La branche R&D du Pentagone, DARPA - le moteur même de l'Internet et du GPS - s'est réformée il y a trois ans pour créer un nouveau bureau dédié à la résolution des secrets commerciaux de la biologie. Le nouveau Bureau des technologies biologiques (BTO) s'est donné pour mission «d'exploiter la puissance des systèmes biologiques» et de développer de nouvelles technologies de défense, bien entendu. Au cours de la dernière année, avec un budget de près de 300 millions de dollars, il a étudié les problèmes de l'amélioration de la mémoire, de la symbiose des machines et des humains et de l'accélération de la détection et de la réponse aux maladies.
DARPA, ou la Defense Advanced Research Projects Agency, espère un gain énorme. Justin Sanchez, directeur de BTO et chercheur en neuroprothèses, a déclaré à Scientific American à quoi s'attendre de son département en 2017, notamment des travaux sur les implants neuronaux pour aider les personnes en bonne santé dans leur vie quotidienne et d'autres technologies qui, selon lui, "changeront les règles du jeu". médicament. Vous vous demandez ce que prépare le nouveau bureau de l'Agence de défense américaine? Oui pour moi. Écoutons Sanchez.
Avant la création de votre département en avril 2014, la DARPA travaillait déjà sur plusieurs projets biologiques, y compris la recherche sur la résistance aux antibiotiques et les interventions en santé mentale. Qu'est-ce qui a changé avec la création de votre bureau?
Nous faisons des travaux biologiques - à l'intersection de la biologie et du génie - depuis de nombreuses années, mais ils ont été dispersés dans nos autres départements. Ce bureau reconnaissait que la technologie biologique allait jouer un rôle essentiel non seulement dans la direction du mouvement de notre pays, mais aussi d’autres pays, nous devions donc concentrer nos efforts globaux et aller de l’avant.
Je suis particulièrement intrigué par le BTO robuste pour développer des microbes programmables pour produire les médicaments nécessaires à la volée - et ainsi contourner les problèmes de stockage des médicaments nécessaires ou de logistique de transport complexe. Ça a l'air génial. À quel stade ce travail en est-il maintenant?
Ce programme s'appelle «fonderies vivantes» - comme si nous allions couler quelque chose de vivant. Traditionnellement, nous utilisons la chimie pour créer de nouveaux composés ou de nouveaux médicaments. Mais dernièrement, nous avons réalisé que les microbes comme la levure et les bactéries peuvent aussi fabriquer des composés, et nous pouvons les programmer pour fabriquer ces composés en comprenant d'abord les voies chimiques qu'ils utilisent. Prenons l'exemple de la levure. La levure utilise le sucre de différentes manières pour fabriquer des alcools. Si vous reprogrammez ces pistes, vous pourriez forcer la levure à créer de nombreux autres composés qu'elle ne savait pas au départ produire, et nous utiliserons toujours la même matière première: le sucre.
Nos équipes développent des codes génétiques permettant de reprogrammer la levure. Cette idée pourrait changer notre processus de fabrication de composés. Le programme a pour mission de produire 1000 nouvelles molécules au cours du programme (qui est dans trois ans) et nos équipes se portent bien. Je pense qu'ils ont déjà produit une centaine de nouveaux composés produits par la levure. C'est comme prendre la biologie et la marier avec des outils d'ingénierie, puis créer quelque chose avec eux.
Vous êtes donc au tout début du chemin vers la création de connexions?
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Oui. Ils sont tous produits en milligrammes, mais finalement le programme commencera à en produire des kilogrammes.
Si nous pouvons créer ces toutes nouvelles fonderies de composés, nous pouvons inverser à la fois la fabrication de médicaments et les approches non médicales, car il s'agit d'une plate-forme. Quelle que soit la connexion qui vous intéresse, les possibilités sont nombreuses.
Comment l'élection d'un nouveau président et le Congrès républicain affecteront-ils votre travail?
Nous ne sommes généralement pas pris dans de telles choses. La mission de la DARPA reste inchangée quel que soit le climat politique. Notre mission est de créer des technologies de rupture pour la sécurité nationale. C'est notre travail et notre rôle de penser en avance sur le monde en matière de science et de technologie. Je pense que cette mission dépasse le paysage politique. Nous avons une mission très stricte et nous essayons de sécuriser notre pays, donc ce cycle électoral n'est qu'un parmi tant d'autres.
Quel projet BTO admirez-vous le plus en 2017?
C'est comme avec les enfants - vous ne pouvez pas avoir un seul animal. J'ai de nombreux favoris. Permettez-moi d'en partager quelques-uns qui seront particulièrement importants en 2017. Premièrement, il y a un domaine appelé «faire progresser les maladies infectieuses». Notre approche actuelle, lorsqu'un nouveau pathogène arrive sur nos côtes, n'est pas très efficace. Nous voulons avoir une longueur d'avance sur tout agent pathogène qui pourrait apparaître au large de nos côtes et même être en mesure de prédire une pandémie. Nous développons de nouvelles approches d'immunisation utilisant l'ADN et l'ARN. En particulier, nous réfléchissons à la manière dont l'acide nucléique aide à la vaccination. L'idée est que vous pouvez dire à vos cellules de produire des anticorps avec le code correct qui seront efficaces contre un pathogène particulier. Tout se résume àapprendre aux cellules à répondre à un pathogène - et cela nous ouvrira une immunité quasi instantanée contre un pathogène particulier et la capacité de le combattre sur un pied d'égalité.
