Een gewonde soldaat wordt van het slagveld gehaald tijdens de White Stork 3 Operation in Afghanistan in 2011. Het eerste uur na een verwonding is het meest kritieke moment om levens te redden. Jose Nicolas/Getty Images

Als je gefascineerd bent door de eigenaardigheden van de natuur, je weet misschien al over tardigrades, een stam die meer dan 1 omvat 200 soorten achtpotige wezens die doorgaans niet groter zijn dan 0,5 millimeter lang. Zoals dit Smithsonian-artikel uit 2012 beschrijft, de aanspraak op roem van de tardigrade is het vermogen van sommige tardigrade-soorten om te overleven, zelfs in ongelooflijk barre, extreme omgevingen, van kokende bronnen tot de ijzige toppen van bergen in de Himalaya. In een experiment, tardigrades - zonder kleine astronautenpakken om hen te beschermen - overleefden zelfs het vacuüm van de ruimte, met zijn extreme kou en hoge stralingsniveaus.

Hoe de minuscule dieren dat doen is nog verbazingwekkender. Sommige soorten hebben het vermogen om verschillende vormen en verschillende graden van cryptobiose te bereiken, een toestand waarin de metabolische activiteit van een organisme in wezen tot stilstand komt wanneer de levensomstandigheden vijandig zijn. Het is bekend dat ze op die manier al jaren overleven.

Cryptobiose is het soort extreme overlevingstruc dat het Pentagon graag zou willen dupliceren om te voorkomen dat ernstig gewonde soldaten sterven voordat ze naar een ziekenhuis kunnen worden vervoerd. Daarom heeft het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), de onderzoeksafdeling van het leger, heeft onlangs het Biostasis-programma opgezet, een wetenschappelijke poging om moleculaire biologie te gebruiken om het zogenaamde "gouden uur" van overleving op het slagveld na een traumatisch letsel te verlengen.

Zoals DARPA opmerkte in een persbericht:"In wezen, het concept is bedoeld om het leven te vertragen om het leven te redden."

Het draait allemaal om cryptobiologie

DARPA Biostasis-programmamanager Tristan McClure-Begley legt in een e-mail uit:"De focus voor Biostasis is om onze kennis te vergroten over hoe we het beste kunnen ingrijpen in moleculaire processen als ze mislopen na stress of letsel om de gezondheid van het systeem te behouden, en onze motivatie om dit te doen is om de tijd die beschikbaar is voor de behandeling van ziek of gewond militair personeel te verlengen.

"We gebruikten de wetenschap van cryptobiologie - waarvan tardigrades een van de meest uitstekende en extreme voorbeelden zijn - als een reeks biologische principes om de doelen te bepalen, domein, en potentiële technologische benaderingen van het Biostasis-programma. We hebben gekeken naar wat er bekend was over hoeveel verschillende cryptobiotische organismen kunnen doen wat ze doen op moleculair niveau, gevraagd 'wat is een verbindende factor of een gemeenschappelijk kernprincipe?', en keek toen naar wat baanbrekend was op het gebied van moleculaire farmacologie, materiaal chemie, peptide chemie, enzovoort en probeerden benaderingen voor te stellen die die kernmechanismen zouden kunnen nabootsen als ze in cellen werden geïntroduceerd als chemische biologische therapieën, ", zegt McClure-Begley.

In een studie gepubliceerd op 16 maart, 2017 nummer van het wetenschappelijke tijdschrift Cell, onderzoekers concludeerden dat het vermogen van tardigrades om op de biologische pauzeknop te drukken afkomstig is van genen die op stress reagerende eiwitten controleren, tardigrade-specifieke intrinsiek ongeordende eiwitten (TDP's) genoemd. Zoals dit New Scientist-artikel uitlegt, wanneer het dier zich in een gevaarlijke situatie bevindt, de TDP's veranderen van hun gebruikelijke geleiachtige consistentie in een glasachtige stijfheid. Dat vermindert op zijn beurt de flexibiliteit van de cellen en beschermt ze tegen beschadiging.

Maar het is niet duidelijk hoe dat proces kan worden gerepliceerd in het menselijk lichaam, vooral omdat DARPA alle technieken uitsluit die het menselijk genoom zouden moeten veranderen. "Het kan zijn dat peptidetherapieën gebaseerd op de principes van hoe die intracellulaire tardigrade stressgevoelige eiwitten werken, uiteindelijk een succesvolle benadering worden, " McClure-Begley legt uit. "Maar een waarschuwing die we in de aankondiging van het Biostasis-programma vermelden, is dat alle interventies passief op het systeem moeten worden toegepast om effect te hebben."

In plaats daarvan, het bureau hoopt met een medicijn te komen dat kan worden toegediend om een ​​soortgelijk effect te hebben. Ervan uitgaande dat dat mogelijk is, een ander probleem is hoe je een gewonde soldaat in schijndood veilig uit die staat kunt brengen. Het kan zijn dat het biostasegeneesmiddel een tijdelijk effect heeft dat uiteindelijk verdwijnt, of dat het kan worden tegengegaan door een ander medicijn.

"Bijvoorbeeld, je neemt niet één keer aspirine en dan nooit meer, " zegt McClure-Begley. "De effecten nemen af ​​naarmate het medicijn wordt gemetaboliseerd en uit het systeem wordt verdund. Andere effecten van medicijnen kunnen worden teruggedraaid door het toedienen van specifieke antagoniserende verbindingen of aanvullende interventies."

Dit alles kan vele jaren onderzoek vergen. Het DARPA Biostasis-programma heeft onlangs externe bedrijven en onderzoekers uitgenodigd om subsidies aan te vragen, in de hoop mogelijke technologieën te genereren die aan uitgebreide tests zouden worden onderworpen.

William R. Miller, directeur van onderzoek in de biologieafdeling van Baker University in Kansas en een expert op het gebied van tardigrades, zegt in een e-mail dat het een uitdaging zou zijn om de overlevingsmethode van de dieren te dupliceren, vanwege de grootte van de mens en de grotere complexiteit. Het is moeilijk om je een persoon voor te stellen, bijvoorbeeld, het nabootsen van het vermogen van tardigrades om deel te nemen aan anhydrobiose - een soort cryptobiose waarbij het dier het vocht uit zijn lichaam verwijdert. "Stel je voor dat je door een hal loopt, droog aanvoelen - en onmiddellijk verschrompelen tot een knapperige bal van stof - zeg ongeveer 10 pond (4,5 kilogram) stof - in het midden van de gang, en dan wachten tot de luchtvochtigheid weer op een niveau is, zodat je kunt rehydrateren. [Dat] klinkt niet praktisch."

Maar Miller sluit de mogelijkheid niet uit. "Ruimtereizen en zelfrijdende auto's waren niet praktisch toen ik werd geboren, " merkt hij op.

Dat is nu interessant

Volgens het persbericht van DARPA, biostase kan ook worden gebruikt om bloedproducten te bewaren, medicijnen en andere bederfelijke medische artikelen.