Новые подходы «ДАРПА»
Управление перспективных исследовательских проектов министерства обороны США (DARPA) на протяжении практически всей своей истории в том или ином виде занималось в том числе и медицинскими проектами.В апреле 2014 года в 56-ю годовщину создания агентства в «ДАРПА» объявили о появлении нового подразделения в своей структуре – отдела биологических технологий, под крышей которого были собраны до этого разрозненно работавшие биологи, инженеры, физики, неврологи и т.д. В 2016 году бюджет нового отдела составлял уже почти 300 миллионов долларов.
Часть проектов «ДАРПА» в области медицины и биологии носила и носит ярко выраженный футуристический характер, как например синтетическая биология, генная модификация солдат, регенерация тканей, создание искусственного глаза с характеристиками зрения животных, программирование микробов, изменение метаболизма человеческого организма, оптимизация ДНК, нейростимулирование, физиологическое и психологическое усовершенствование военнослужащих, магнитное управление клетками и так далее, но часть носит и более «приземленный» прагматичный характер.
Проекты последнего рода могут дать плоды в уже ближайшем будущем и созданные технологии могут быть применены непосредственно в ходе военных конфликтов и на поле боя.
Например, в 2017 году «ДАРПА» запустило программу по пассивному сбору информации о состоянии здоровья и боеготовности военнослужащих. Идея заключается в том, что солдат не просят ничего делать дополнительно, а все данные собираются со смартфонов, гаджетов и прочих технических аппаратов, с которыми вступает в контакт человек. Это может быть и встроенный в телефон шагомер, и анализ тембра голоса во время звонка военнослужащего домой, и анализ того, как человек набирает на клавиатуре текст или номер, как ведет себя в интернете, как пользуется тачскрином. При этом солдаты могут и не знать, что все их действия анализируются, и на основании собранной информации делаются заключения о состоянии их физического и психического здоровья.
В январе 2018 года «ДАРПА» подали заявку в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) на одобрение прибора по очистке крови от патогенов, устойчивых к применению лекарств. Прибор, по сути фильтр крови, прошел доклинические испытания и, по заверениям исследователей, превосходит имеющиеся гражданские аналоги. Фильтр «ДАРПА» способен предотвращать заражение крови и работать по широкому спектру вирусов, токсинов, бактерий, воспалительных цитокинов. В боевых условиях такой портативный фильтр может позволить избежать септического шока и спасти жизни военнослужащих. Разработки шли как минимум с 2013 года. Подразумевается, что через фильтр можно быстро пропустить всю кровь раненного человека.
Другая программа «ДАРПА» по автономной диагностике нацелена на быструю разработку и производство РНК-вакцин и доставку молекул РНК в иммунную систему человека. Программа носит характер фундаментальных исследований. Еще одно направление – это компьютерное прогнозирование мутаций патогенов и разработка на основе прогноза новых вакцин. Третье – создание приборов и технологий, которые в полевых условиях могут позволить быстро взять образцы крови и других жидкостей раненого солдата, проанализировать их, выделить химические составляющие и сохранить образцы в подходящем виде для последующего уже лабораторного анализа.
Кровь – это особенно важная тема для военных, так как потеря крови становится одной из главных причин гибели военнослужащих после ранения.
Еще в 2010 году в «ДАРПА» испытывались химические вещества (гемостатические агенты), способствующие свертыванию крови. Предполагалось, что на их основании будет создан материал, который может быть введен в организм для локальной остановки или замедления кровотечения. С 2007 по 2011 год на эти исследования было выделено почти 100 миллионов долларов.
Громкие новости от «ДАРПА» по данной теме пришли в этом году. Агентство объявило о своей программе «Биостаз» (Biostasis). Речь идет об искусственном вызывании криптобиоза – обезвоживания тканей и замедления обмена веществ, что должно замедлить и кровотечение раненого военнослужащего. Идею подсказала природа, а именно – древесные лягушки и тихоходки.
Древесные лягушки, застигнутые морозом, могут «впадать в спячку» на длительное время, замедляя обмен веществ, а затем восстанавливать внутренние процессы при более благоприятных условиях.