Contrairement à la manière traditionnelle de traiter les maladies infectieuses, qui prend des mois, voire des années, y compris non seulement l'identification du pathogène, mais également la création d'une quantité suffisante de vaccin, cette méthode peut être beaucoup plus rapide. Une approche radicale est nécessaire dans la création de cette technologie fondamentale, dans l'application des approches ADN et ARN dans la lutte contre les maladies infectieuses. J'espère que nous aurons quelque chose à annoncer en 2017.
Que déclarer, par exemple?
Nous avons déjà eu de très bons résultats dans des expériences sur des souris, qui ont montré que les approches d'acide nucléique fonctionnent bien. Nous commençons à faire des expériences sûres sur les humains. Ce sont les premières étapes. Au cours de l'année à venir, nous commencerons à créer de nouveaux programmes pour ces plateformes. Nous ne sommes pas pressés de faire des déclarations, car si nous réussissons, cela changera fondamentalement le principe même de la lutte contre les déclarations contagieuses.
Il y a eu beaucoup de buzz ces dernières années autour des prothèses et des exosquelettes contrôlés par l'esprit. Comment BTO DARPA s'intègre-t-il dans cet espace?
Nous sommes passionnés par ce domaine. Il n'y a pas si longtemps, nous avons livré les deux premières prothèses Luke disponibles dans le commerce, les prothèses les plus avancées au monde. C'est un grand pas en avant dans les prothèses à contrôle cérébral, mais nous n'allons pas nous arrêter là.
Je pense qu'à l'avenir, il y aura une grande variété d'appareils qui pourront être contrôlés par l'activité des neurones, et cela peut être fait non seulement par des victimes, mais aussi par des gens ordinaires. Nous voudrions appeler à l'utilisation de la technologie neuronale dans la vie quotidienne dès 2017.
En effet? Quels types d'applications les personnes en bonne santé pourraient-elles utiliser dans leur vie quotidienne?
Je suis vraiment intéressé par la façon dont la technologie neuronale pourrait changer la façon dont nous interagissons les uns avec les autres, comment nous communiquons et même prenons des décisions. Je pense à l'assistance cognitive. Il y a beaucoup d'idées sur la façon d'aider une variété de personnes. La porte pourrait simplement s'ouvrir à l'idée - et ce n'est que l'application la plus simple de ces technologies.
Récemment, la DARPA a mené une étude publiée dans la revue Neuron, enquêtant sur le fait que la stimulation cérébrale profonde n'améliorait pas la mémoire - et même l'aggravait. Mais une étude précédente d'il y a quelques années avait la conclusion opposée: la stimulation améliorait la mémoire. Qu'est-ce que cela signifie pour le travail de votre ministère dans ce domaine?
La neurotechnologie est un domaine très vaste dans notre bureau. Nous avons fait de grands progrès dans le domaine médical en montrant que les interfaces neuronales directes (connexions entre le cerveau et un appareil tel qu'un neurostimulateur, un ordinateur ou une prothèse) peuvent restaurer le mouvement, la sensation et la santé avec des troubles neuropsychiatriques. Fait remarquable, avec tout le respect que je dois à de nombreuses études, de nombreuses personnes pensent qu'il est possible d'isoler une zone importante du cerveau, de la stimuler et d'obtenir une réponse comme par magie. Mais ce n'est pas le cas. Lorsque vous cartographiez ce qui se passe dans le cerveau, il s'avère que si vous n'envoyez pas les bons codes au cerveau, vous n'obtiendrez pas d'amélioration de la mémoire et pourriez même l'aggraver. Mais l'astuce est que si vous soumettez les bons codes, vous obtiendrez des améliorations significatives dans la mémoire déclarative. C'est donc une épée à double tranchant. Des recherches supplémentaires sont nécessaires dans la prochaine génération de recherche sur le cerveau.
Pouvez-vous clarifier ce que vous entendez par «code»?
Le code est une ou deux choses. C'est le déclenchement précis des neurones individuels. Disons que vous avez 100 neurones et qu'ils se déclenchent tous à des moments différents à différents endroits - et tout cela peut être interprété comme une tentative de se souvenir du mot «Nancy» ou «arbre». Nous pouvons comprendre ce que signifient ces modèles d'activation et comment ils se rapportent au monde réel. Tous ces circuits d'activation neuronale produisent ensemble des ondes cérébrales ou des rythmes, et à ce niveau, nous étudions également le cerveau. Il est important de comprendre toutes ces différentes cellules cérébrales car c'est ainsi que cela fonctionne.
Votre département a également un programme de «biochronicité» qui explore le rôle du temps dans les fonctions biologiques et tente de gérer les effets du temps sur la physiologie humaine
Nous perdons tellement parce que nous ne comprenons pas la biologie. Je pense que notre compréhension de la biologie se développe beaucoup. Et notre capacité à interagir avec la biologie à l'aide de méthodes techniques changera notre relation avec le corps, le cerveau et le système immunitaire. Je pense que nous aurons un avenir incroyable. 2017 va nous souffler la cervelle.
ILYA KHEL
