El proyecto recibe un contrato de DARPA por un valor de hasta $ 33 millones durante cuatro años y medio
Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Northwestern ha firmado un acuerdo de cooperación con la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) para desarrollar un dispositivo inalámbrico totalmente implantable que controlará el reloj circadiano del cuerpo, reduciendo a la mitad el tiempo que lleva recuperarse de la interrupción del sueño. ciclos de vigilia.
La primera fase del programa altamente interdisciplinario se centrará en el desarrollo del implante. La segunda fase, supeditada a la primera, validará el dispositivo. Si se cumple ese hito, los investigadores probarán el dispositivo en ensayos con humanos, como parte de la tercera fase. La financiación total corresponde a 33 millones de dólares durante cuatro años y medio.
Apodado como la "farmacia viviente", el dispositivo podría ser una herramienta poderosa para el personal militar, que viaja con frecuencia a través de múltiples zonas horarias, y para los trabajadores por turnos, incluidos los socorristas, que vacilan entre turnos diurnos y nocturnos.
Llamado NTRAIN (Normalizing Timing of Rhythms Across Internal Networks of Circadian Clocks), el proyecto es parte del programa Herramienta avanzada de aclimatación y protección para la preparación ambiental (ADAPTER), el nuevo programa de DARPA para ayudar a abordar los desafíos de los viajes, incluidos el desfase horario, la fatiga y problemas gastrointestinales. La investigación del reloj circadiano será dirigida por expertos en sueño del Centro de Biología Circadiana y del Sueño de Northwestern (CSCB). Los biólogos sintéticos de la Universidad de Rice liderarán los esfuerzos de ingeniería celular. Y los ingenieros de Northwestern se unirán a investigadores de las universidades Rice y Carnegie Mellon y Blackrock Microsystems para desarrollar componentes bioelectrónicos.
Al combinar la biología sintética con la bioelectrónica, el equipo diseñará células para que produzcan los mismos péptidos que produce el cuerpo para regular los ciclos del sueño, ajustando con precisión el tiempo y la dosis con controles bioelectrónicos. Cuando las células modificadas se exponen a la luz, generarán terapias peptídicas dosificadas con precisión.
“Este sistema de control nos permite administrar un péptido de interés a pedido, directamente en el torrente sanguíneo”, dijo Jonathan Rivnay de Northwestern, investigador principal del proyecto. “No es necesario llevar medicamentos, no es necesario inyectar terapias y, dependiendo de cuánto tiempo podamos hacer que dure el dispositivo, no es necesario volver a llenar el dispositivo. Es como una farmacia implantable en un chip que nunca se agota”.
Rivnay es profesor asistente de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. Otros miembros de Northwestern del equipo interdisciplinario son: los profesores Fred W. Turek, Martha Hotz Vitaterna, Josiah Hester, Guillermo Ameer, Peng Jiang y Phyllis C. Zee, en representación de Weinberg College of Arts and Sciences, McCormick y Feinberg School of Medicine.
Es como una farmacia implantable en un chip que nunca se agota. No es necesario llevar medicamentos, no es necesario inyectar productos terapéuticos y, dependiendo de cuánto tiempo podamos hacer que dure el dispositivo, no es necesario volver a llenar el dispositivo”.
Jonathan Rivnay
ingeniero biomédico
Más allá de controlar los ritmos circadianos, los investigadores creen que esta tecnología podría modificarse para lanzar otros tipos de terapias con tiempos y dosis precisos para tratar potencialmente el dolor y la enfermedad. El programa DARPA también ayudará a los investigadores a comprender mejor los ciclos de sueño/vigilia en general.
“Los experimentos llevados a cabo en estos estudios permitirán nuevos conocimientos sobre cómo se mantiene la organización circadiana interna”, dijo Turek, quien codirige el equipo del sueño con Vitaterna. "Estas ideas conducirán a nuevos enfoques terapéuticos para los trastornos del sueño, así como para muchos otros trastornos fisiológicos y mentales, incluidos los asociados con el envejecimiento, donde a menudo hay una ruptura espontánea en la organización temporal".
Los miembros de otras instituciones incluyen a Doug Weber, Tzahi Cohen-Karni, Darcy Griffin, Carl Olson y Matt Smith en CMU; Karrie Fitzpatrick de la Universidad de Minnesota; Omid Veiseh, Jacob Robinson, Isaac Hilton, Kaiyuan Yang y Caleb Kemere de la Universidad Rice; Florian Solzbacher de la Universidad de Utah; y Rob Franklin de Blackrock Microsystems.
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