DARPA: sangue bio-artificiale e terapia anti jet-lag per i soldati all’estero

Giu 08 2021
a cura di Angelo Pinti
L’agenzia di ricerca avanzata dell’US DoD ha annunciato l’avvio dei progetti FSHARP e ADAPTER, finalizzati rispettivamente allo sviluppo di sostituti dei componenti del sangue, per garantire il trattamento medico dei feriti senza dipendere dalla logistica, e di un dispositivo terapeutico che assicuri la prontezza operativa dei soldati all’estero neutralizzando i malesseri causati dal fuso orario e dai patogeni di origine alimentare.
I soldati professionisti sono addestrati a cogliere ogni opportunità di riposo tra una fase di attività e l'altra, ma tale capacità non è sufficiente a regolare i ritmi circadiani disturbati dal "jet lag" o dalle operazioni notturne. (Fonte: US DoD)
I soldati professionisti sono addestrati a cogliere ogni opportunità di riposo tra una fase di attività e l’altra, ma tale capacità non è sufficiente a regolare i ritmi circadiani disturbati dal “jet lag” o dalle operazioni notturne. (Fonte: US DoD)

La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) del Dipartimento della Difesa statunitense è da sempre una fucina di idee futuribili per l’applicazione delle novità scientifiche in ambito militare. Tra gli ultimi progetti di ricerca annunciati vi sono quelli relativi a un sangue “bio-artificiale” per salvare la vita di soldati e civili feriti in località remote, e a un dispositivo per consentire ai militari dispiegati all’estero di operare con efficienza fin dall’arrivo in teatro, superando il jet lag e gli altri problemi fisici provocati dal cibo locale che impattano sulla prontezza operativa.

Fieldable Solutions for Hemorrhage with Bio-Artificial Resuscitation Products (FSHARP)

Sia nell’ambito militare che in quello civile, l’emorragia è la principale causa di morte delle vittime di eventi traumatici alle quali non è stato possibile fornire assistenza ospedaliera in tempo utile. Nel caso delle ferite da combattimento, la trasfusione di “sangue intero” (ovvero il sangue umano proveniente da un donatore e composto da globuli rossi, globuli bianchi, piastrine e plasma) è la soluzione ottimale per la rianimazione dei feriti. Tuttavia, la sua fattibilità nell’ambito di operazioni condotte in località remote può essere problematica, a causa dei requisiti di conservazione del sangue stesso e delle limitazioni logistiche. Per risolvere tale difficoltà e salvare vite umane, il nuovo programma Fieldable Solutions for Hemorrhage with Bio-Artificial Resuscitation Products (FSHARP) della DARPA mira a sfruttare i recenti progressi tecnici per soddisfare l’esigenza critica e immediata di alternative al sangue e agli emoderivati.

Come ha spiegato il Cdr. Jean-Paul Chretien, responsabile del programma, “FSHARP collega l’innovazione in tre diverse aree per superare le sfide logistiche poste dal sangue intero nei contesti [operativi] avanzati: nuovi approcci alla progettazione di sostituti dei componenti del sangue; integrazione di questi sostituti in prodotti per la rianimazione che si avvicinano al sangue intero; tecnologia per la produzione e la stabilizzazione, in modo da garantire disponibilità e funzionalità in ambienti difficili. FSHARP inizia anche a ridurre la dipendenza dalle donazioni per gli emoderivati. In definitiva, immaginiamo prodotti che possano essere progettati per i requisiti clinici e realizzati nella quantità necessaria indipendentemente dalle donazioni.”

