El brazo de I + D del Pentágono, DARPA, la fuerza impulsora detrás de Internet y el GPS, se reformó hace tres años para crear una nueva oficina dedicada a resolver los secretos comerciales de la biología. La nueva Oficina de Tecnología Biológica (BTO) se ha propuesto la tarea de "aprovechar el poder de los sistemas biológicos" y desarrollar nuevas tecnologías de defensa, por supuesto. Durante el año pasado, con un presupuesto de casi $ 300 millones, investigó los problemas de mejorar la memoria, la simbiosis entre máquinas y humanos y acelerar la detección y respuesta a enfermedades.
DARPA, o la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, espera una recompensa masiva. El director de BTO e investigador en neuroprótesis, Justin Sánchez, le dijo a Scientific American qué esperar de su departamento en 2017, incluido el trabajo en implantes neuronales para ayudar a las personas sanas en su vida diaria y otras tecnologías que, según él, "cambiarán las reglas del juego". medicamento. ¿Se pregunta qué está haciendo la oficina más nueva de la Agencia de Defensa de los Estados Unidos? Por mí si. Escuchemos a Sánchez.
Antes de que se creara su departamento en abril de 2014, DARPA ya estaba trabajando en varios proyectos biológicos, incluida la investigación de la resistencia a los antibióticos y las intervenciones de salud mental. ¿Qué ha cambiado con la creación de su oficina?
Hemos estado haciendo trabajo biológico, en la intersección de la biología y la ingeniería, durante muchos años, pero se ha dispersado por nuestros otros departamentos. Esta oficina fue un reconocimiento de que la tecnología biológica iba a jugar un papel crítico no solo en la dirección del movimiento de nuestro país, sino también en otros países, por lo que necesitábamos enfocar un esfuerzo integral y avanzar.
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Estoy particularmente intrigado por la robusta BTO para desarrollar microbios programables para producir los medicamentos necesarios sobre la marcha, y así evitar los problemas de almacenamiento de los medicamentos necesarios o la compleja logística de transporte. Suena asombroso. ¿En qué etapa se encuentra ahora este trabajo?
Este programa se llama "fundiciones vivientes", como si fuéramos a fundir algo vivo. Tradicionalmente, usamos la química para crear nuevos compuestos o nuevos fármacos. Pero últimamente, nos hemos dado cuenta de que los microbios como la levadura y las bacterias también pueden producir compuestos, y podemos programarlos para que produzcan esos compuestos al comprender primero qué vías químicas utilizan. Tomemos la levadura, por ejemplo. La levadura utiliza el azúcar de diversas formas para producir alcoholes. Si reprogramas estas pistas, podrías forzar a la levadura a crear muchos otros compuestos que inicialmente no sabían cómo producir, y seguiremos usando la misma materia prima: el azúcar.
Nuestros equipos están desarrollando códigos genéticos que se pueden utilizar para reprogramar levaduras. Esta idea podría revolucionar nuestro proceso de fabricación de compuestos. El programa tiene la tarea de producir 1000 moléculas nuevas en el transcurso del programa (que faltan tres años) y nuestros equipos lo están haciendo bien. Creo que ya han producido alrededor de 100 nuevos compuestos que son producidos por levadura. Es como tomar biología y casarla con herramientas de ingeniería y luego crear algo con ellas.
Entonces, ¿estás al comienzo del camino de la creación de conexiones?
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Si. Todos se producen en miligramos, pero eventualmente el programa comenzará a producir kilogramos de ellos.
Si podemos crear estas nuevas fundiciones de compuestos, podemos cambiar tanto la fabricación de medicamentos como los enfoques no médicos, porque esta es una plataforma. Cualquiera que sea la conexión que le interese, hay muchas posibilidades.
¿Cómo afectará su trabajo la elección de un nuevo presidente y del Congreso Republicano?
Por lo general, no nos vemos atrapados en esas cosas. La misión de DARPA permanece sin cambios independientemente del clima político. Nuestra misión es crear tecnologías disruptivas para la seguridad nacional. Nuestro trabajo y función es anticiparnos al mundo en ciencia y tecnología. Creo que esta misión va más allá del panorama político. Tenemos una misión muy estricta y estamos tratando de asegurar nuestro país, por lo que este ciclo electoral es solo uno de muchos.
¿Qué proyecto de BTO admira más en 2017?
Es como con los niños: no puedes tener una mascota. Tengo muchos favoritos. Permítanme compartir algunos que serán especialmente importantes en 2017. En primer lugar, hay un área denominada “enfermedades infecciosas avanzadas”. Nuestro enfoque actual, cuando un nuevo patógeno llega a nuestras costas, no es muy efectivo. Queremos estar un paso por delante de cualquier patógeno que pueda aparecer frente a nuestras costas e incluso poder predecir una pandemia. Estamos desarrollando nuevos enfoques para la inmunización utilizando ADN y ARN. En particular, pensamos en cómo el ácido nucleico ayuda en la inmunización. La idea es que pueda decirle a sus células que produzcan anticuerpos con el código correcto que serán efectivos contra un patógeno en particular. Todo se reduce aenseñar a las células a responder a un patógeno, y esto nos abrirá una inmunidad casi instantánea contra un patógeno en particular y la capacidad de combatirlo en pie de igualdad.
