Het Amerikaanse Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) staat bekend om het uitvoeren van wetenschappelijk onderzoek op hoog niveau op het gebied van geavanceerde militaire technologieën. De directie richt haar aandacht echter steeds meer op het belangrijkste, maar soms onderschatte gebied: de medische ondersteuning van het personeel.
DARPA's werk op het gebied van militaire geneeskunde wordt meestal uitgevoerd met de deelname van de nieuwste component in zijn algemene structuur - het Biological Technologies Office (WTO). Zoals directeur Brad Ringeisen opmerkte, "werkt ons kantoor aan een breed scala aan taken die in drie brede categorieën kunnen worden gegroepeerd." Ten eerste is het neurowetenschap, bijvoorbeeld het gebruik van hersensignalen voor de bediening van ledematenprothesen. Het tweede gebied is genetische manipulatie of synthetische biologie. Het derde onderzoeksgebied richt zich op technologieën die infectieziekten kunnen overtreffen en is een prioritair onderzoeksgebied voor DARPA.
Volgens kolonel Mat Hepburn, hoofd van verschillende programma's bij de WTO, zijn er een aantal redenen die de strijd tegen infectieziekten op de voorgrond plaatsen. Het Amerikaanse leger of zijn bondgenoten kunnen bijvoorbeeld worden ingezet om een regio of land te helpen dat is getroffen door een specifieke pandemie, zoals ebola. "We zijn een wereldwijd inzetbare strijdmacht en we gaan onze mensen naar de gebieden sturen die we moeten beschermen tegen ziekten."
Het ontwikkelen van technologieën en behandelingen om infectieuze uitbraken te voorkomen, kan ook de nationale veiligheid verbeteren. Therapieën die voor het leger zijn ontwikkeld, kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om grote civiele pandemieën te voorkomen of te behandelen. Dit alles geldt echter ook op lagere niveaus, tot op één enkel individu.
"Een eenvoudig, maar uiterst onthullend voorbeeld is de griep op een schip", legt Hepburn uit. "Geïnfecteerd personeel is minder efficiënt en dit kan de uitvoering van de hele taak beïnvloeden." Als een ander voorbeeld noemde Hepburn het gevaar dat een lid van de groep malaria of dengue oploopt, “wat heel gewoon is op de plaatsen waar we werken. Het kan natuurlijk de hele missie verpesten als je niet denkt aan medische evacuatie en voorzorgsmaatregelen voor deze persoon."
Zoals Hepburn opmerkte, zijn er twee brede categorieën als het gaat om het omgaan met infectieziekten. Ten eerste is het diagnostiek: erachter komen of iemand ziek is of niet. Ten tweede, wat te doen als iemand ziek is, dat wil zeggen een behandelingskuur of tegenmaatregelen ontwikkelen, zoals een vaccin.
De belangrijkste focus van DARPA ligt echter nog steeds op het voorspellen of een gezond uitziende persoon ziek zal worden. Daarnaast wil de FDA niet alleen weten hoe groot de kans is dat de patiënt ziek wordt, maar ook of hij besmettelijk is of niet. “Wordt hij een verspreider van infecties? Zullen we een uitbraak in een specifieke gemeenschap kunnen onderdrukken?"
Hepburn sprak ook over het Prometheus-programma. Volgens DARPA is het doel om te zoeken naar "een reeks biologische signalen in een nieuw geïnfecteerde persoon die binnen 24 uur kan aangeven of die persoon besmettelijk zal worden", waardoor vroege behandeling en actie mogelijk wordt om overdracht van de ziekte op anderen te voorkomen.
Het Prometheus-programma richt zich momenteel op acute luchtwegaandoeningen, die worden geselecteerd voor proof of concept, hoewel de technologie mogelijk ook toepasbaar is op andere infectieziekten.
“Laten we zeggen dat we 10 mensen besmet hebben, we zouden ze kunnen testen en zeggen dat deze drie mensen het meest besmettelijk zullen zijn en drager zullen worden van de ziekte. We zullen deze mensen dan behandelen om de verspreiding van de infectie te voorkomen”, legt Hepburn uit.
Het Prometheus-project heeft tot doel "biomarkers" te creëren die de vatbaarheid van een persoon voor ziekten en hun potentiële niveau van besmettelijkheid aantonen. "Deze markeringen zijn moeilijk te maken," zei Hepburn. “Een andere uitdaging is om deze markers in het veld en op het punt van zorg te lezen. Het kan nodig zijn om een batterijgevoed apparaat te ontwikkelen dat het werk kan doen."
"Ik denk dat hun militaire gebruik vrij duidelijk is," vervolgde Hepburn. - Stel je een kazerne of een schip of een onderzeeër voor. Het vermogen om te identificeren wie ziek zal worden en een uitbraak te stoppen in deze krappe omstandigheden zou buitengewoon gunstig zijn voor ons leger.”
Op het gebied van preventie doet DARPA uitstekend werk bij het voorkomen van ziekten. De nadruk ligt vooral op het ontwikkelen van zogenaamde "bijna-onmiddellijke" oplossingen om een infectieuze uitbraak te neutraliseren die veel sneller zal werken dan het traditionele vaccin.
