Quando un membro del Servizio subisce una lesione traumatica o un'infezione acuta, il tempo che intercorre tra l'evento e il primo trattamento medico è solitamente il singolo fattore più significativo nel determinare l'esito tra salvare una vita o meno. I primi soccorritori devono agire il più rapidamente possibile, prima per garantire la sopravvivenza del paziente e poi per prevenire l'invalidità permanente. Il Dipartimento della Difesa fa riferimento a questa critica, finestra temporale iniziale come "ora d'oro, "ma in molti casi l'opportunità di intervenire con successo può durare molto meno di sessanta minuti, ecco perché l'esercito investe così pesantemente nel trasferire le vittime il più rapidamente possibile dal campo di battaglia a strutture mediche adeguate. Però, a causa delle realtà del combattimento, ci sono spesso limiti rigidi alla disponibilità di trasporti e cure mediche rapide.

DARPA ha creato il programma Biostasis per sviluppare nuove possibilità per estendere l'ora d'oro, non migliorando la logistica o la cura del campo di battaglia, ma andando dietro al tempo stesso, almeno come lo gestisce il corpo. La biostasi tenterà di affrontare direttamente la necessità di ulteriore tempo nei sistemi biologici in funzionamento continuo di fronte a catastrofici, eventi pericolosi per la vita. Il programma sfrutterà la biologia molecolare per sviluppare nuovi modi di controllare la velocità con cui operano i sistemi viventi, e quindi estendere la finestra di tempo a seguito di un evento dannoso prima che un sistema collassi. Essenzialmente, il concetto mira a rallentare la vita per salvare la vita.

"A livello molecolare, la vita è un insieme di continue reazioni biochimiche, e una caratteristica distintiva di queste reazioni è che hanno bisogno di un catalizzatore per verificarsi, " disse Tristan McClure-Begley, il responsabile del programma Biostasis. "All'interno di una cella, questi catalizzatori si presentano sotto forma di proteine ​​e grandi macchine molecolari che trasformano l'energia chimica e cinetica in processi biologici. Il nostro obiettivo con Biostasis è controllare quelle macchine molecolari e farle rallentare tutte all'incirca alla stessa velocità in modo da poter rallentare l'intero sistema con grazia ed evitare conseguenze negative quando l'intervento viene invertito o svanisce".

Il programma perseguirà vari approcci per rallentare i processi biochimici nelle cellule viventi. Idealmente, questi approcci passeranno da semplici trattamenti biologici come gli anticorpi a trattamenti più olistici applicabili a cellule e tessuti interi, alla fine scalando fino al livello di un organismo completo. Approcci di successo soddisferanno le condizioni che il sistema sia rallentato in tutte le funzioni biologiche misurabili e che lo faccia con un danno minimo ai processi cellulari quando il sistema si ripristina e riprende la velocità normale.

"I nostri trattamenti devono colpire ogni processo cellulare quasi alla stessa velocità, e con la stessa potenza ed efficacia, " McClure-Begley ha detto. "Non possiamo concentrare i trattamenti per interrompere solo un sottoinsieme di processi critici noti".

Per esempio, la respirazione cellulare è fondamentale per molti processi cellulari, ma quegli altri processi non si arrestano in tandem se la respirazione è bloccata. Le risposte disadattive di un tale intervento alla fine ucciderebbero la cellula.

Anziché, DARPA è alla ricerca di approcci biochimici che controllino l'energia cellulare a livello proteico. Le proteine ​​sono i cavalli di battaglia delle funzioni cellulari, e la natura offre diversi esempi di organismi che utilizzano le proteine ​​per aiutarli a sopravvivere a condizioni ambientali estreme. Creature come i tardigradi e le rane di legno mostrano una capacità nota come "criptobiosi, "uno stato in cui tutti i processi metabolici sembrano essersi fermati, eppure la vita persiste. Nel caso dei tardigradi, invertebrati microscopici comunemente noti come "orsi d'acqua", possono sopravvivere al congelamento, disidratazione quasi totale, e radiazioni estreme. rane di legno, nel frattempo, può sopravvivere congelato completamente solido per giorni e giorni. E mentre i meccanismi molecolari specifici coinvolti in questi animali sono molto diversi, condividono un comune concetto biochimico:stabilizzano selettivamente il loro macchinario intracellulare.

"La natura è fonte di ispirazione, "Ha detto McClure-Begley. "Se riusciamo a trovare il modo migliore per rafforzare altri sistemi biologici e renderli meno inclini a entrare in una spirale discendente incontrollata dopo essere stati danneggiati, allora avremo fatto un'aggiunta significativa alla cassetta degli attrezzi della biologia."

La biostasi è inizialmente finalizzata a generare prove di concetto, tecnologie da banco e testare la loro applicazione in semplici sistemi viventi per la convalida sperimentale. Per supportare l'eventuale passaggio ai pazienti, La DARPA lavorerà con le agenzie sanitarie e di regolamentazione federali man mano che il programma avanza per sviluppare un percorso per potenziali, futuro uso medico umano. Entro la fine del quinquennio, il programma di ricerca fondamentale DARPA spera di avere più strumenti per ridurre il rischio di danni permanenti o morte a seguito di lesioni o infezioni acute.

Tecnologie di biostasi simili potrebbero anche prolungare la durata di conservazione dei prodotti sanguigni, reagenti biologici, e farmaci riducendo i tempi di reazione. La ricerca iniziale del programma mira a identificare approcci che possono essere testati in sistemi biologici semplici come complessi enzimatici o linee cellulari. Se questo aspetto del programma ha successo, queste tecnologie aiuterebbero a ridurre l'onere logistico del Dipartimento della Difesa per il trasporto di prodotti biologici sul campo.