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Al contrastar esto con la forma tradicional de tratar las enfermedades infecciosas, que lleva meses, si no años, no solo identificando el patógeno, sino también creando una cantidad suficiente de vacuna, este método puede ser mucho más rápido. Se necesita un enfoque radical en la creación de esta tecnología fundamental, en la aplicación de enfoques de ADN y ARN en la lucha contra las enfermedades infecciosas. Espero que tengamos algo que anunciar en 2017.
¿Qué, por ejemplo, declarar?
Ya hemos obtenido resultados bastante buenos en experimentos con ratones, que han demostrado que los enfoques de ácidos nucleicos funcionan bien. Estamos comenzando a hacer experimentos seguros en humanos. Estos son los primeros pasos. En el próximo año, comenzaremos a crear nuevos programas para estas plataformas. No tenemos prisa por hacer declaraciones, porque si lo logramos, cambiará fundamentalmente el principio mismo de combatir las declaraciones infecciosas.
En los últimos años, ha habido muchos rumores en torno a las prótesis y exoesqueletos controlados por la mente. ¿Cómo encaja BTO DARPA en este espacio?
Nos apasiona mucho esta área. No hace mucho, entregamos las dos primeras prótesis Luke disponibles comercialmente, las prótesis más avanzadas del mundo. Este es un gran paso en las prótesis controladas por el cerebro, pero no nos vamos a detener allí.
Creo que en el futuro habrá una amplia variedad de dispositivos que pueden ser controlados por la actividad de las neuronas, y esto no solo lo pueden hacer las víctimas, sino también la gente común. Nos gustaría pedir el uso de la tecnología neuronal en la vida cotidiana ya en 2017.
¿En efecto? ¿Qué tipo de aplicaciones podrían utilizar las personas sanas en su vida diaria?
Estoy realmente interesado en cómo la tecnología neuronal podría cambiar la forma en que interactuamos entre nosotros, cómo nos comunicamos e incluso tomamos decisiones. Estoy pensando en la asistencia cognitiva. Hay muchas ideas sobre cómo ayudar a una variedad de personas. La puerta podría abrirse con solo pensarlo, y esta es solo la aplicación más simple de tales tecnologías.
Recientemente, DARPA realizó un estudio que se publicó en la revista Neuron, investigando que la estimulación cerebral profunda no mejoraba la memoria, e incluso la empeoraba. Pero un estudio anterior de hace unos años llegó a la conclusión opuesta: la estimulación mejoraba la memoria. ¿Qué significa esto para el trabajo de su departamento en esta área?
La neurotecnología es un área muy grande en nuestra oficina. Hemos logrado grandes avances en el campo médico al demostrar que las interfaces neuronales directas (conexiones entre el cerebro y un dispositivo como un neuroestimulador, una computadora o una prótesis) pueden restaurar el movimiento, la sensación y la salud con los trastornos neuropsiquiátricos. Sorprendentemente, con el debido respeto a muchos estudios, muchas personas piensan que es posible aislar un área importante del cerebro, estimularlo y obtener una respuesta mágicamente. Pero este no es el caso. Cuando mapeas lo que está sucediendo en el cerebro, resulta que si no envías los códigos correctos al cerebro, no obtendrás una mejora en la memoria e incluso puede empeorarla. Pero el truco es que si envía los códigos correctos, obtendrá mejoras significativas en la memoria declarativa. Así que esta es una espada de doble filo. Se necesita más investigación en la próxima generación de investigación del cerebro.
¿Podría aclarar qué quiere decir con "código"?
El código es un par de cosas. Este es el disparo preciso de neuronas individuales. Digamos que tiene 100 neuronas y todas se activan en diferentes momentos en diferentes lugares, y todas estas activaciones y desactivaciones pueden interpretarse como un intento de recordar la palabra "Nancy" o "árbol". Podemos entender qué significan estos patrones de activación y cómo se relacionan con el mundo real. Todos estos circuitos de activación neuronal juntos producen ondas o ritmos cerebrales, y en este nivel también estudiamos el cerebro. Es importante comprender todas estas células cerebrales diferentes porque así es como funciona.
Su departamento también tiene un programa de "biocronicidad" que explora el papel del tiempo en las funciones biológicas e intenta gestionar los efectos del tiempo en la fisiología humana
Estamos perdiendo mucho porque no entendemos la biología. Creo que nuestra comprensión de la biología está creciendo mucho. Y nuestra capacidad para interactuar con la biología utilizando métodos técnicos cambiará nuestra relación con el cuerpo, el cerebro y el sistema inmunológico. Creo que tendremos un futuro asombroso. 2017 nos volará los sesos.
ILYA KHEL
