Quando um membro do serviço sofre uma lesão traumática ou infecção aguda, o tempo desde o evento até o primeiro tratamento médico é geralmente o fator mais significativo na determinação do resultado entre salvar uma vida ou não. Os socorristas devem agir o mais rápido possível, primeiro para garantir a sobrevivência absoluta do paciente e, em seguida, para prevenir a incapacidade permanente. O Departamento de Defesa se refere a esta crítica, janela inicial de tempo como a "hora de ouro, "mas, em muitos casos, a oportunidade de intervir com sucesso pode se estender por muito menos do que sessenta minutos, é por isso que os militares investem tanto em mover as vítimas o mais rápido possível do campo de batalha para instalações médicas adequadas. Contudo, devido às realidades do combate, muitas vezes há limites rígidos para a disponibilidade de transporte e cuidados médicos rápidos.

A DARPA criou o programa Biostasis para desenvolver novas possibilidades de estender a hora de ouro, não melhorando a logística ou cuidados no campo de batalha, mas indo atrás do próprio tempo, pelo menos como o corpo o administra. A biostase tentará abordar diretamente a necessidade de tempo adicional em sistemas biológicos em operação contínua diante de catástrofes catastróficas, eventos com risco de vida. O programa vai alavancar a biologia molecular para desenvolver novas maneiras de controlar a velocidade com que os sistemas vivos operam, e assim estender a janela de tempo após um evento prejudicial antes que um sistema entre em colapso. Essencialmente, o conceito visa desacelerar a vida para salvá-la.

"No nível molecular, a vida é um conjunto de reações bioquímicas contínuas, e uma característica definidora dessas reações é que elas precisam de um catalisador para ocorrer, "disse Tristan McClure-Begley, o gerente do programa Biostasis. "Dentro de uma célula, esses catalisadores vêm na forma de proteínas e grandes máquinas moleculares que transformam a energia química e cinética em processos biológicos. Nosso objetivo com o Biostasis é controlar essas máquinas moleculares e fazer com que reduzam a velocidade de seu funcionamento aproximadamente na mesma taxa, de modo que possamos desacelerar todo o sistema com elegância e evitar consequências adversas quando a intervenção for revertida ou desaparecer. "

O programa buscará várias abordagens para desacelerar os processos bioquímicos em células vivas. Idealmente, essas abordagens vão desde tratamentos biológicos simples, como anticorpos, até tratamentos mais holísticos aplicáveis ​​a células e tecidos inteiros, eventualmente escalando todo o caminho até o nível de um organismo completo. Abordagens bem-sucedidas atenderão às condições de que o sistema seja desacelerado em todas as funções biológicas mensuráveis ​​e que o faça com o mínimo de dano aos processos celulares quando o sistema reverter e retomar a velocidade normal.

"Nossos tratamentos precisam atingir todos os processos celulares quase na mesma taxa, e com a mesma potência e eficácia, "McClure-Begley disse." Não podemos focar os tratamentos para interromper apenas um subconjunto de processos críticos conhecidos. "

Por exemplo, a respiração celular é crítica para muitos processos celulares, mas esses outros processos não desligam em conjunto se a respiração for bloqueada. As respostas desadaptativas de tal intervenção acabariam matando a célula.

Em vez de, A DARPA está procurando abordagens bioquímicas que controlem a energia celular no nível de proteína. As proteínas são os burros de carga das funções celulares, e a natureza oferece vários exemplos de organismos que usam proteínas para ajudá-los a sobreviver a condições ambientais extremas. Criaturas como tardígrados e sapos-da-madeira exibem uma capacidade conhecida como "criptobiose, "um estado em que todos os processos metabólicos parecem ter parado, no entanto, a vida persiste. No caso dos tardígrados - invertebrados microscópicos coloquialmente conhecidos como "ursos d'água" - eles podem sobreviver ao congelamento, quase desidratação total, e radiação extrema. Rãs de madeira, Enquanto isso, pode sobreviver sendo congelado completamente sólido por dias a fio. E embora os mecanismos moleculares específicos envolvidos nesses animais sejam muito diferentes, eles compartilham um conceito bioquímico comum:eles seletivamente estabilizam seu maquinário intracelular.

"A natureza é uma fonte de inspiração, "McClure-Begley disse." Se pudermos descobrir as melhores maneiras de apoiar outros sistemas biológicos e torná-los menos propensos a entrar em uma espiral descendente descontrolada após serem danificados, então teremos feito um acréscimo significativo à caixa de ferramentas de biologia. "

Biostasis tem como objetivo inicial gerar uma prova de conceito, tecnologias de bancada e teste de sua aplicação em sistemas vivos simples para validação experimental. Para apoiar a eventual transição para os pacientes, A DARPA trabalhará com agências regulatórias e de saúde federais à medida que o programa avança para desenvolver um caminho para o potencial, futuro uso médico humano. Ao final do quinquênio, O programa de pesquisa fundamental DARPA espera ter várias ferramentas para reduzir o risco de danos permanentes ou morte após lesão aguda ou infecção.

Tecnologias semelhantes de biostase também podem estender a vida útil de produtos sangüíneos, reagentes biológicos, e drogas, reduzindo os tempos de reação. A pesquisa inicial do programa visa identificar abordagens que podem ser testadas em sistemas biológicos simples, como complexos enzimáticos ou linhas de células. Se este aspecto do programa for bem-sucedido, essas tecnologias ajudariam a reduzir a carga logística do Departamento de Defesa de transportar produtos biológicos para o campo.