La US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) è nota per condurre ricerche scientifiche di alto livello nel campo delle tecnologie militari avanzate. Tuttavia, la Direzione sta focalizzando sempre più la sua attenzione sull'area più importante, ma a volte sottovalutata, quella del supporto medico del personale.
Il lavoro della DARPA nel campo della medicina militare viene svolto principalmente con la partecipazione dell'ultimo componente nella sua struttura generale: l'Ufficio per le tecnologie biologiche (OMC). Come ha osservato il suo direttore Brad Ringeisen, "il nostro ufficio sta lavorando su una vasta gamma di attività che possono essere raggruppate in tre grandi categorie". In primo luogo, è la neuroscienza, ad esempio, l'uso dei segnali cerebrali per l'operazione delle protesi degli arti. La seconda area è l'ingegneria genetica o la biologia sintetica. La terza area di ricerca si concentra sulle tecnologie che possono superare le malattie infettive ed è un'area di ricerca prioritaria per DARPA.
Secondo il colonnello Mat Hepburn, capo di diversi programmi presso l'OMC, ci sono una serie di ragioni che mettono in primo piano la lotta alle malattie infettive. Ad esempio, l'esercito americano o i suoi alleati potrebbero essere schierati per aiutare una regione o un paese colpito da una pandemia specifica, come l'Ebola. "Siamo una forza militare dispiegabile a livello globale e invieremo la nostra gente nelle aree che dobbiamo proteggere dalle malattie".
Lo sviluppo di tecnologie e trattamenti per prevenire epidemie infettive può anche migliorare la sicurezza nazionale. Ad esempio, le terapie sviluppate per i militari possono essere utilizzate per prevenire o curare le principali pandemie civili. Tuttavia, tutto questo è vero anche a livelli inferiori, fino a un singolo individuo.
"Un esempio semplice, ma estremamente rivelatore è l'influenza su una nave", ha spiegato Hepburn. "Il personale infetto è meno efficiente e questo può influire sull'esecuzione dell'intera attività". Come altro esempio, Hepburn ha citato il pericolo che un membro del gruppo contragga la malaria o la dengue, “cosa abbastanza comune nei luoghi in cui lavoriamo. Potrebbe ovviamente rovinare l'intera missione se non si pensa all'evacuazione medica e alle precauzioni per questa persona".
Come ha notato Hepburn, ci sono due grandi categorie quando si tratta di trattare le malattie infettive. Innanzitutto, è diagnostica: scoprire se una persona è malata o meno. In secondo luogo, cosa fare se qualcuno è malato, ovvero sviluppare un corso di trattamento o contromisure, come un vaccino.
Tuttavia, l'obiettivo principale della DARPA è ancora quello di prevedere se una persona dall'aspetto sano si ammalerà. Inoltre, la FDA vuole conoscere non solo la probabilità che il paziente possa ammalarsi, ma anche se è contagioso o meno. “Diventerà un distributore di infezione? Riusciremo a sopprimere un focolaio in una specifica comunità?"
Hepburn ha anche parlato del programma Prometheus. Secondo DARPA, il suo obiettivo è cercare "un insieme di segnali biologici in una persona appena infettata che possa indicare entro 24 ore se quella persona diventerà infettiva", consentendo un trattamento e un'azione precoci per prevenire la trasmissione della malattia ad altri.
Il programma Prometheus attualmente si concentra sulle malattie respiratorie acute, selezionate per il proof of concept, sebbene la tecnologia possa essere applicabile ad altre malattie infettive.
“Diciamo di avere 10 persone infette, potremmo testarle e dire che queste tre persone saranno le più infettive e diventeranno portatrici della malattia. Tratteremo quindi queste persone al fine di prevenire la diffusione dell'infezione , ha spiegato Hepburn.
Il progetto Prometheus mira a creare "biomarcatori" che mostrino la suscettibilità di una persona alle malattie e il loro potenziale livello di infettività. "Questi marcatori sono difficili da creare", ha detto Hepburn. “Un'altra sfida è leggere questi indicatori sul campo e nel punto di cura. Potrebbe essere necessario sviluppare un dispositivo alimentato a batteria in grado di svolgere il lavoro".
"Penso che il loro uso militare sia abbastanza ovvio", ha continuato Hepburn. - Immagina una caserma o una nave o un sottomarino. La capacità di identificare chi si ammalerà e fermare un'epidemia in queste condizioni anguste sarebbe estremamente vantaggiosa per i nostri militari".
Nell'area della prevenzione, DARPA fa un ottimo lavoro di prevenzione delle malattie. L'enfasi principale è sullo sviluppo delle cosiddette soluzioni "quasi immediate" per neutralizzare un focolaio infettivo che funzionerà molto più velocemente del vaccino tradizionale.
