O braço de P&D do Pentágono, DARPA - a própria força motriz por trás da Internet e do GPS - se reformou há três anos para criar um novo escritório dedicado a desvendar os segredos comerciais da biologia. O novo Biological Technology Office (BTO) assumiu a tarefa de "aproveitar o poder dos sistemas biológicos" e desenvolver novas tecnologias de defesa, é claro. No ano passado, com um orçamento de quase US $ 300 milhões, ele pesquisou os problemas de melhoria da memória, simbiose entre máquinas e humanos e aceleração da detecção e resposta de doenças.
A DARPA, ou Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa, espera um retorno massivo. O diretor do BTO e pesquisador de neuroprostética Justin Sanchez disse à Scientific American o que esperar de seu departamento em 2017, incluindo trabalho com implantes neurais para ajudar pessoas saudáveis em suas vidas diárias e outras tecnologias que ele diz "mudarão as regras do jogo". medicamento. Quer saber o que o mais novo escritório da Agência de Defesa dos EUA está fazendo? Sim para mim. Vamos ouvir Sanchez.
Antes de seu departamento ser estabelecido em abril de 2014, a DARPA já estava trabalhando em vários projetos biológicos, incluindo pesquisas sobre resistência a antibióticos e intervenções de saúde mental. O que mudou com a criação do seu escritório?
Temos feito trabalho biológico - na interseção da biologia com a engenharia - há muitos anos, mas ele está espalhado por nossos outros departamentos. Este escritório foi um reconhecimento de que a tecnologia biológica iria desempenhar um papel crítico não apenas na direção do movimento de nosso país, mas também de outros países, então precisávamos focar um esforço abrangente e seguir em frente.
Estou particularmente intrigado com o robusto BTO para desenvolver micróbios programáveis para produzir os medicamentos necessários na mosca - e assim contornar os problemas de estoque dos medicamentos necessários ou logística de transporte complexa. Parece incrível. Em que estágio isso está funcionando agora?
Este programa é chamado de "fundições vivas" - como se fosse lançar algo vivo. Tradicionalmente, usamos a química para criar novos compostos ou novos medicamentos. Mas, ultimamente, percebemos que micróbios como leveduras e bactérias também podem fazer compostos e podemos programá-los para fazer esses compostos, primeiro entendendo quais vias químicas eles usam. Veja o fermento, por exemplo. O fermento usa o açúcar de várias maneiras para fazer álcoois. Se você reprogramar essas trilhas, pode forçar a levedura a criar muitos outros compostos que inicialmente não sabiam como produzir, e ainda usaremos a mesma matéria-prima: açúcar.
Nossas equipes estão desenvolvendo códigos genéticos que podem ser usados para reprogramar leveduras. Essa ideia pode mudar nosso processo de fabricação de compostos. O programa tem a tarefa de produzir 1000 novas moléculas ao longo do programa (que é de três anos) e nossas equipes estão indo bem. Acho que eles já produziram cerca de 100 novos compostos produzidos pela levedura. É como pegar biologia e casar com ferramentas de engenharia e então criar algo com elas.
Então você está bem no começo do caminho para a criação de conexões?
Vídeo promocional:
Sim. Eles são todos produzidos em miligramas, mas eventualmente o programa começará a produzir quilogramas deles.
Se pudermos criar essas fundições de compostos totalmente novos, podemos mudar as abordagens de fabricação de medicamentos e não médicas, porque esta é uma plataforma. Qualquer que seja a conexão em que você esteja interessado, há muitas possibilidades.
Como a eleição de um novo presidente e o Congresso Republicano afetarão seu trabalho?
Geralmente não nos prendemos a essas coisas. A missão da DARPA permanece inalterada, independentemente do clima político. Nossa missão é criar tecnologias inovadoras para a segurança nacional. É nosso trabalho e função pensar à frente do mundo sobre ciência e tecnologia. Acho que essa missão vai além do cenário político. Temos uma missão muito rígida e estamos tentando proteger nosso país, então este ciclo eleitoral é apenas um de muitos.
Qual projeto de BTO você mais admira em 2017?
É como com crianças - você não pode ter um animal de estimação. Eu tenho muitos favoritos. Deixe-me compartilhar alguns que serão especialmente importantes em 2017. Em primeiro lugar, existe uma área chamada “avanço das doenças infecciosas”. Nossa abordagem atual, quando um novo patógeno chega às nossas costas, não é muito eficaz. Queremos estar um passo à frente de qualquer patógeno que possa surgir em nossas costas e até ser capazes de prever uma pandemia. Estamos desenvolvendo novas abordagens para imunização usando DNA e RNA. Em particular, pensamos em como o ácido nucléico ajuda na imunização. A ideia é que você possa dizer às suas células para produzirem anticorpos com o código correto que serão eficazes contra um determinado patógeno. Tudo se resume apara ensinar as células a responder a um patógeno - e isso abrirá para nós imunidade quase instantânea contra um patógeno específico e a capacidade de combatê-lo em pé de igualdade.
