Amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony (DARPA) znana jest z prowadzenia badań naukowych na wysokim poziomie w dziedzinie zaawansowanych technologii wojskowych. Jednak Dyrekcja coraz bardziej koncentruje swoją uwagę na najważniejszym, choć czasem niedocenianym obszarze - medycznym wsparciu personelu.
Prace DARPA w dziedzinie medycyny wojskowej prowadzone są w większości przy udziale najnowszego komponentu w jej ogólnej strukturze - Biura Technologii Biologicznych (WTO). Jak zauważył dyrektor Brad Ringeisen, „nasze biuro pracuje nad szerokim zakresem zadań, które można podzielić na trzy szerokie kategorie”. Po pierwsze, jest to neuronauka, na przykład wykorzystanie sygnałów mózgowych do obsługi protez kończyn. Drugi obszar to inżynieria genetyczna lub biologia syntetyczna. Trzeci obszar badań koncentruje się na technologiach, które mogą wyprzedzić choroby zakaźne i jest priorytetowym obszarem badań dla DARPA.
Według pułkownika Mata Hepburna, szefa kilku programów w WTO, istnieje szereg powodów, które wysuwają walkę z chorobami zakaźnymi na pierwszy plan. Na przykład wojsko USA lub jego sojusznicy mogą zostać rozmieszczone, aby pomóc regionowi lub krajowi dotkniętemu konkretną pandemią, taką jak Ebola. „Jesteśmy globalnie możliwą do rozmieszczenia siłą wojskową i zamierzamy wysłać naszych ludzi na obszary, które musimy chronić przed chorobami”.
Opracowywanie technologii i metod leczenia zapobiegających wybuchom epidemii może również zwiększyć bezpieczeństwo narodowe. Na przykład terapie opracowane dla wojska mogą być stosowane do zapobiegania lub leczenia poważnych pandemii cywilnych. Jednak wszystko to dotyczy również niższych poziomów, aż do pojedynczej osoby.
„Prostym, ale niezwykle odkrywczym przykładem jest grypa na statku” – wyjaśnił Hepburn. „Zainfekowany personel jest mniej wydajny, co może wpłynąć na wykonanie całego zadania”. Jako inny przykład Hepburn przytoczył niebezpieczeństwo, że członek grupy zachoruje na malarię lub dengę, „co jest dość powszechne w miejscach, w których pracujemy. Oczywiście mogłoby to zrujnować całą misję, jeśli nie pomyślisz o ewakuacji medycznej i środkach ostrożności dla tej osoby.
Jak zauważył Hepburn, istnieją dwie szerokie kategorie, jeśli chodzi o radzenie sobie z chorobami zakaźnymi. Po pierwsze, jest to diagnostyka: aby dowiedzieć się, czy dana osoba jest chora, czy nie. Po drugie, co zrobić, gdy ktoś jest chory, to znaczy opracować kurację lub środki zaradcze, takie jak szczepionka.
Jednak głównym celem DARPA jest nadal przewidywanie, czy zdrowo wyglądająca osoba zachoruje. Ponadto FDA chce wiedzieć nie tylko prawdopodobieństwo zachorowania pacjenta, ale także to, czy jest zaraźliwy, czy nie. „Czy zostanie dystrybutorem infekcji? Czy będziemy w stanie stłumić epidemię w określonej społeczności?”
Hepburn mówił także o programie Prometheus. Według DARPA jego celem jest poszukiwanie „zestawu sygnałów biologicznych u nowo zarażonej osoby, które mogą wskazać w ciągu 24 godzin, czy ta osoba stanie się zakaźna”, umożliwiając wczesne leczenie i podjęcie działań zapobiegających przeniesieniu choroby na inne osoby.
Program Prometheus koncentruje się obecnie na ostrych chorobach układu oddechowego, które są wybierane do weryfikacji koncepcji, chociaż technologia może mieć zastosowanie w przypadku innych chorób zakaźnych.
„Powiedzmy, że mamy zarażonych 10 osób, moglibyśmy je przetestować i powiedzieć, że te trzy osoby będą najbardziej zakaźne i staną się nosicielami choroby. Następnie będziemy leczyć tych ludzi, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się infekcji”- wyjaśnił Hepburn.
Projekt Prometheus ma na celu stworzenie „biomarkerów”, które pokazują podatność danej osoby na choroby i potencjalny poziom zakaźności. „Te znaczniki są trudne do stworzenia” – powiedział Hepburn. „Kolejnym wyzwaniem jest odczytanie tych znaczników w terenie iw punkcie opieki. Może być konieczne opracowanie urządzenia zasilanego bateryjnie, które wykona to zadanie.”
„Myślę, że ich militarne zastosowanie jest dość oczywiste” – kontynuował Hepburn. - Wyobraź sobie koszary, statek lub łódź podwodną. Możliwość określenia, kto zachoruje i powstrzyma epidemię w tych ciasnych warunkach, byłaby niezwykle korzystna dla naszego wojska”.
W obszarze profilaktyki DARPA świetnie sprawdza się w zapobieganiu chorobom. Główny nacisk kładziony jest na opracowanie tak zwanych „prawie natychmiastowych” rozwiązań w celu zneutralizowania epidemii zakaźnej, które będą działać znacznie szybciej niż tradycyjna szczepionka.