"Se ti do il vaccino, potrebbero essere necessarie due o tre dosi entro sei mesi prima di raggiungere il livello di immunità di cui hai bisogno", ha detto Hepburn.
A questo proposito, DARPA ha iniziato a lavorare su un nuovo programma chiamato Pandemic Prevention Platform (Pandemic Prevention Platform), che mira a sviluppare una soluzione "quasi immediata" che possa integrare i vaccini. Il vaccino funziona costringendo il corpo a produrre anticorpi e, se circolano nel sangue in quantità sufficienti, la persona è protetta da una particolare malattia infettiva. DARPA intende accelerare notevolmente questo processo attraverso l'attuazione del programma P3.
“E se potessimo semplicemente somministrare anticorpi che combattono le infezioni o ti proteggano? Infatti, se una persona potesse solo iniettare gli anticorpi giusti, sarebbe immediatamente protetta, ha osservato Hepburn. “Il problema è che ci vogliono mesi e anni per ottenere abbastanza di questi anticorpi in una fabbrica. Si tratta di un processo complesso e costoso.
Invece del tradizionale processo di produzione di anticorpi e di iniezione in una vena umana, DARPA sta lavorando per creare un'iniezione iniettabile che contenga DNA e RNA per gli anticorpi in modo che il corpo possa creare da solo gli anticorpi necessari. Quando il codice genetico viene iniettato nel corpo, "entro 72 ore avrai già abbastanza anticorpi per proteggerti". Hepburn ritiene che ciò possa essere raggiunto entro quattro anni, entro la fine del programma P3.
Ringeisen sta conducendo un altro programma di prevenzione, Microphysiological Systems o Organs on a Chip, che creerà modelli artificiali di vari sistemi nel corpo umano su chip o chip a getto d'inchiostro. Possono essere utilizzati in vari modi, come testare vaccini o somministrare un agente patogeno biologico. L'obiettivo è ambizioso: simulare i processi del corpo umano in un ambiente di laboratorio.
"Il significato di questo è enorme", ha aggiunto Ringeisen. "Puoi testare letteralmente migliaia di farmaci candidati per l'efficacia e la tossicità senza che gli attuali processi ingombranti e costosi passino".
L'attuale modello di sviluppo prevede diversi processi molto costosi, inclusi studi su animali e clinici. Gli studi sugli animali sono molto costosi e non sempre riflettono accuratamente gli effetti di un farmaco o di un vaccino sul corpo umano. Gli studi clinici sono ancora più costosi e la stragrande maggioranza dei test fallisce.
"È ancora più difficile con il lavoro per il Dipartimento della Difesa, poiché molte delle misure di protezione medica di cui ha bisogno sono progettate per combattere agenti biologici e chimici", ha aggiunto. "Non puoi prendere un gruppo di persone e testarle per l'antrace o l'ebola".
La tecnologia Organs on a Chip sta rivoluzionando lo sviluppo di farmaci per le comunità militari e civili. Il progetto, guidato da team dell'Università di Harvard e del MIT, è attualmente in fase di completamento.
Ringeisen ha anche notato il programma Elect-Rx (prescrizioni elettriche), che mira a sviluppare tecnologie in grado di stimolare artificialmente il sistema nervoso periferico utilizzando la sua capacità di guarire se stesso in modo rapido ed efficace.
"Questo migliorerà il sistema immunitario, darà al corpo più resistenza alle infezioni o alle malattie infiammatorie", ha spiegato Ringeisen.
Hepburn ritiene che in futuro la medicina militare sarà in grado di "prevedere la malattia molto meglio nelle prime fasi, e quindi non resta che prendere le misure appropriate in un'istituzione specializzata".
“Tutto è come la manutenzione preventiva della tua auto. Il sensore al suo interno segnala, ad esempio, che il motore potrebbe rompersi o che è necessario rabboccare l'olio. Vogliamo fare lo stesso con il corpo umano.
Nel corpo, questi sensori possono essere combinati con altre tecnologie per avviare automaticamente l'azione richiesta, come il monitoraggio del livello di glucosio di un paziente diabetico. "Non l'abbiamo ancora raggiunto, ma tra 10 anni diventerà una realtà comune".
La medicina militare, in particolare con un focus sulle terapie e le misure preventive, può fornire benefici reali in una serie di altri settori. È chiaro che la priorità è garantire che il personale sia protetto dalle infezioni, ma prevenire tali focolai su larga scala, come affrontare le pandemie, ha anche un impatto diretto sul livello di sicurezza. Di conseguenza, la medicina militare deve soddisfare le esigenze non solo del singolo soldato, non solo delle Forze Armate, ma della società nel suo insieme.
