Didascalia immagine: il programma Biostasis della DARPA mira a prevenire la morte in seguito a traumi con rallentamento delle reazioni biochimiche all’interno delle cellule, prolungando così l'”ora d’oro” per l’intervento medico. Gli interventi desiderati sarebbero efficaci solo per una durata limitata prima che il processo ritorni e i processi biologici riprendessero a velocità normale.
(AGENPARL) – Arlington, 03 marzo 2018 – La biostasi mira a prevenire la morte in seguito a lesioni traumatiche rallentando le reazioni biochimiche all’interno delle cellule.
Quando un membro del Servizio subisce una lesione traumatica o un’infezione acuta, il tempo trascorso dall’evento al primo trattamento medico è solitamente il singolo fattore più significativo nel determinare l’esito tra il salvataggio di una vita o meno. I primi soccorritori devono agire il più rapidamente possibile, in primo luogo per garantire la sopravvivenza pura del paziente e quindi per prevenire l’invalidità permanente. Il Dipartimento della Difesa fa riferimento a questa finestra temporale iniziale come “l’ora d’oro”, ma in molti casi l’opportunità di intervenire con successo può estendersi per meno di sessanta minuti, motivo per cui l’esercito investe così pesantemente nel trasferire vittime altrettanto rapidamente il più possibile dal campo di battaglia a strutture mediche adeguate. Tuttavia, a causa della realtà del combattimento, ci sono spesso limiti duri alla disponibilità di trasporti e cure mediche rapidi.
DARPA ha creato il programma Biostasis per sviluppare nuove possibilità per estendere l’ora d’oro, non migliorando la logistica o la cura del campo di battaglia, ma andando dietro al tempo stesso, almeno come il corpo lo gestisce. La biostasi tenterà di affrontare direttamente la necessità di ulteriore tempo nei sistemi biologici in funzione continua con eventi catastrofici e potenzialmente letali. Il programma sfrutterà la biologia molecolare per sviluppare nuovi modi di controllare la velocità con cui i sistemi viventi operano, e quindi estendere la finestra temporale dopo un evento dannoso prima che un sistema crolli. Essenzialmente, il concetto mira a rallentare la vita per salvare la vita.
“A livello molecolare, la vita è un insieme di continue reazioni biochimiche, e una caratteristica che definisce queste reazioni è che hanno bisogno di un catalizzatore per verificarsi”, ha detto Tristan McClure-Begley, responsabile del programma Biostasis. “All’interno di una cellula, questi catalizzatori si presentano sotto forma di proteine e di grandi macchine molecolari che trasformano l’energia chimica e cinetica in processi biologici. Il nostro obiettivo con Biostasis è di controllare quelle macchine molecolari e farle rallentare il loro rotolo quasi alla stessa velocità in modo da poter rallentare l’intero sistema con garbo ed evitare conseguenze negative quando l’intervento è invertito o si esaurisce.”
Il programma perseguirà vari approcci per rallentare i processi biochimici nelle cellule viventi. Idealmente, questi approcci si ridurranno da semplici trattamenti biologici come anticorpi a trattamenti più olistici applicabili a cellule intere e tessuti, fino a ridursi fino al livello di un organismo completo. Approcci di successo soddisfano le condizioni in cui il sistema viene rallentato attraverso tutte le funzioni biologiche misurabili e che lo fa con un danno minimo ai processi cellulari quando il sistema ritorna e riprende la normale velocità.
“Le nostre terapie devono colpire ogni processo cellulare quasi alla stessa velocità e con la stessa potenza ed efficacia”, ha detto McClure-Begley. “Non possiamo focalizzare i trattamenti per interrompere solo un sottoinsieme di processi critici noti”.
Ad esempio, la respirazione cellulare è fondamentale per molti processi cellulari, ma questi altri processi non si chiudono in tandem se la respirazione è bloccata. Le risposte disadattive di un tale intervento finirebbero per uccidere la cellula.
Invece, DARPA sta cercando approcci biochimici che controllino l’energetica cellulare a livello proteico. Le proteine sono il cavallo di battaglia delle funzioni cellulari e la natura offre diversi esempi di organismi che usano le proteine per aiutarli a sopravvivere a condizioni ambientali estreme. Creature come tardigradi e rane di legno esibiscono una capacità nota come “criptobiosi”, uno stato in cui tutti i processi metabolici sembrano essersi fermati, eppure la vita persiste. Nel caso degli invertebrati tardigradi-microscopici colloquialmente noti come “orsi d’acqua”, possono sopravvivere al gelo, alla quasi totale disidratazione e alle radiazioni estreme. Le rane di legno, nel frattempo, possono sopravvivere a essere completamente congelate per giorni e giorni. E mentre i meccanismi molecolari specifici coinvolti in questi animali sono molto diversi, condividono un concetto biochimico comune:
“La natura è una fonte di ispirazione”, ha detto McClure-Begley. “Se riusciamo a capire i modi migliori per rafforzare altri sistemi biologici e renderli meno propensi ad entrare in una spirale in discesa dopo essere stati danneggiati, avremo fatto un significativo ampliamento della cassetta degli attrezzi di biologia”.
La biostasi è inizialmente finalizzata alla generazione di tecnologie proof-of-concept, benchtop e alla verifica della loro applicazione in sistemi viventi semplici per la convalida sperimentale. Per supportare l’eventuale transizione verso i pazienti, DARPA lavorerà con le agenzie federali per la salute e le normative, mentre il programma avanza per sviluppare un percorso per il potenziale, futuro utilizzo medico umano. Entro la fine del quinquennio, il programma di ricerca fondamentale DARPA spera di avere più strumenti per ridurre il rischio di danni permanenti o morte a seguito di lesioni acute o infezioni.
Tecnologie di biostasi simili potrebbero anche estendere la durata di conservazione dei prodotti ematici, dei reagenti biologici e dei farmaci riducendo i tempi di reazione. La ricerca iniziale del programma ha lo scopo di identificare approcci che possono essere testati in semplici sistemi biologici come complessi enzimatici o linee cellulari. Se questo aspetto del programma ha successo, queste tecnologie contribuirebbero a ridurre l’onere logistico del Dipartimento della Difesa di trasportare prodotti biologici sul campo.
DARPA terrà un webinar del giorno del Propositore il 20 marzo 2018 alle 12.30 EDT per fornire ulteriori informazioni sulla biostasi e rispondere alle domande dei potenziali proponenti. Per i dettagli dell’evento, compresi i requisiti di registrazione, visitare: https://go.usa.gov .
Una descrizione completa del programma sarà resa disponibile in un prossimo annuncio di massima agenzia.
Fonte: https://www.agenparl.eu