• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Andra
    USA:s militär hoppas kunna rädda skadade soldater genom att kopiera Tardigrades
    En sårad soldat tas bort från slagfältet under White Stork 3 -operationen i Afghanistan 2011. Den första timmen efter skadan är den mest kritiska tiden för att rädda liv. Jose Nicolas/Getty Images

    Om du är fascinerad av naturens konstigheter, du kanske redan vet om tardigrader, en fil som innehåller mer än 1, 200 arter av åtta ben varelser som vanligtvis inte är större än 0,02 tum (0,5 millimeter långa). Som denna Smithsonian -artikel 2012 beskriver, tardigrade anspråk på berömmelse är förmågan hos vissa tardigrade arter att överleva även i otroligt hårda extrema miljöer, från kokande källor till isiga bergstoppar i Himalaya. I ett experiment, tardigrader - utan små astronautdräkter för att skydda dem - överlevde till och med rymdens vakuum, med sin extrema kyla och höga strålningsnivåer.

    Hur de mindre djuren gör det är ännu mer fantastiskt. Vissa arter har kapacitet att uppnå olika former och varierande grader av kryptobios, ett tillstånd där en organismes metaboliska aktivitet i huvudsak saktar till stilla när livsvillkoren är fientliga. De har varit kända för att överleva i flera år på det sättet.

    Kryptobios är ett slags extremt överlevnadstrick som Pentagon gärna skulle kunna kopiera för att hindra allvarligt skadade soldater från att dö innan de kan transporteras till ett sjukhus. Det är därför Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), militärens forskningsarm, nyligen skapat Biostasis -programmet, ett vetenskapligt försök att använda molekylärbiologi för att förlänga den så kallade "gyllene timmen" för överlevnad på slagfältet efter en traumatisk skada.

    Som DARPA noterade i ett pressmeddelande:"I huvudsak konceptet syftar till att sakta ner livet för att rädda liv. "

    Det handlar om kryptobiologi

    DARPA Biostasis programchef Tristan McClure-Begley förklarar i ett mejl, "Fokus för Biostasis är att öka vår kunskap om hur man bäst kan ingripa med molekylära processer när de går snett efter stress eller skada för att bevara systemets hälsa, och vår motivation för att göra det är att förlänga den tid som är tillgänglig för att behandla sjuk eller skadad militär personal.

    "Vi använde kryptobiologins vetenskap - av vilka tardigrader är ett av de mest utmärkta och extrema exemplen - som en uppsättning biologiska principer för att utarbeta målen, omfattning, och potentiella tekniska tillvägagångssätt för Biostasis -programmet. Vi tittade på vad som var känt om hur många olika kryptobiotiska organismer som kan göra vad de gör på molekylär nivå, frågade 'vad är en samlande faktor eller kärnprincip gemensamt?', och tittade sedan på vad som var banbrytande inom områdena molekylär farmakologi, materialkemi, peptidkemi, och så vidare och försökte föreställa sig tillvägagångssätt som skulle kunna efterlikna dessa kärnmekanismer om de introducerades i celler som kemisk biologi, "säger McClure-Begley.

    I en studie publicerad den 16 mars, 2017 nummer av den vetenskapliga tidskriften Cell, forskare drog slutsatsen att tardigrades förmåga att slå på den biologiska pausknappen kommer från gener som styr stress-reagerande proteiner, kallas tardigrade-specifika intrinsically disordered proteiner (TDP). Som denna artikel i New Scientist förklarar, när djuret befinner sig i en farlig situation, TDP:erna förvandlas från sin vanliga geléliknande konsistens till en glasliknande styvhet. Det minskar i sin tur cellens flexibilitet och skyddar dem från skador.

    Men det är inte klart hur den processen skulle kunna replikeras inuti människokroppen, särskilt eftersom DARPA utesluter alla tekniker som skulle kräva förändring av det mänskliga genomet. "Det kan vara så att peptidterapier baserade på principerna för hur de intracellulära tardigrade stress-responsiva proteinerna fungerar blir ett framgångsrikt tillvägagångssätt, "McClure-Begley förklarar." Men en förbehåll som vi anger i Biostasis-programmeddelandet är att alla ingrepp måste passivt tillämpas på systemet för effekt. "

    Istället, byrån hoppas kunna komma med ett läkemedel som kan administreras för att ha en liknande effekt. Antar att det är möjligt, ett annat problem är hur man på ett säkert sätt tar ut en sårad soldat i avstängd animation från det tillståndet. Det kan vara så att biostasläkemedlet kommer att ha en tillfällig effekt som så småningom försvinner, eller att det kan motverkas av ett annat läkemedel.

    "Till exempel, du tar inte bara aspirin en gång och sedan aldrig igen, "Säger McClure-Begley." Effekterna försvinner när läkemedlet metaboliseras och späds ur systemet. Andra effekter av läkemedel kan reverseras genom administrering av specifika antagoniserande föreningar eller ytterligare ingrepp. "

    Allt detta kan kräva många års forskning. DARPA Biostasis -programmet bjöd nyligen in externa företag och forskare att söka bidrag, i hopp om att generera möjlig teknik som skulle utsättas för omfattande tester.

    William R. Miller, forskningsdirektör vid biologiavdelningen vid Baker University i Kansas och expert på tardigrader, säger i ett mejl att duplicering av djurens överlevnadsmetod skulle vara en utmaning, på grund av människors storlek och större komplexitet. Det är svårt att föreställa sig en person, till exempel, imitera tardigrades förmåga att engagera sig i anhydrobios - en typ av kryptobios där djuret tar bort fukten från kroppen. "Tänk dig att gå ner i en hall, känner mig torr - och omedelbart krymper i en knaprig dammboll - säg cirka 4,5 kg damm - i mitten av korridoren, och sedan vänta på att luftfuktigheten ska återgå till en nivå så att du kan återhydrera. [Det] låter inte praktiskt. "

    Men Miller utesluter inte möjligheten. "Rymdresor och självkörande bilar var inte praktiska när jag föddes, "konstaterar han.

    Nu är det intressant

    Enligt DARPA:s pressmeddelande biostas kan också användas för att bevara blodprodukter, droger och andra lättfördärvliga medicinska föremål.

    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com