По прогнозам международных экспертов, прорывными отраслями VI технологического уклада, вероятно, станут биотехнологии, нанотехнологии, робототехника, новая медицина, новое природопользование. Концепцией долгосрочного социально-экономического развития России до 2020 г. биотехнология отнесена к приоритетным направлениям развития инновационной экономики в Российской Федерации.
Черешнев В.А.,
академик РАН, директор Института иммунологии и физиологии УрО РАН, председатель Комитета Государственной Думы по науке и наукоемким технологиям
Сегодня биотехнология (в комплексе с фармацевтикой) занимает третье место среди ведущих секторов мировой экономики, уступая только банковскому и нефтегазовому секторам.
В мире наблюдается бум биотехнологий в последние 10-15 лет
США, Евросоюз, Япония, а также Китай и Индия разработали биотехнологические долгосрочные стратегии. Доля РФ в мировом объеме биотехнологической продукции в настоящее время составляет менее 0,2%. По уровню развития биоиндустрии Россия занимает 70-е место в мире из 168 стран. Для сравнения: доля США сегодня достигает 42%, ЕС – 22%, Китая – 10%, Индии – 2%.
Понятно, что разработка инновационного продукта в сфере биотехнологий невозможна без фундаментальных исследований. Именно поэтому в передовых странах мира на один из самых наукоемких сегментов биотехнологий – биомедицину – расходуется около 50% всех отпускаемых на науку средств. Это объяснимо высокой наукоемкостью и эффективностью биотехнологического ресурса. У нас это далеко не так. И учитывая мировой опыт, необходимо менять пропорции. В последние годы российскими учеными получены многочисленные научные результаты мирового уровня в биомедицине - в таких центральных областях современной науки, как регуляция генов, контроль синтеза белка, протеомика, стволовые клетки и других.
Эти фундаментальные исследования стали основой разработки к клиническим испытаниям инновационных технологий диагностики и терапии основных социально значимых болезней: злокачественных опухолей, болезней нервной системы, последствий инсультов, вирусных заболеваний, включая СПИД, инфекционных болезней, в частности туберкулеза и других. Благодаря геномным технологиям удалось разработать подходы к пренатальной диагностике паталогий, связанных с мутациями в одном гене, разработать генодиагностику 150 наследственных заболеваний.
На основе нанотехнологий налажено производство фуллеренов, фосфолипидных наночастиц, служащих для адресной доставки цитостатиков к опухолям (отечественный гепатопротектор «Фосфоглив»).
Исходя из этого определены важнейшие стратегические направления биомедицины:
- ранняя диагностика заболеваний, в том числе выявление наследственной предрасположенности к «обычным» болезням;
- определение индивидуальных генетически обусловленных особенностей реакций организма на лекарственные вещества (фармакогеномика);
- разработка методов лечения наследственных болезней;
- методы диагностики инфекционных и неинфекционных заболеваний (в частности с помощью т.н. биочипов);
- многократное ускорение разработки новых лекарственных средств за счет компьютерного моделирования, автоматизированного скрининга потенциальных препаратов, применения в преклинических испытаниях кандидатных веществ клеточных структур вместо лабораторных животных;
- создание принципиально новых лекарственных препаратов носнове антител, генотерапии, в том числе с помощью коротких интерферирующих РНК и других достижений в области молекулярной биологии и нанотехнологий;
- применение методов генной инженерии, в частности для получения человеческих белков с помощью трансгенных микроорганизмов, растений и животных;
- клеточная терапия, тканевая инженерия, разработка методов выращивания органов для трансплантации.
Стартовые позиции Российской Федерации, обусловленные уровнем ее научных достижений и уровнем науки, в целом экспертами оцениваются как высокие
Россия обладает всеми предпосылками и потенциалом (наличие биоресурсов и энергоресурсов, пресной воды, научных школ, квалифицированных кадров и т.д.), чтобы войти в число мировых лидеров в области биотехнологии. Поэтому необходимо разработать механизмы реализации стратегии развития биотехнологий, фармацевтической индустрии и медицинской промышленности в стране. Требуют решения вопросы развития материально-технической базы и инфраструктуры, государственного финансирования, подготовки и социально-экономической поддержки кадров. Это и есть — задача проекта «Сколково». Но очевидно, что отбор научных системообразующих проектов, способных качественно изменить ту или иную технологию, может быть осуществлен путем проведения объективной независимой экспертизы.