Comparando com a forma tradicional de lidar com doenças infecciosas, que leva meses - senão anos - incluindo não apenas a identificação do patógeno, mas também a criação de uma vacina em quantidade suficiente, esse método pode ser muito mais rápido. Uma abordagem radical é necessária na criação desta tecnologia fundamental, na aplicação de abordagens de DNA e RNA na luta contra doenças infecciosas. Espero que tenhamos algo a anunciar em 2017.
O que, por exemplo, declarar?
Já obtivemos alguns resultados muito bons com experimentos em camundongos, que mostram que as abordagens de ácido nucléico funcionam bem. Estamos começando a fazer experimentos seguros em humanos. Esses são os primeiros passos. No próximo ano, começaremos a criar novos programas para essas plataformas. Não temos pressa em fazer declarações, porque se tivermos êxito, isso mudará fundamentalmente o próprio princípio de combate às declarações contagiosas.
Nos últimos anos, tem havido muito buzz em torno de próteses e exoesqueletos controlados pela mente. Como o BTO DARPA se encaixa nesse espaço?
Somos apaixonados por esta área. Não faz muito tempo, entregamos as duas primeiras próteses Luke disponíveis no mercado, as próteses mais avançadas do mundo. Este é um grande passo nas próteses controladas pelo cérebro, mas não vamos parar por aí.
Acho que no futuro haverá uma grande variedade de dispositivos que podem ser controlados pela atividade dos neurônios, e isso pode ser feito não apenas pelas vítimas, mas também por pessoas comuns. Gostaríamos de solicitar o uso de tecnologia neural na vida cotidiana já em 2017.
De fato? Que tipo de aplicativos as pessoas saudáveis podem usar em sua vida diária?
Estou realmente interessado em como a tecnologia neural pode mudar a forma como interagimos uns com os outros, como nos comunicamos e até mesmo tomamos decisões. Estou pensando em assistência cognitiva. Existem inúmeras ideias sobre como ajudar uma ampla variedade de pessoas. A porta poderia simplesmente se abrir com o pensamento - e esta é apenas a aplicação mais simples de tais tecnologias.
Recentemente, a DARPA conduziu um estudo publicado na revista Neuron, investigando que a estimulação cerebral profunda não melhora a memória - e até a piora. Mas um estudo anterior conduzido há alguns anos teve a conclusão oposta: a estimulação melhorou a memória. O que isso significa para o trabalho do seu departamento nessa área?
A neurotecnologia é uma área muito grande em nosso escritório. Fizemos grandes avanços no campo médico ao mostrar que as interfaces neurais diretas (conexões entre o cérebro e um dispositivo como um neuroestimulador, computador ou prótese) podem restaurar o movimento, a sensação e a saúde com distúrbios neuropsiquiátricos. Notavelmente, com o devido respeito a muitos estudos, muitas pessoas pensam que é possível isolar uma área importante do cérebro, estimulá-la e obter uma resposta magicamente. Mas este não é o caso. Quando você mapeia o que está acontecendo no cérebro, descobre-se que, se você não enviar os códigos corretos para o cérebro, não obterá uma melhora na memória e pode até piorá-la. Mas o truque é que, se você enviar os códigos corretos, obterá melhorias significativas na memória declarativa. Portanto, esta é uma espada de dois gumes. Mais pesquisas são necessárias na próxima geração de pesquisas sobre o cérebro.
Você poderia esclarecer o que quer dizer com "código"?
Código é algumas coisas. Este é o disparo preciso de neurônios individuais. Digamos que você tenha 100 neurônios e todos eles disparem em momentos diferentes em lugares diferentes - e todos esses ligados e desligados podem ser interpretados como uma tentativa de lembrar a palavra "Nancy" ou "árvore". Podemos entender o que esses padrões de ativação significam e como eles se relacionam com o mundo real. Todos esses circuitos de ativação neural juntos produzem ondas cerebrais ou ritmos e, nesse nível, também estudamos o cérebro. É importante compreender todas essas diferentes células cerebrais porque é assim que funciona.
Seu departamento também tem um programa de “biocronicidade” que explora o papel do tempo nas funções biológicas e tenta gerenciar os efeitos do tempo na fisiologia humana
Estamos perdendo muito porque não entendemos de biologia. Acho que nossa compreensão da biologia está crescendo muito. E nossa capacidade de interagir com a biologia usando métodos técnicos mudará nossa relação com o corpo, o cérebro e o sistema imunológico. Acho que teremos um futuro incrível. 2017 vai estourar nossos miolos.
ILYA KHEL
