizsgálta a memória javításának, a gépek és az emberek szimbiózisának, valamint a betegségek észlelésének és reagálásának felgyorsításának problémáit.
A DARPA vagy a Védelmi Haladó Kutatási Projekt Ügynökség erőteljes visszatérésben reménykedik. Justin Sanchez, a BTO igazgatója és neuroprotetikai kutatója elmondta a Scientific Americannak, hogy mit várhat el osztályától 2017-ben, ideértve az idegimplantátumokkal kapcsolatos munkát, amely az egészséges emberek mindennapi életében segít, és más technológiákat, amelyek szerinte "megváltoztatják a játékszabályokat". gyógyszer. Kíváncsi vagy, mi készül az Egyesült Államok Védelmi Ügynökségének legújabb irodájáról? Részemről igen. Hallgassuk meg Sanchezt.
A részleg 2014 áprilisában történő létrehozása előtt a DARPA már számos biológiai projekten dolgozott, beleértve az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia kutatását és a mentálhigiénés beavatkozásokat. Mi változott az iroda létrehozásával?
Hosszú évek óta végzünk biológiai munkát - a biológia és a mérnöki munka találkozásánál -, de ez elterjedt a többi részlegünkön. Ez az iroda annak a felismerése volt, hogy a biológiai technológia kritikus szerepet játszik nemcsak hazánk, hanem más országok mozgásának irányában is, ezért mindenre kiterjedő erőfeszítéseket kell összpontosítanunk és előrelépnünk.
Különösen a robusztus BTO érdekel, hogy programozható mikrobákat fejlesszenek ki a szükséges gyógyszerek előállításához menet közben - és ezáltal megkerülik a szükséges gyógyszerek készleteinek vagy az összetett szállítási logisztikának a kérdéseit. Jól hangzik. Melyik szakaszban van ez a munka most?
Ezt a programot "élő öntödéknek" hívják - mintha valami élőt vetnénk. Hagyományosan kémia segítségével új vegyületeket vagy új gyógyszereket hozunk létre. De az utóbbi időben rájöttünk, hogy az olyan mikrobák, mint az élesztő és a baktériumok, vegyületeket is képesek előállítani, és programozhatjuk őket ezeknek a vegyületeknek a létrehozására azáltal, hogy először megértjük, hogy melyik kémiai utakat használják. Vegyünk például élesztőt. Az élesztő sokféleképpen használja a cukrot alkoholok előállításához. Ha átprogramozza ezeket a sávokat, arra kényszerítheti az élesztőt, hogy hozzon létre sok más vegyületet, amelyek előbb nem tudták előállítani, és továbbra is ugyanazt az alapanyagot fogjuk használni: a cukrot.
Csapataink olyan genetikai kódokat fejlesztenek, amelyek felhasználhatók az élesztő átprogramozására. Ez az ötlet forradalmasíthatja összetett gyártási folyamatunkat. A program feladata 1000 új molekula előállítása a program során (három év van hátra), és csapataink jól teljesítenek. Azt hiszem, már körülbelül 100 új vegyületet állítottak elő, amelyeket élesztő állít elő. Olyan ez, mint ha biológiát veszünk és mérnöki eszközökkel házasodunk össze, majd létrehozunk velük valamit.
Tehát a kapcsolatok létrehozásának útján vagy a legelején?
Promóciós videó:
Igen. Mindegyiket milligrammban állítják elő, de végül a program elkezdi belőlük kilogrammot termelni.
Ha létrehozhatjuk ezeket a vadonatúj összetett öntödéket, akkor megfordíthatjuk a gyógyszergyártás és a nem orvosi megközelítéseket is, mert ez egy platform. Bármilyen kapcsolat is érdekli, számos lehetőség kínálkozik.
Hogyan befolyásolja az új elnök megválasztása és a Republikánus Kongresszus munkáját?
Ilyen dolgokba általában nem akadunk bele. A DARPA küldetése a politikai légkörtől függetlenül változatlan marad. Küldetésünk a nemzetbiztonság szempontjából zavaró technológiák létrehozása. A mi feladatunk és szerepünk, hogy a világ előtt gondolkodjunk a tudományról és a technológiáról. Úgy gondolom, hogy ez a küldetés túlmutat a politikai helyzeten. Nagyon szigorú küldetésünk van, és megpróbáljuk biztosítani hazánkat, ezért ez a választási ciklus csak egy a sok közül.
Melyik BTO projektet csodálja a legjobban 2017-ben?
Olyan ez, mint a gyerekekkel - nem lehet egy háziállat. Sok kedvencem van. Hadd osszam meg néhányat, amelyek 2017-ben különösen fontosak lesznek. Először is létezik egy „fertőző betegségek előrehaladásának” nevezett terület. A jelenlegi megközelítésünk, amikor új kórokozó kerül a partjainkra, nem túl hatékony. Egy lépéssel előrébb akarunk lépni minden olyan kórokozó előtt, amely megjelenhet partjaink mellett, és még egy járványt is megjósolni tudunk. Új megközelítéseket dolgozunk ki az immunizálásról DNS és RNS felhasználásával. Különösen arra gondolunk, hogy a nukleinsav hogyan segít az immunizálásban. Az ötlet az, hogy megmondhatja a sejtjeinek, hogy olyan antitesteket állítsanak elő a megfelelő kóddal, amelyek hatékonyak egy adott kórokozóval szemben. Minden lejönmegtanítani a sejteket arra, hogy reagáljanak egy kórokozóra - és ez szinte azonnali immunitást nyit meg számunkra egy adott kórokozóval szemben, és képesek vagyunk egyenlő alapon harcolni vele.