Тихоходки (tardigrade), «водяные медведи», крошечные беспозвоночные размером в 0,1 – 1,5 мм, могут выживать при экстремальных высоких и низких температурах, при высоком давлении, радиации, в практически безвоздушном пространстве, обходиться длительное время без воды и пищи.
В «ДАРПА» хотят научиться искусственно моделировать переход в «замедленное состояние» и затем возвращение в норму без серьезных последствий для работы и функционирования организма. Агентство хочет начать экспериментировать сначала с антителами, затем с клетками, тканями и органами, с отдельными системами человеческого организма и, наконец, со всем организмом целиком. Проблема – одновременное гармоничное замедление всех процессов в организме.
Тристан Макклур-Бегли (Tristan McClure-Begley), глава программы «Биостаз», говорит: «На молекулярном уровне жизнь представляет собой набор непрерывных биохимических реакций, а определяющей характеристикой этих реакций является то, что они нуждаются в катализаторе. Эти катализаторы поступают в клетки в виде белков и крупных молекулярных машин, которые превращают химическую и кинетическую энергию в биологические процессы. Наша цель состоит в том, чтобы контролировать эти молекулярные машины и изящно замедлить всю систему, избежав неблагоприятных последствий, когда вмешательство будет завершено».
Замедление кровотечения даст больше времени для доставки раненых в оборудованные пункты медпомощи, оттянет начало необратимых процессов в организме, повысит выживаемость солдат.
Программа «Биостаз» рассчитана на пять лет, количество выделенных средств пока не уточняется, а о ее перспективах будут судить по результатам работы после этого срока. Девиз программы – «Замедлить жизнь, чтобы спасти жизнь».
Но не всегда даже в теории и в техно-будущем замедление метаболизма может помочь, если у солдата многочисленные или серьезные ранения. Тогда имеет смысл прибегнуть к другим более очевидным способам остановки кровотечения.
В конце прошлого года военные заговорили о гидрогеле «МеТро» (MeTrо), которым можно быстро закупоривать раны без швов и скоб. Высокоэластичный гель, созданный учеными Гарвардской медицинской школы и исследователями из Университета Сиднея в Австралии, сделан на основе человеческих тканей и белка. Материал уже испытали на крысах и свиньях. После нанесения на рану гель облучается в течение 60 секунд ультрафиолетовыми лучами и застывает, при этом не нарушая естественное движение кожи, не трескаясь и не разрываясь по краям раны, не пропуская воздух. В отличие от другой продукции такого рода, данный гель не является токсичным, не отторгается организмом, органично разлагается и растворяется в организме без последствий, помогает регенерации тканей, он эластичен и в то же время он очень вязкий и крепкий. То есть одновременно сочетает в себе целый ряд искомых качеств. Эластичность геля позволяет применять его на пульсирующих органах (сердце и легких), а разлагающийся со временем фермент позволяет устанавливать время работы геля: от нескольких часов и до месяцев. Гель скорее является хирургическим подспорьем при операциях и заживлении, но в боевых условиях он может оказать неоценимую помощь, быстро останавливая кровотечение.
Еще более простой способ сегодня используют в силовых структурах в Израиле. Во время атак террористов в 2016 году, в ходе которых один из израильских полицейских получил серьезное ножевое ранение в шею, подоспевший медик смог менее чем за минуту остановить сильное кровотечение с помощью бинта нового вида. Бинт, разработанный в Израиле, сделан из растительной целлюлозы, способен впитывать до 2500% своего веса, биологически активен 24-36 часов, растворяется в организме в течение недели. После соприкосновения с кровью бинт также превращается в гелеподобную субстанцию. Как пишет компания-производитель, получается «трехмерная матрица-ловушка для тромбоцитов… которая не влияет на их подвижность и активность… и способствует свертыванию крови». Сегодня этот довольно дорогой бинт ценой в 10 долларов продается в 32 страны, а среди покупателей – вооруженные силы ряда государств.
По данным министерства обороны США, до 84% всех потерь жизни военнослужащих на поле боя могли бы быть предотвращены, если бы вовремя остановили кровотечение.
Битва за наиболее эффективный метод остановки кровотечения, несомненно, будет продолжена.
Илья Плеханов, ИноСМИ.Ru
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
