Изследователската и развойна част на Пентагона, DARPA - самата движеща сила зад Интернет и GPS - се реформира преди три години, за да създаде нов офис, посветен на разгадаването на търговските тайни на биологията. Новият офис за биологични технологии (BTO) си е поставил за задача да "използва силата на биологичните системи" и да разработи нови технологии за отбрана, разбира се. През изминалата година, с бюджет от близо 300 милиона долара, той изследва проблемите за подобряване на паметта, симбиоза между машините и хората и ускоряване на откриването и реагирането на болестите.
DARPA или Агенцията за напреднали изследователски проекти в отбраната се надяват на огромна печалба. Директорът на BTO и изследователят по невропротезиране Джъстин Санчес каза на Scientific American какво да очаква от неговия отдел през 2017 г., включително работа по невронни импланти, за да помогне на здравите хора в ежедневието им и други технологии, които според него ще „променят правилата на играта“. лекарство. Чудите се какво прави най-новият офис на Агенцията по отбрана на САЩ? Да, за мен. Нека да слушаме Санчес.
Преди вашият отдел да бъде създаден през април 2014 г., DARPA вече е работил по няколко биологични проекта, включително изследвания за устойчивост на антибиотици и интервенции за психично здраве. Какво се промени със създаването на вашия офис?
Правим биологична работа - в пресечната точка на биологията и инженерството - от много години, но тя е разпръсната из другите ни отдели. Този офис беше признание, че биологичната технология ще играе решаваща роля не само в посоката на движение на нашата страна, но и на други страни, така че трябваше да съсредоточим всеобхватни усилия и да продължим напред.
Особено ме заинтригува силната BTO за разработване на програмируеми микроби, които да произвеждат необходимите лекарства в движение - и по този начин заобикалят проблемите с натрупването на необходимите лекарства или сложната транспортна логистика. Звучи невероятно. На какъв етап е тази работа сега?
Тази програма се нарича "живи леярни" - сякаш ще хвърлим нещо живо. Традиционно използваме химията, за да създаваме нови съединения или нови лекарства. Но напоследък осъзнахме, че микроби като дрожди и бактерии също могат да образуват съединения и можем да ги програмираме да произвеждат тези съединения, като първо разберат кои химически пътища използват. Вземете например мая. Дрождите използват захар по различни начини за получаване на алкохоли. Ако препрограмирате тези следи, бихте могли да принудите маята да създаде много други съединения, които първоначално не са знаели как да произведат, и ние все още ще използваме същата суровина: захар.
Нашите екипи разработват генетични кодове, които могат да се използват за препрограмиране на дрожди. Тази идея би могла да революционизира нашия производствен процес. Програмата има за задача да произведе 1000 нови молекули в хода на програмата (остават три години) и нашите екипи се справят добре. Мисля, че вече са произвели около 100 нови съединения, които се произвеждат от дрожди. Това е като да вземеш биология и да се ожениш за нея с инженерни инструменти и след това да създадеш нещо с тях.
И така, вие сте в самото начало на пътя за създаване на връзки?
Промоционално видео:
Да. Всички те се произвеждат в милиграми, но в крайна сметка програмата ще започне да произвежда килограми от тях.
Ако успеем да създадем тези чисто нови леярни за съединения, можем да обърнем както производството на лекарства, така и немедицинските подходи, защото това е платформа. Каквато и връзка да ви интересува, има много възможности.
Как ще се отрази изборът на нов президент и Републиканския конгрес върху работата ви?
Обикновено не се хващаме за такива неща. Мисията на DARPA остава непроменена независимо от политическия климат. Нашата мисия е да създадем разрушителни технологии за националната сигурност. Нашата работа и роля е да мислим пред света за науката и технологиите. Мисля, че тази мисия надхвърля политическия пейзаж. Имаме много строга мисия и се опитваме да осигурим страната си, така че този изборен цикъл е само един от многото.
На кой проект на BTO се възхищавате най-много през 2017 г.?
Това е като при децата - не можете да имате един домашен любимец. Имам много любими. Позволете ми да споделя няколко, които ще бъдат особено важни през 2017 година. Първо, има област, наречена „прогресиращи инфекциозни болести“. Сегашният ни подход, когато нов патоген идва на бреговете ни, не е много ефективен. Искаме да бъдем една крачка пред всеки патоген, който може да се появи край нашите брегове и дори да можем да предскажем пандемия. Разработваме нови подходи за имунизация с използване на ДНК и РНК. По-специално мислим как нуклеиновата киселина помага при имунизацията. Идеята е, че можете да кажете на клетките си да произвеждат антитела с правилния код, който ще бъде ефективен срещу определен патоген. Всичко се свежда дода научим клетките да реагират на патоген - и това ще ни отвори почти моментален имунитет срещу определен патоген и способността да се борим на равна основа.