Ezzel ellentétben a fertőző betegségek kezelésének hagyományos módszerével, amely hónapokat - ha nem éveket is igénybe vesz - magában foglalja nemcsak a kórokozó azonosítását, hanem elegendő mennyiségű oltóanyag létrehozását is, ez a módszer sokkal gyorsabb lehet. Radikális megközelítésre van szükség ennek az alapvető technológiának a megalkotásában, a DNS- és RNS-megközelítések alkalmazásában a fertőző betegségek elleni küzdelemben. Remélem, lesz mit bejelentenünk 2017-ben.
Mit kell például deklarálni?
Elég jó eredményeket értünk el egereken végzett kísérletek során, amelyek kimutatták, hogy a nukleinsav megközelítések jól működnek. Biztonságos kísérleteket kezdünk végezni az embereken. Ezek az első lépések. A következő évben elkezdünk új programokat létrehozni ezekre a platformokra. Nem sietünk nyilatkozni, mert ha sikerrel járunk, akkor ez alapvetően megváltoztatja a fertőző állítások elleni küzdelem alapelvét.
Az elmúlt néhány évben nagy volt a nyüzsgés az elme által vezérelt protézisek és exoskeletonok körül. Hogyan illeszkedik a BTO DARPA ebbe a térbe?
Nagyjából rajongunk ezen a térségen. Nem is olyan régen szállítottuk az első két kereskedelemben kapható Luke-protézist, a világ legfejlettebb protézisét. Ez nagy lépés az agy által vezérelt protéziseknél, de nem állunk meg itt.
Úgy gondolom, hogy a jövőben sokféle eszköz lesz, amelyeket az idegsejtek aktivitása vezérelhet, és ezt nemcsak az áldozatok, hanem a hétköznapi emberek is megtehetik. Szeretnénk felhívni a neurális technológia mindennapi életben való alkalmazását már 2017-ben.
Valóban? Milyen alkalmazásokat használhatnak az egészséges emberek a mindennapokban?
Nagyon érdekel, hogy az idegtechnika hogyan változtathatja meg, hogy miként lépünk kapcsolatba egymással, hogyan kommunikálunk, sőt döntéseket hozunk. Kognitív segítségnyújtásra gondolok. Nagyon sok ötlet van arról, hogyan segítsünk különféle embereket. Az ajtó csak a gondolatára nyílhat ki - és ez csak az ilyen technológiák legegyszerűbb alkalmazása.
A közelmúltban a DARPA elvégzett egy tanulmányt, amelyet a Neuron folyóiratban tettek közzé, és azt vizsgálta, hogy a mély agyi stimuláció nem javította-e a memóriát - sőt rontotta is. De egy korábbi, néhány évvel ezelőtti tanulmány ellentétes következtetéssel zárult: a stimuláció javította a memóriát. Mit jelent ez az osztályának ezen a területen végzett munkája szempontjából?
A neurotechnológia nagyon nagy terület irodánkban. Nagy előrelépéseket tettünk az orvosi területen azáltal, hogy megmutattuk, hogy a közvetlen idegi interfészek (az agy és egy olyan eszköz közötti kapcsolatok, mint például a neurostimulátor, a számítógép vagy a protézis) helyreállíthatják a mozgást, az érzést és az egészséget neuropszichiátriai rendellenességekkel. Figyelemre méltó, hogy sok tanulmány minden tiszteletben tartásával sokan úgy gondolják, hogy lehetséges az agy fontos területének elkülönítése, stimulálása és varázslatos válaszadás. De ez nem így van. Ha feltérképezi, mi történik az agyban, kiderül, hogy ha nem a megfelelő kódokat küldi el az agynak, akkor nem javul a memória, és még romolhat is. De a trükk az, hogy ha helyes kódokat ad be, akkor jelentős javulás érhető el a deklaratív memóriában. Tehát ez egy kétélű kard. További kutatásokra van szükség az agykutatás következő generációjában.
Szeretné tisztázni, mit ért "kód" alatt?
A kód egy pár dolog. Ez az egyes idegsejtek pontos kilövése. Tegyük fel, hogy van 100 idegsejted, és ezek mind különböző időpontokban, különböző helyeken tüzelnek - és mindezek be- és kikapcsolhatók úgy, hogy megpróbálják megjegyezni a "Nancy" vagy a "fa" szót. Megértjük, mit jelentenek ezek az aktiválási minták, és hogyan viszonyulnak a való világhoz. Mindezek a neurális aktivációs áramkörök együttesen generálnak agyhullámokat vagy ritmusokat, és ezen a szinten az agyat is tanulmányozzuk. Fontos megérteni ezeket a különböző agysejteket, mert ez így működik.
Tanszékén van egy „biokrónitás” program is, amely feltárja az idő szerepét a biológiai funkciókban, és megkísérli kezelni az idő emberi fiziológiára gyakorolt hatásait
Annyit veszítünk, mert nem értünk a biológiához. Úgy gondolom, hogy a biológiával kapcsolatos megértésünk sokat növekszik. Az a képességünk, hogy technikai módszerekkel kölcsönhatásba léphetünk a biológiával, megváltoztatja a testhez, az agyhoz és az immunrendszerhez való viszonyunkat. Azt hiszem, elképesztő jövőnk lesz. 2017 kifújja az agyunkat.
KHEL ILYA