Lorsqu'un militaire subit une blessure traumatique ou une infection aiguë, le délai entre l'événement et le premier traitement médical est généralement le facteur le plus important pour déterminer le résultat entre sauver une vie ou non. Les premiers intervenants doivent agir le plus rapidement possible, d'abord pour assurer la survie pure d'un patient et ensuite pour empêcher l'incapacité permanente. Le ministère de la Défense fait référence à cette critique, fenêtre de temps initiale comme "l'heure d'or, " mais dans de nombreux cas, la possibilité d'intervenir avec succès peut durer bien moins de soixante minutes, c'est pourquoi l'armée investit autant pour déplacer les victimes aussi rapidement que possible du champ de bataille vers des installations médicales appropriées. Cependant, en raison des réalités du combat, il y a souvent des limites strictes à la disponibilité de transports et de soins médicaux rapides.

La DARPA a créé le programme Biostasis pour développer de nouvelles possibilités de prolonger l'heure d'or, pas en améliorant la logistique ou les soins sur le champ de bataille, mais en allant après le temps lui-même, au moins comment le corps le gère. Biostasis tentera de répondre directement au besoin de temps supplémentaire dans les systèmes biologiques fonctionnant en continu confrontés à des situations catastrophiques, événements mettant la vie en danger. Le programme tirera parti de la biologie moléculaire pour développer de nouvelles façons de contrôler la vitesse à laquelle les systèmes vivants fonctionnent, et ainsi étendre la fenêtre de temps suivant un événement dommageable avant qu'un système ne s'effondre. Essentiellement, le concept vise à ralentir la vie pour sauver la vie.

« Au niveau moléculaire, la vie est un ensemble de réactions biochimiques continues, et une caractéristique déterminante de ces réactions est qu'elles ont besoin d'un catalyseur pour se produire, " a déclaré Tristan McClure-Begley, le responsable du programme Biostase. « Dans une cellule, ces catalyseurs se présentent sous la forme de protéines et de grandes machines moléculaires qui transforment l'énergie chimique et cinétique en processus biologiques. Notre objectif avec Biostasis est de contrôler ces machines moléculaires et de les faire ralentir toutes à peu près au même rythme afin que nous puissions ralentir l'ensemble du système gracieusement et éviter les conséquences néfastes lorsque l'intervention est inversée ou s'estompe. »

Le programme poursuivra diverses approches pour ralentir les processus biochimiques dans les cellules vivantes. Idéalement, ces approches passeront de simples traitements biologiques tels que les anticorps à des traitements plus holistiques applicables à des cellules et des tissus entiers, évoluant finalement jusqu'au niveau d'un organisme complet. Les approches réussies répondront aux conditions que le système soit ralenti dans toutes les fonctions biologiques mesurables et qu'il le fasse avec un minimum de dommages aux processus cellulaires lorsque le système revient et reprend sa vitesse normale.

"Nos traitements doivent toucher chaque processus cellulaire à peu près au même rythme, et avec la même puissance et efficacité, " a déclaré McClure-Begley. "Nous ne pouvons pas concentrer les traitements pour interrompre juste un sous-ensemble de processus critiques connus."

Par exemple, la respiration cellulaire est essentielle pour de nombreux processus cellulaires, mais ces autres processus ne s'arrêtent pas en tandem si la respiration est bloquée. Les réponses inadaptées d'une telle intervention finiraient par tuer la cellule.

Au lieu, La DARPA recherche des approches biochimiques qui contrôlent l'énergétique cellulaire au niveau des protéines. Les protéines sont les chevaux de bataille des fonctions cellulaires, et la nature offre plusieurs exemples d'organismes qui utilisent des protéines pour les aider à survivre à des conditions environnementales extrêmes. Les créatures telles que les tardigrades et les grenouilles des bois présentent une capacité connue sous le nom de "cryptobiose, " un état où tous les processus métaboliques semblent s'être arrêtés, pourtant la vie persiste. Dans le cas des tardigrades - des invertébrés microscopiques familièrement appelés "ours d'eau" - ils peuvent survivre au gel, déshydratation quasi totale, et un rayonnement extrême. grenouilles des bois, pendant ce temps, peut survivre en étant complètement congelé pendant des jours. Et si les mécanismes moléculaires spécifiques impliqués chez ces animaux sont très différents, ils partagent un concept biochimique commun :ils stabilisent sélectivement leur machinerie intracellulaire.

"La nature est une source d'inspiration, " a déclaré McClure-Begley. " Si nous pouvons trouver les meilleurs moyens de renforcer d'autres systèmes biologiques et de les rendre moins susceptibles d'entrer dans une spirale descendante après avoir été endommagés, alors nous aurons fait un ajout significatif à la boîte à outils de la biologie."

Biostasis vise dans un premier temps à générer une preuve de concept, technologies de paillasse et tester leur application dans des systèmes vivants simples pour une validation expérimentale. Pour soutenir la transition éventuelle vers les patients, La DARPA travaillera avec les agences fédérales de santé et de réglementation au fur et à mesure que le programme avance pour développer une voie pour le potentiel, future utilisation médicale humaine. À la fin du quinquennat, programme de recherche fondamentale La DARPA espère disposer de plusieurs outils pour réduire le risque de dommages permanents ou de décès suite à une blessure ou une infection aiguë.

Des technologies de biostase similaires pourraient également prolonger la durée de conservation des produits sanguins, réactifs biologiques, et les médicaments en réduisant les temps de réaction. Les premières recherches du programme visent à identifier des approches pouvant être testées dans des systèmes biologiques simples tels que des complexes enzymatiques ou des lignées cellulaires. Si cet aspect du programme réussit, ces technologies contribueraient à réduire la charge logistique du ministère de la Défense de transporter des produits biologiques sur le terrain.