"Als ik je het vaccin geef, kan het binnen zes maanden twee of drie doses duren voordat je het niveau van immuniteit bereikt dat je nodig hebt", zei Hepburn.
In dit verband is DARPA begonnen met werken aan een nieuw programma, het Pandemic Prevention Platform (Pandemic Prevention Platform), dat tot doel heeft een "bijna onmiddellijke" oplossing te ontwikkelen die vaccins kan aanvullen. Het vaccin werkt door het lichaam te dwingen antilichamen aan te maken, en als ze in voldoende hoeveelheden in het bloed circuleren, wordt de persoon beschermd tegen een bepaalde infectieziekte. DARPA is van plan dit proces drastisch te versnellen door de implementatie van het P3-programma.
“Wat als we nu gewoon antistoffen zouden kunnen geven die infecties bestrijden of je beschermen? Als een persoon gewoon de juiste antilichamen zou kunnen injecteren, zou hij onmiddellijk worden beschermd, merkte Hepburn op. “Het probleem is dat het maanden en jaren duurt om genoeg van deze antistoffen in een fabriek te krijgen. Dit is een complex en kostbaar proces."
In plaats van het traditionele proces van het maken van antilichamen en het injecteren ervan in een menselijke ader, werkt DARPA aan het creëren van een injecteerbare injectie die DNA en RNA voor de antilichamen bevat, zodat het lichaam zelf de benodigde antilichamen kan aanmaken. Wanneer de genetische code in het lichaam wordt geïnjecteerd, "heb je binnen 72 uur al voldoende antistoffen om je te beschermen." Hepburn gelooft dat dit binnen vier jaar, tegen het einde van het P3-programma, kan worden bereikt.
Ringeisen leidt een ander preventieprogramma, Microphysiological Systems of Organs on a Chip, dat kunstmatige modellen zal maken van verschillende systemen in het menselijk lichaam op inkjetchips of chips. Ze kunnen op verschillende manieren worden gebruikt, zoals het testen van vaccins of het toedienen van een biologische ziekteverwekker. Het doel is ambitieus: de processen van het menselijk lichaam simuleren in een laboratoriumomgeving.
"De betekenis hiervan is enorm", voegde Ringeisen eraan toe. "Je kunt letterlijk duizenden kandidaat-geneesmiddelen testen op werkzaamheid en toxiciteit zonder dat de huidige omslachtige en dure processen doorlopen."
Het huidige ontwikkelingsmodel omvat verschillende zeer dure processen, waaronder dierproeven en klinische proeven. Dierstudies zijn erg duur en geven niet altijd nauwkeurig de effecten van een medicijn of vaccin op het menselijk lichaam weer. Klinische proeven zijn nog duurder en de overgrote meerderheid van de tests mislukt.
"Het is nog moeilijker met de baan voor het ministerie van Defensie, omdat veel van de medische beschermingsmaatregelen die het nodig heeft, zijn ontworpen om biologische en chemische agentia te bestrijden", voegde hij eraan toe. "Je kunt niet een groep mensen nemen en testen op miltvuur of ebola."
Organs on a Chip-technologie zorgt voor een revolutie in de ontwikkeling van geneesmiddelen voor de militaire en civiele gemeenschap. Het project, geleid door teams van Harvard University en MIT, nadert momenteel zijn voltooiing.
Ringeisen merkte ook het Elect-Rx-programma (Electrical Prescriptions) op, dat tot doel heeft technologieën te ontwikkelen die het perifere zenuwstelsel kunstmatig kunnen stimuleren met behulp van zijn vermogen om zichzelf snel en effectief te genezen.
"Dit zal het immuunsysteem verbeteren, het lichaam meer weerstand geven tegen infecties of ontstekingsziekten", legt Ringeisen uit.
Hepburn gelooft dat de militaire geneeskunde in de toekomst in staat zal zijn om "de ziekte in de vroegste stadia veel beter te voorspellen, en dan is het enige dat overblijft om passende maatregelen te nemen in een gespecialiseerde instelling."
“Alles is als preventief onderhoud aan je auto. De sensor erin signaleert bijvoorbeeld dat de motor misschien kapot gaat of dat je olie moet bijvullen. Dat willen we ook met het menselijk lichaam doen."
In het lichaam kunnen deze sensoren worden gecombineerd met andere technologieën om automatisch de vereiste actie te starten, zoals het monitoren van de glucosespiegel van een diabetespatiënt. "We hebben het nog niet bereikt, maar over 10 jaar zal het een algemene realiteit worden."
Militaire geneeskunde - vooral met een focus op therapieën en preventieve maatregelen - kan op een aantal andere gebieden echte voordelen bieden. Het is duidelijk dat de bescherming van het personeel tegen infectie voorop staat, maar het voorkomen van dergelijke uitbraken op grotere schaal, zoals het bestrijden van pandemieën, heeft ook een directe impact op het beveiligingsniveau. Als gevolg hiervan moet de militaire geneeskunde voldoen aan de behoeften van niet alleen de individuele soldaat, niet alleen de strijdkrachten, maar de samenleving als geheel.
