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O programa Biostasis da DARPA visa prevenir a morte após lesões traumáticas, retardando as reações bioquímicas dentro das células, prolongando assim a “hora de ouro” para a intervenção médica. As intervenções desejadas seriam eficazes apenas por períodos limitados antes que o processo fosse revertido e os processos biológicos fossem retomados em velocidades normais.
Quando um membro do Serviço sofre uma lesão traumática ou infecção aguda, o tempo desde o evento até ao primeiro tratamento médico é geralmente o factor mais significativo na determinação do resultado entre salvar ou não uma vida. Os socorristas devem agir o mais rápido possível, primeiro para garantir a sobrevivência do paciente e depois para prevenir a incapacidade permanente. O Departamento de Defesa refere-se a esta janela de tempo crítica e inicial como a “hora de ouro”, mas em muitos casos a oportunidade de intervir com sucesso pode estender-se por muito menos de sessenta minutos, razão pela qual os militares investem tão fortemente na movimentação de vítimas tão rapidamente possível, do campo de batalha para instalações médicas adequadas. No entanto, devido à realidade do combate, existem frequentemente limites rígidos à disponibilidade de transporte e cuidados médicos rápidos.
DARPA criou o programa Biostasis para desenvolver novas possibilidades de prolongar a hora dourada, não melhorando a logística ou os cuidados no campo de batalha, mas indo atrás do próprio tempo, pelo menos na forma como o corpo o gere. A Biostase tentará abordar diretamente a necessidade de tempo adicional em sistemas biológicos em operação contínua, confrontados com eventos catastróficos e com risco de vida. O programa aproveitará a biologia molecular para desenvolver novas formas de controlar a velocidade a que os sistemas vivos operam e, assim, alargar o período de tempo que se segue a um evento prejudicial antes do colapso do sistema. Essencialmente, o conceito visa desacelerar a vida para salvar vidas.
“Ao nível molecular, a vida é um conjunto de reações bioquímicas contínuas, e uma característica definidora destas reações é que necessitam de um catalisador para ocorrerem”, disse Tristan McClure-Begley, gestor do programa de Biostase. “Dentro de uma célula, esses catalisadores vêm na forma de proteínas e grandes máquinas moleculares que transformam energia química e cinética em processos biológicos. Nosso objetivo com a Biostasis é controlar essas máquinas moleculares e fazer com que todas diminuam seu funcionamento aproximadamente na mesma proporção, para que possamos desacelerar todo o sistema graciosamente e evitar consequências adversas quando a intervenção for revertida ou desaparecer.”
O programa buscará diversas abordagens para desacelerar os processos bioquímicos nas células vivas. Idealmente, estas abordagens irão desde tratamentos biológicos simples, como anticorpos, até tratamentos mais holísticos aplicáveis a células e tecidos inteiros, eventualmente chegando ao nível de um organismo completo. Abordagens bem-sucedidas atenderão às condições de que o sistema seja desacelerado em todas as funções biológicas mensuráveis e que o faça com danos mínimos aos processos celulares quando o sistema reverter e retomar a velocidade normal.
“Nossos tratamentos precisam atingir todos os processos celulares quase na mesma velocidade e com a mesma potência e eficácia”, disse McClure-Begley. “Não podemos focar os tratamentos para interromper apenas um subconjunto de processos críticos conhecidos.”
Por exemplo, a respiração celular é crítica para muitos processos celulares, mas esses outros processos não são encerrados em conjunto se a respiração for bloqueada. As respostas inadequadas de tal intervenção acabariam por matar a célula.
Em vez disso, a DARPA está à procura de abordagens bioquímicas que controlem a energia celular ao nível das proteínas. As proteínas são o carro-chefe das funções celulares, e a natureza oferece vários exemplos de organismos que utilizam proteínas para ajudá-los a sobreviver em condições ambientais extremas. Criaturas como tardígrados e pererecas exibem uma capacidade conhecida como “criptobiose”, um estado em que todos os processos metabólicos parecem ter parado, mas a vida persiste. No caso dos tardígrados – microscópicos invertebrados coloquialmente conhecidos como “ursos d’água” – eles podem sobreviver ao congelamento, à desidratação quase total e à radiação extrema. Enquanto isso, as rãs da floresta podem sobreviver congeladas completamente por dias a fio. E embora os mecanismos moleculares específicos envolvidos nestes animais sejam muito diferentes, eles partilham um conceito bioquímico comum: estabilizam selectivamente a sua maquinaria intracelular.
“A natureza é uma fonte de inspiração”, disse McClure-Begley. “Se conseguirmos descobrir as melhores formas de reforçar outros sistemas biológicos e torná-los menos propensos a entrar numa espiral descendente descontrolada depois de serem danificados, então teremos feito um acréscimo significativo à caixa de ferramentas da biologia.”
O Biostasis tem como objetivo inicial gerar tecnologias de bancada de prova de conceito e testar sua aplicação em sistemas vivos simples para validação experimental. Para apoiar uma eventual transição para os pacientes, a DARPA trabalhará com agências reguladoras e de saúde federais à medida que o programa avança para desenvolver um caminho para uso médico humano potencial e futuro. Até ao final dos cinco anos, o programa de investigação fundamental DARPA espera ter múltiplas ferramentas para reduzir o risco de danos permanentes ou morte após lesão aguda ou infecção.
Tecnologias semelhantes de Biostase também poderiam estender a vida útil de produtos sanguíneos, reagentes biológicos e medicamentos, reduzindo os tempos de reação. A investigação inicial do programa visa identificar abordagens que possam ser testadas em sistemas biológicos simples, tais como complexos enzimáticos ou linhas celulares. Se este aspecto do programa for bem sucedido, estas tecnologias ajudarão a reduzir a carga logística do Departamento de Defesa no transporte de produtos biológicos para o campo.
A DARPA realizará um webinar do Dia dos Proponentes em 20 de março de 2018, às 12h30 EDT para fornecer mais informações sobre a Biostase e responder perguntas de potenciais proponentes. Para obter detalhes do evento, incluindo requisitos de inscrição, visite: https://go.usa.gov/xnzqE.
Uma descrição completa do programa será disponibilizada em um próximo anúncio da agência ampla.