Fieldable Solutions for Hemorrhage with Bio-Artificial Resuscitation Products (FSHARP). (Fonte: DARPA)
Fieldable Solutions for Hemorrhage with Bio-Artificial Resuscitation Products (FSHARP). (Fonte: DARPA)

FSHARP è un programma quadriennale, organizzato in due fasi sequenziali di 24 mesi, durante le quali ci si dedicherà contemporaneamente a due aree tecniche: TA1 (“Blood Substitute Development”) e TA2 (“Manufacturing and Stabilization”).
In sintesi, i partecipanti al progetto (che saranno selezionati in base alle proposte presentate entro il 27 luglio 2021) dovranno sviluppare prodotti bio-artificiali che svolgono le funzioni terapeutiche degli emocomponenti normalmente impiegati per la rianimazione dei feriti; integrare questi prodotti in formulazioni che possano essere co-somministrate per ottenere una funzionalità quasi pari a quella del sangue intero, senza effetti negativi; sviluppare processi di conservazione che conferiscano stabilità a questi prodotti fino a 6 mesi “sullo scaffale” in una varietà di condizioni operative previste, senza necessità di catena del freddo; sviluppare processi e tecnologie che consentano una produzione rapida, costante, scalabile e costo-efficace in base ai requisiti del Dipartimento della Difesa. Test annuali verranno organizzati dalle aziende coinvolte per dimostrare le capacità sviluppate.

ADvanced Acclimation and Protection Tool for Environmental Readiness (ADAPTER)

Se per il comune viaggiatore il “jet lag” e gli agenti patogeni di origine alimentare sono solamente degli inconvenienti, per il combattente proiettato all’estero rappresentano un fattore che può metterne a rischio la prontezza operativa e fare la differenza tra il successo o il fallimento della sua missione. Per far fronte a questo potenziale problema, il programma ADvanced Acclimation and Protection Tool for Environmental Readiness (ADAPTER) della DARPA svilupperà sistemi che forniranno ai soldati un certo ​​controllo sulla propria fisiologia. Tale programma integrerà cellule ingegnerizzate e sostanze biochimiche in un vettore bioelettronico interno al corpo che il combattente attiverà, se necessario, per avviare la produzione e il rilascio programmato di terapie che eliminano i patogeni di origine alimentare causanti la diarrea, oppure regolano i ritmi circadiani disturbati dal jet lag o da nuovi turni di lavoro.

La DARPA ha annunciato i tre gruppi di ricerca che affronteranno il lavoro di ricerca. Il primo, Northwestern, mira a progettare un impianto bioelettronico controllato in modalità wireless che rilasci terapie a base di peptidi (catene di amminoacidi) per armonizzare gli orologi circadiani centrali e periferici del combattente. Il secondo gruppo, un team di Stanford, intende sviluppare un dispositivo impiantabile che produca e rilasci melatonina su richiesta per un massimo di 30 giorni. Infine, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) lavoreranno su un dispositivo da ingerire che si attivi nell’intestino e produca composti in grado di uccidere i patogeni di origine alimentare e neutralizzare le tossine che tali patogeni possono rilasciate.

(Fonte: DARPA)
(Fonte: DARPA)

“La tecnologia ADAPTER allevierà i limiti operativi imposti dalla fisiologia umana per due esigenze di elevata priorità: il sonno e il sostentamento sicuro”, ha affermato il dott. Paul Sheehan, responsabile del programma ADAPTER. “La generazione del sistema terapeutico richiederà sia terapie accurate, sia una comunicazione sicura tra il vettore bioelettronico e l’attivatore esterno.”
Durante la Fase I del programma avverrà l’ingegnerizzazione delle cellule per eseguire la funzione biologica desiderata. Inoltre, sarà sviluppato un vettore bioelettronico in grado di ospitare le cellule ingegnerizzate e somministrare le terapie su richiesta tramite un’attivazione esterna sicura. Durante la Fase II, il vettore e le cellule ingegnerizzate verranno integrate in un sistema che fornisce dosi di terapia fisiologicamente rilevanti in un modello animale. La fase finale si concentrerà esclusivamente sulla sicurezza del sistema ADAPTER per gli esseri umani.

“ADAPTER svilupperà un mezzo transitorio e non genetico per estendere e migliorare la prontezza operativa del combattente riducendo il tempo necessario per ristabilire il sonno normale dopo un’interruzione, come il jet lag o lo shift lag [quest’ultimo è causato dai turni di lavoro notturno, ndr.]”, ha concluso Sheehan. “Esso fornirà anche cibo e acqua sicuri eliminando le prime 5 cause batteriche della diarrea del viaggiatore, contribuendo a migliorare l’agilità e la mobilità dei combattenti”.

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