„Jeśli podam ci szczepionkę, może to zająć dwie lub trzy dawki w ciągu sześciu miesięcy, zanim osiągniesz wymagany poziom odporności” – powiedział Hepburn.
W związku z tym DARPA rozpoczęła prace nad nowym programem o nazwie Pandemic Prevention Platform (Pandemic Prevention Platform), którego celem jest opracowanie „prawie natychmiastowego” rozwiązania, które może stanowić uzupełnienie szczepionek. Szczepionka działa poprzez zmuszanie organizmu do wytwarzania przeciwciał, a jeśli krążą one we krwi w wystarczających ilościach, osoba jest chroniona przed konkretną chorobą zakaźną. DARPA zamierza radykalnie przyspieszyć ten proces poprzez wdrożenie programu P3.
„A co, gdybyśmy mogli po prostu podać przeciwciała, które zwalczają infekcje lub cię chronią? W rzeczywistości, gdyby dana osoba mogła po prostu wstrzyknąć odpowiednie przeciwciała, byłaby natychmiast chroniona, zauważył Hepburn. „Problem polega na tym, że uzyskanie wystarczającej ilości tych przeciwciał w fabryce zajmuje miesiące i lata. To złożony i kosztowny proces.”
Zamiast tradycyjnego procesu wytwarzania przeciwciał i wstrzykiwania ich do ludzkiej żyły, DARPA pracuje nad stworzeniem zastrzyku do wstrzykiwania, który zawiera DNA i RNA dla przeciwciał, aby organizm mógł sam wytworzyć wymagane przeciwciała. Kiedy kod genetyczny zostanie wstrzyknięty do organizmu, „w ciągu 72 godzin będziesz już miał wystarczająco dużo przeciwciał, aby cię chronić”. Hepburn uważa, że można to osiągnąć w ciągu czterech lat, do końca programu P3.
Ringeisen prowadzi kolejny program profilaktyczny, Systemy mikrofizjologiczne lub Organy na chipie, który będzie tworzyć sztuczne modele różnych układów w ludzkim ciele na chipach lub chipach do drukarek atramentowych. Mogą być używane na wiele sposobów, takich jak testowanie szczepionek lub podawanie biologicznego patogenu. Cel jest ambitny - symulować procesy zachodzące w ludzkim ciele w warunkach laboratoryjnych.
„Znaczenie tego jest ogromne” – dodał Ringeisen. „Możesz przetestować dosłownie tysiące kandydatów na leki pod kątem skuteczności i toksyczności bez bieżących uciążliwych i kosztownych procesów”.
Obecny model rozwoju obejmuje kilka bardzo kosztownych procesów, w tym badania na zwierzętach i badania kliniczne. Badania na zwierzętach są bardzo drogie i nie zawsze dokładnie odzwierciedlają wpływ leku lub szczepionki na organizm ludzki. Badania kliniczne są jeszcze droższe, a zdecydowana większość testów kończy się niepowodzeniem.
„To jeszcze trudniejsze w pracy dla Departamentu Obrony, ponieważ wiele medycznych środków ochronnych, których potrzebuje, ma na celu zwalczanie czynników biologicznych i chemicznych” – dodał. „Nie możesz wziąć grupy ludzi i przetestować ich pod kątem wąglika lub eboli”.
Technologia Organs on a Chip rewolucjonizuje opracowywanie leków dla społeczności wojskowej i cywilnej. Projekt, prowadzony przez zespoły z Harvard University i MIT, dobiega końca.
Ringeisen zwrócił również uwagę na program Elect-Rx (Recepty Elektryczne), którego celem jest opracowanie technologii, które mogłyby sztucznie stymulować obwodowy układ nerwowy, wykorzystując jego zdolność do szybkiego i skutecznego leczenia.
„Poprawi to układ odpornościowy, zapewni organizmowi większą odporność na infekcje lub choroby zapalne” – wyjaśnił Ringeisen.
Hepburn uważa, że w przyszłości medycyna wojskowa będzie w stanie „o wiele lepiej przewidzieć chorobę na najwcześniejszych etapach, a wtedy pozostaje tylko podjąć odpowiednie działania w wyspecjalizowanej placówce”.
„Wszystko jest jak konserwacja profilaktyczna Twojego samochodu. Znajdujący się w nim czujnik sygnalizuje np., że silnik może się zepsuć lub że trzeba uzupełnić olej. Chcemy zrobić to samo z ludzkim ciałem.”
W organizmie czujniki te można łączyć z innymi technologiami, aby automatycznie inicjować wymagane działanie, takie jak monitorowanie poziomu glukozy u pacjenta z cukrzycą. „Jeszcze tego nie osiągnęliśmy, ale za 10 lat stanie się to powszechną rzeczywistością”.
Medycyna wojskowa – szczególnie skupiająca się na terapiach i środkach zapobiegawczych – może przynieść realne korzyści w wielu innych obszarach. Oczywiste jest, że priorytetem jest zapewnienie pracownikom ochrony przed infekcjami, ale zapobieganie takim epidemiom na większą skalę, np. radzenie sobie z pandemią, ma również bezpośredni wpływ na poziom bezpieczeństwa. W konsekwencji medycyna wojskowa musi zaspokajać potrzeby nie tylko pojedynczego żołnierza, nie tylko Sił Zbrojnych, ale całego społeczeństwa.