Противопоставяйки това на традиционния начин за справяне с инфекциозните заболявания, който отнема месеци - ако не и години - включително не само идентифициране на патогена, но и създаване на ваксина в достатъчно количество, този метод може да бъде много по-бърз. Необходим е радикален подход при създаването на тази фундаментална технология, при прилагането на ДНК и РНК подходи в борбата срещу инфекциозните заболявания. Надявам се, че ще имаме какво да обявим през 2017 година.
Какво, например, да декларирам?
Вече имахме доста добри резултати в експерименти с мишки, които показаха, че подходите за нуклеинова киселина работят добре. Започваме да правим безопасни експерименти върху хора. Това са първите стъпки. През следващата година ще започнем да създаваме нови програми за тези платформи. Не бързаме да правим изявления, защото ако успеем, това ще промени фундаментално самия принцип на борба с инфекциозните твърдения.
През последните няколко години имаше много шум около контролираните от ума протези и екзоскелети. Как BTO DARPA се вписва в това пространство?
Ние сме доста запалени по тази област. Не толкова отдавна доставихме първите две търговски протези Luke, най-модерните протези в света. Това е голяма стъпка в контролираните от мозъка протези, но няма да спрем дотук.
Мисля, че в бъдеще ще има голямо разнообразие от устройства, които могат да се контролират от активността на невроните и това може да се прави не само от жертвите, но и от обикновените хора. Бихме искали да призовем за използване на невронни технологии в ежедневието още през 2017 г.
Наистина? Какви приложения могат да използват здравите хора в ежедневието си?
Наистина се интересувам от това как невронната технология може да промени начина, по който взаимодействаме помежду си, как общуваме и дори вземаме решения. Мисля за когнитивна помощ. Има много идеи как да помогнете на различни хора. Вратата може да се отвори само при мисълта за това - и това е само най-простото приложение на подобни технологии.
Наскоро DARPA проведе проучване, публикувано в списание Neuron, разследвайки, че дълбоката мозъчна стимулация не подобрява паметта - и дори я влошава. Но предишно проучване, проведено преди няколко години, имаше обратното заключение: стимулирането подобрява паметта. Какво означава това за работата на вашия отдел в тази област?
Невротехнологията е много голяма област в нашия офис. Постигнахме голям напредък в медицинската област, като показахме, че директните невронни интерфейси (връзки между мозъка и устройство като невростимулатор, компютър или протеза) могат да възстановят движението, усещането и здравето при невропсихиатрични разстройства. Забележително е, че при цялото ми уважение към много изследвания, много хора смятат, че е възможно да се изолира важна област на мозъка, да се стимулира и магически да се получи отговор. Но това не е така. Когато картографирате какво се случва в мозъка, се оказва, че ако не изпратите правилните кодове на мозъка, няма да получите подобрение в паметта и дори може да я влошите. Но трикът е, че ако изпратите правилните кодове, ще получите значителни подобрения в декларативната памет. Така че това е нож с две остриета. Необходими са повече изследвания в следващото поколение изследвания на мозъка.
Бихте ли могли да поясните какво имате предвид под „код“?
Кодът е няколко неща. Това е точното изстрелване на отделни неврони. Да предположим, че имате 100 неврона и всички те изстрелват по различно време на различни места - и всички тези включвания и изключвания могат да бъдат интерпретирани като опит за запомняне на думата „Нанси“или „дърво“. Можем да разберем какво означават тези модели на активиране и как те са свързани с реалния свят. Всички тези вериги за невронно активиране заедно произвеждат мозъчни вълни или ритми и на това ниво изучаваме и мозъка. Важно е да се разберат всички тези различни мозъчни клетки, защото така работи.
Вашият отдел има и програма за „биохроничност“, която изследва ролята на времето в биологичните функции и се опитва да управлява ефектите на времето върху човешката физиология
Губим толкова много, защото не разбираме биологията. Мисля, че нашето разбиране за биологията нараства много. И способността ни да взаимодействаме с биологията, използвайки технически методи, ще промени връзката ни с тялото, мозъка и имунната система. Мисля, че ще имаме невероятно бъдеще. 2017 г. ще ни взриви мозъка.
ИЛЯ ХЕЛ