Die US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ist dafür bekannt, wissenschaftliche Forschung auf hohem Niveau im Bereich fortschrittlicher Militärtechnologien durchzuführen. Die Direktion richtet ihre Aufmerksamkeit jedoch zunehmend auf den wichtigsten, aber manchmal unterschätzten Bereich – die medizinische Betreuung des Personals.
Die Arbeit der DARPA auf dem Gebiet der Militärmedizin wird größtenteils unter Beteiligung der neuesten Komponente in ihrer Gesamtstruktur - des Biological Technologies Office (WTO) - durchgeführt. Wie sein Direktor Brad Ringeisen feststellte, "arbeitet unser Büro an einer Vielzahl von Aufgaben, die in drei große Kategorien eingeteilt werden können." Zum einen sind es die Neurowissenschaften, zum Beispiel die Nutzung von Gehirnsignalen für den Betrieb von Gliedmaßenprothesen. Der zweite Bereich ist die Gentechnik oder die synthetische Biologie. Der dritte Forschungsbereich konzentriert sich auf Technologien, die Infektionskrankheiten überholen können und ist ein Schwerpunkt der Forschung für DARPA.
Laut Colonel Mat Hepburn, Leiter mehrerer Programme bei der WTO, gibt es eine Reihe von Gründen, die den Kampf gegen Infektionskrankheiten in den Vordergrund rücken. Beispielsweise könnten das US-Militär oder seine Verbündeten eingesetzt werden, um einer Region oder einem Land zu helfen, die von einer bestimmten Pandemie wie Ebola betroffen sind. "Wir sind eine weltweit einsetzbare Militärmacht und werden unsere Leute in die Gebiete schicken, die wir vor Krankheiten schützen müssen."
Die Entwicklung von Technologien und Behandlungsmethoden zur Verhinderung von Infektionsausbrüchen kann auch die nationale Sicherheit verbessern. Beispielsweise können für das Militär entwickelte Therapien zur Vorbeugung oder Behandlung schwerer ziviler Pandemien eingesetzt werden. All dies gilt jedoch auch auf niedrigeren Ebenen, bis hin zu einer einzelnen Person.
„Ein einfaches, aber äußerst aufschlussreiches Beispiel ist die Grippe auf einem Schiff“, erklärte Hepburn. "Infiziertes Personal ist weniger effizient und dies kann die Leistung der gesamten Aufgabe beeinträchtigen." Als weiteres Beispiel nannte Hepburn die Gefahr, dass sich ein Mitglied der Gruppe an Malaria oder Dengue erkrankt, „was an den Orten, an denen wir arbeiten, recht häufig vorkommt. Es könnte natürlich tatsächlich die gesamte Mission ruinieren, wenn man nicht an eine medizinische Evakuierung und Vorsichtsmaßnahmen für diese Person denkt."
Wie Hepburn feststellte, gibt es zwei große Kategorien, wenn es um den Umgang mit Infektionskrankheiten geht. Erstens ist es die Diagnostik: um herauszufinden, ob eine Person krank ist oder nicht. Zweitens, was ist zu tun, wenn jemand krank ist, dh eine Behandlung oder Gegenmaßnahmen wie einen Impfstoff zu entwickeln.
Das Hauptaugenmerk von DARPA liegt jedoch weiterhin auf der Vorhersage, ob ein gesund aussehender Mensch krank wird. Zudem will die FDA nicht nur die Wahrscheinlichkeit wissen, dass der Patient erkranken könnte, sondern auch, ob er ansteckend ist oder nicht. „Wird er ein Infektionsverteiler werden? Werden wir in der Lage sein, einen Ausbruch in einer bestimmten Gemeinde zu unterdrücken?
Hepburn sprach auch über das Prometheus-Programm. Laut DARPA besteht ihr Ziel darin, nach "einem Satz biologischer Signale bei einer neu infizierten Person zu suchen, die innerhalb von 24 Stunden anzeigen können, ob diese Person ansteckend wird", was eine frühzeitige Behandlung und Maßnahmen ermöglicht, um die Übertragung der Krankheit auf andere zu verhindern.
Das Prometheus-Programm konzentriert sich derzeit auf akute Atemwegserkrankungen, die für den Machbarkeitsnachweis ausgewählt werden, obwohl die Technologie möglicherweise auf andere Infektionskrankheiten anwendbar ist.
„Angenommen, wir haben 10 Infizierte, wir könnten sie testen und sagen, dass diese drei Personen die ansteckendsten sind und Träger der Krankheit werden. Wir werden diese Menschen dann behandeln, um die Ausbreitung der Infektion zu verhindern“, erklärte Hepburn.
Ziel des Prometheus-Projekts ist es, „Biomarker“zu schaffen, die die Krankheitsanfälligkeit und die potenzielle Infektiosität eines Menschen anzeigen. „Diese Markierungen sind schwer zu erstellen“, sagte Hepburn. „Eine weitere Herausforderung besteht darin, diese Markierungen im Feld und am Point-of-Care zu lesen. Es kann notwendig sein, ein batteriebetriebenes Gerät zu entwickeln, das diese Aufgabe erfüllen kann."
„Ich denke, ihr militärischer Einsatz ist ziemlich offensichtlich“, fuhr Hepburn fort. - Stellen Sie sich eine Kaserne oder ein Schiff oder ein U-Boot vor. Die Möglichkeit, unter diesen beengten Bedingungen zu erkennen, wer krank wird und einen Ausbruch zu stoppen, wäre für unser Militär äußerst vorteilhaft.
Im Bereich Prävention leistet DARPA einen großen Beitrag zur Vorbeugung von Krankheiten. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung sogenannter „fast-sofortiger“Lösungen zur Neutralisierung eines Infektionsausbruchs, die viel schneller wirken als der herkömmliche Impfstoff.