Возвращаясь на несколько лет назад, нужно отметить, что еще в 2004 году была разработана Национальная программа «Развитие биотехнологий в Российской Федерации на 2006-2015 гг.». Ее цель – развертывание работ в области теоретической и практической биотехнологии в России на базе современных инновационных подходов для производства импортозамещающей отечественной биотехнологической продукции. Задачи программы:
- формирование и реализация национальных приоритетных проектов в биотехнологии;
- разработка теории и методологии фундаментальной биотехнологии;
- внедрение новейших достижений в сфере геномики, биоинформатики, нанотехнологий в соответствии с наиболее важными приоритетами (генетический паспорт, биочипы и др.);
- создание современных образовательных программ и системы подготовки кадров в области биотехнологий;
- реализация целевых практических проектов по медицинской, сельскохозяйственной, пищевой, экологической, промышленной биотехнологии и других направлений с целью обеспечения населения отечественной биотехнологической продукцией;
- создание действенной правовой, экономической, информационной и организационной базы для развития биотехнологий.
Разработка противоопухолевых лекарственных средств является приоритетным направлением биотехнологических исследований
Около 60% препаратов из общего количества разрабатываемых биотехнологических средств предназначено для лечения рака или заболеваний, связанных с ним. Это в первую очередь интерфероны, интерлейкины, конъюгаты моноклональных антител, фактор некроза опухолей и различные колониестимулирующие факторы, 18 генно-инженерных препаратов, находящихся в разных стадиях клинического изучения, являются потенциальными средствами для лечения СПИДа и заболеваний, связанных с ВИЧ. Еще одной ведущей группой среди разрабатываемых биотехнологических продуктов являются вакцины. В настоящее время в США на различных стадиях разработки находится 14 генно-инженерных вакцин, предназначенных для борьбы со СПИДом, гепатитами, малярией, герпесом, различными опухолевыми заболеваниями и др.
На третьем месте среди наиболее активно разрабатываемых генно-инженерных продуктов – интерлейкины. В США на различных стадиях разработки находится 16 препаратов этой группы, а также 18 типов интерферонов, 19 колониестимулирующих факторов, 24 фактора роста, 4 гормона роста человека, 2 супероксиддисутазы, 4 рекомбинантных растворимых белка СД-4, 3 фактора некроза опухолей, 2 модификации эритропоэтина и 6 кровесвертывающих факторов.
Возможное применение материалов с НСП:
имплантаты; матрицы для адресной доставки лекарств;
антимикробные материалы; материалы для медицины;
матрицы и подложки для клеточных медицинских технологий.
Наряду с США и Японией биотехнологии быстрыми темпами развиваются в странах Западной Европы
По оценке Interpharm Press, скоординировав свою деятельность, эти страны могут в будущем оказать значительное влияние на конъюнктуру рынка биотехнологических продуктов. Как и в США, в 1980-х гг. в Западной Европе резко возросло количество мелких биотехнологических фирм. Возникли они в основном на базе лабораторий, ранее проводивших фундаментальные научные исследования. Многие из них финансируются в настоящее время промышленными корпорациями и финансовыми учреждениями либо пользуются финансовой поддержкой со стороны правительства.
Стратегическим направлением развития отечественной фармацевтической и биотехнологической промышленности и соответствующей науки должно стать создание и производство оригинальных, патентно защищенных лекарств, имеющих существенные преимущества по эффективности и (или) безопасности по отношению к известным в мировой медицинской практике препаратам.
Национальная программа «Развитие биотехнологий в Российской Федерации на 2006-2015 гг.»:
В структуру программы входят 4 раздела:
Раздел 1. Национальные приоритетные проекты.
Раздел 2. Федеральные проекты.
2.1. Направление «Фундаментальная биотехнология».
2.2. Направление «Медицинская биотехнология».
2.3. Направление «Сельскохозяйственная биотехнология».
2.4. Направление «Пищевая биотехнология».
2.5. Направление «Промышленная биотехнология».
2.6. Направление «Экологическая биотехнология».
2.7. Направление «Правовое, экономическое, информационное и организационное обеспечение развития биотехнологии».
2.8. Направление «Материально-техническая база биотехнологии».
2.9. Направление «Подготовка кадров для биотехнологии».
2.10. ФЦП «Приоритетные научно-практические направления биотехнологий (2009-2015)».
Раздел 3. Региональные (межрегиональные, окружные) проекты (программы).
Раздел 4. Целевые проекты (внебюджетные, международные и иные проекты).
Особенности физико-химических свойств кремния (Si)
Нетоксичность (Si – второй после кислорода элемент по распространенности в земной коре, где его доля составляет 27%).
Биосовместимость (в организме здорового человека весом 50-70 кг содержится 0,5-1 г Si, что делает его третьим по содержанию микроэлементом после железа и цинка).
Биодеградируемость кремниевых наночастиц (Si в виде наночастиц растворяется в организме человека со скоростью от 1 нм (кислая среда) до 1000 нм (щелочная среда) в день с образованием ортокремниевой кислоты.
Доступная технология получения нанопористых форм кремния позволяет управлять размерами гранул и степенью их пористости. Однако многие формы нанокремния гидрофобны, что затрудняет получение их водных суспензий и требует дополнительной обработки для придания материалу гидрофобных свойств.