生物停滞计划减缓生物时间延长救生治疗

日期:2018-05-14 浏览:3

DARPA的Biostasis计划旨在通过减缓细胞内生物化学反应来预防创伤后死亡,从而延长医疗干预的“黄金时间”。期望的干预措施在过程恢复并且生物过程以正常速度恢复之前仅在有限的持续时间内有效。

当服务人员遭受创伤性损伤或急性感染时,从事件到首次治疗的时间通常是决定挽救生命与否的唯一最重要的因素。急救人员必须尽快采取行动,首先要确保病人的绝对生存,然后预防永久性残疾。国防部将这个重要的初始时间窗口称为“黄金时刻”,但在许多情况下,成功介入的机会可能会延长不到六十分钟,这就是为什么军方如此巨大地投入如此巨大的伤亡人数尽可能从战场转移到合适的医疗设施。但是,由于战斗的实际情况,快速医疗运输和护理的可用性通常存在严格的限制。

DARPA制定了Biostasis计划,以开发延长黄金时间的新可能性,而不是通过改善后勤或战场护理,而是通过追赶时间本身,至少是身体如何管理它。生物停滞将试图直接解决需要额外的时间来连续运行生物系统面临灾难性的,威胁生命的事件。该计划将利用分子生物学开发控制生命系统运行速度的新方法,从而延长系统崩溃之前破坏事件发生后的时间窗口。本质上,这个概念旨在减缓生命以挽救生命。

Biostasis项目经理Tristan McClure-Begley说:“在分子水平上,生命是一组连续的生物化学反应,这些反应的一个明显特征是它们需要催化剂才能发生。 “在一个细胞内,这些催化剂以蛋白质和大分子机器的形式出现,将化学和动能转化为生物过程。我们与Biostasis的目标是控制这些分子机器,让它们以大致相同的速度放慢速度,这样我们可以优雅地减慢整个系统,避免在干预逆转或消失时产生不利后果。“

该计划将采取各种方法来减缓活细胞中的生化过程。理想情况下,这些方法将从简单的生物治疗(如抗体)扩展到适用于整个细胞和组织的更全面的治疗方法,最终扩展至完整生物体的水平。成功的方法将满足系统在所有可测量的生物学功能中减慢的条件,并且在系统恢复正常速度并恢复正常速度时对细胞过程的损害最小。

“我们的治疗方法需要以接近相同的速率击打每一个细胞过程,并且具有相同的效力和功效,”McClure-Begley说。 “我们不能集中治疗来中断已知关键过程的一部分。”

例如,细胞呼吸对于许多细胞过程是至关重要的,但是如果呼吸被阻断,那些其他过程不会先后关闭。这种干预的适应不良反应最终会杀死细胞。

相反,DARPA正在寻找控制蛋白质水平的细胞能量学的生物化学方法。蛋白质是细胞功能的重要组成部分,自然界提供了几个使用蛋白质来帮助它们在极端环境条件下生存的生物体的例子。像tardigrades和木蛙这样的生物展现出一种被称为“cryptobiosis”的能力,这种状态下所有的代谢过程似乎已经停止,但生命依然存在。在通俗称为“水熊”的慢性无脊椎动物的情况下,它们可以在冰冻,接近完全脱水和极度辐射的情况下存活下来。与此同时,林蛙可以在数天内完全结实地生存下来。虽然这些动物所涉及的具体分子机制非常不同,但它们有一个共同的生物化学概念:它们选择性地稳定它们的细胞内机制。

“自然是灵感的来源,”麦克卢尔 - 贝格利说。 “如果我们能够找出加强其他生物系统的最佳方法,并使它们在被破坏后不太可能进入失控的下降螺旋,那么我们将对生物学工具箱做出重要补充。”

Biostasis最初旨在生成概念证明,台式技术和在简单的生命系统中测试其应用以进行实验验证。为了支持最终过渡到患者,DARPA将与联邦卫生和管理机构合作,随着该计划的进展为未来潜在的人类医疗用途开发一条途径。到五年结束时,DARPA的基础研究计划希望有多种工具可以降低急性损伤或感染后永久性损伤或死亡的风险。

类似的生物停滞技术还可以通过缩短反应时间来延长血液制品,生物试剂和药物的保质期。早期的计划研究旨在确定可在简单生物系统中进行测试的方法,如酶复合物或细胞系。如果该计划的这一方面取得成功,这些技术将有助于减少国防部将生物制品运输到实地的后勤负担。

DARPA将于2018年3月20日美国东部时间下午12:30举办Proposers Day网络研讨会,提供更多关于Biostasis的信息并回答潜在提议者提出的问题。有关该活动的详细信息(包括注册要求​​),请访问:https://go.usa.gov/xnzqE。

完整的节目描述将在即将发布的广播代理公告中提供。

资料来源:DARPA的Tristan McClure-Begley