„Wenn ich Ihnen den Impfstoff gebe, kann es innerhalb von sechs Monaten zwei oder drei Dosen dauern, bis Sie die erforderliche Immunität erreicht haben“, sagte Hepburn.
In diesem Zusammenhang hat die DARPA mit der Arbeit an einem neuen Programm namens Pandemiepräventionsplattform (Platform zur Pandemieprävention) begonnen, das darauf abzielt, eine „fast sofortige“Lösung zu entwickeln, die Impfstoffe ergänzen kann. Der Impfstoff wirkt, indem er den Körper zur Produktion von Antikörpern zwingt, und wenn diese in ausreichender Menge im Blut zirkulieren, ist die Person vor einer bestimmten Infektionskrankheit geschützt. DARPA beabsichtigt, diesen Prozess durch die Umsetzung des P3-Programms drastisch zu beschleunigen.
„Was wäre, wenn wir einfach Antikörper geben könnten, die Infektionen bekämpfen oder Sie schützen? In der Tat, wenn eine Person nur die richtigen Antikörper injizieren könnte, wäre sie sofort geschützt, bemerkte Hepburn. „Das Problem ist, dass es Monate und Jahre dauert, um in einer Fabrik genug von diesen Antikörpern zu bekommen. Das ist ein komplexer und kostspieliger Prozess."
Anstelle des traditionellen Prozesses, Antikörper herzustellen und in eine menschliche Vene zu injizieren, arbeitet DARPA daran, eine injizierbare Injektion herzustellen, die DNA und RNA für die Antikörper enthält, damit der Körper die erforderlichen Antikörper selbst herstellen kann. Wenn der genetische Code in den Körper injiziert wird, "haben Sie innerhalb von 72 Stunden bereits genügend Antikörper, um Sie zu schützen." Hepburn glaubt, dass dies innerhalb von vier Jahren, bis zum Ende des P3-Programms, erreicht werden kann.
Ringeisen leitet ein weiteres Präventionsprogramm, Mikrophysiologische Systeme oder Organe auf einem Chip, das künstliche Modelle verschiedener Systeme im menschlichen Körper auf Inkjet-Chips oder -Chips erstellt. Sie können vielfältig eingesetzt werden, beispielsweise zum Testen von Impfstoffen oder zur Verabreichung eines biologischen Krankheitserregers. Das Ziel ist ambitioniert - die Prozesse des menschlichen Körpers in einer Laborumgebung zu simulieren.
„Die Bedeutung davon ist enorm“, fügte Ringeisen hinzu. "Sie können buchstäblich Tausende von Medikamentenkandidaten auf Wirksamkeit und Toxizität testen, ohne die derzeit mühsamen und teuren Prozesse durchlaufen zu müssen."
Das aktuelle Entwicklungsmodell umfasst mehrere sehr teure Verfahren, einschließlich Tier- und klinischer Studien. Tierversuche sind sehr teuer und spiegeln die Auswirkungen eines Medikaments oder Impfstoffs auf den menschlichen Körper nicht immer genau wider. Klinische Studien sind noch teurer und die allermeisten Tests scheitern.
„Für das Verteidigungsministerium ist die Arbeit noch schwieriger, da viele der erforderlichen medizinischen Schutzmaßnahmen auf die Bekämpfung biologischer und chemischer Stoffe ausgerichtet sind“, fügte er hinzu. "Man kann nicht eine Gruppe von Leuten nehmen und sie auf Milzbrand oder Ebola testen."
Die Organs-on-a-Chip-Technologie revolutioniert die Medikamentenentwicklung für das Militär und die Zivilbevölkerung. Das Projekt, das von Teams der Harvard University und des MIT geleitet wird, steht derzeit kurz vor dem Abschluss.
Ringeisen wies auch auf das Elect-Rx-Programm (Electrical Prescriptions) hin, das darauf abzielt, Technologien zu entwickeln, die das periphere Nervensystem mit seiner Fähigkeit, sich schnell und effektiv selbst zu heilen, künstlich stimulieren könnten.
„Dadurch wird das Immunsystem gestärkt, der Körper wird widerstandsfähiger gegen Infektionen oder entzündliche Erkrankungen“, erklärt Ringeisen.
Hepburn glaubt, dass die Militärmedizin in Zukunft "die Krankheit im Frühstadium viel besser vorhersagen kann, und dann nur noch entsprechende Maßnahmen in einer spezialisierten Einrichtung treffen müssen".
„Alles ist wie eine vorbeugende Wartung Ihres Autos. Der darin befindliche Sensor signalisiert beispielsweise, dass der Motor ausfallen könnte oder Öl nachgefüllt werden muss. Das gleiche wollen wir mit dem menschlichen Körper machen."
Im Körper können diese Sensoren mit anderen Technologien kombiniert werden, um automatisch die erforderliche Aktion einzuleiten, wie beispielsweise die Überwachung des Glukosespiegels eines Diabetikers. „Wir haben es noch nicht erreicht, aber in 10 Jahren wird es zur gemeinsamen Realität.“
Die Militärmedizin – insbesondere mit dem Fokus auf Therapien und Präventivmaßnahmen – kann in vielen anderen Bereichen echte Vorteile bringen. Es ist klar, dass der Schutz des Personals vor Ansteckung Priorität hat, aber auch die Verhinderung solcher Ausbrüche in größerem Umfang, wie zum Beispiel der Umgang mit Pandemien, hat direkte Auswirkungen auf das Sicherheitsniveau. Als Konsequenz muss die Militärmedizin nicht nur den Bedürfnissen des einzelnen Soldaten, nicht nur der Armee, sondern der Gesellschaft insgesamt gerecht werden.
