Живые системы Стратегия развития критических технологий в рамках направления «ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ»

Принципы организации и функционирования генома человека Мыслительная деятельность и механизмы памяти Индивидуализированная медицина и диагностика Новые лекарства и медицинские технологии Улучшение качества и продолжительности жизни Охрана окружающей среды, «зеленые» технологии Получение биотоплив Интенсификация сельского хозяйства на основе новых сортов растений Живые системы Технологии Живых Систем во многом определяют будущие пути развития человечества

Живые системы Технологии Живых Систем – одно из основных направлений, определяющее место и роль России в современном мире Уже сейчас биотехнологии определяют состояние крупнейших отраслей. Пищевая промышленность, фарминдустрия, целлюлозно-бумажная, текстильная промышленности и многие другие сектора экономики с многомиллиардными оборотами во многом зависят от прогресса в области новых, т.н. постгеномных биотехнологий. Лекарственная и продовольственная безопасность, борьба с террористической угрозой, экологическая и демографическая обстановка в стране, усиление экономического потенциала – все это напрямую связано и обусловлено состоянием дел в отечественной биотехнологии.

В этих областях в России существуют сложившиеся научные коллективы, проводящие исследования на мировом уровне Живые системы Критические Технологии РФ в области Живых Систем 1.клеточные технологии 2.технологии биоинженерии 3.геномные и постгеномные технологии создания лекарственных средств 4.технологии биокатализа и биосинтеза 5.биосенсорные технологии 6.биомедицинские технологии жизнеобеспечения и защиты человека

Живые системы Представлен краткий анализ ситуации в каждой из Критических Технологий в области наук о жизни в контексте необходимых мероприятий со стороны Министерства образования и науки РФ по их поддержке, развитию, созданию точек роста и разработке инновационных продуктов и технологий для перспективных сегментов рынка.

Живые системы I.I. Проблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера 3 млн руб/год II. Прикладные разработки в рамках приоритетных направлений 5 млн руб/год III. Опытно-конструкторские, технологические и экспериментальные разработки по приоритетным направлениям 10 млн руб/год IV.Комплексные проекты 60 млн руб/год Типы проектов

Живые системы Комплексный проект Основной целью формирования данных проектов является концентрация ресурсов и повышение эффективности управления НИОКР, ориентированных на коммерциализуемый результат. Комплексный проект представляет собой совокупность взаимосвязанных общей генеральной целью проектов и мероприятий: опытно-конструкторских и технологических разработок, развития приборной базы, уникальных стендов и центров коллективного пользования. В результате реализации комплексных проектов должен быть преодолен разрыв в уровне готовности к коммерциализации разработок, осуществляемых в отдельных проектах, и в уровне разработок, на котором может быть осуществлено вовлечение в проект коммерческих партнеров.

Основное назначение Контролируемое изменение и создание нового генетического материала клеток, приводящее к исправлению наследственных или приобретенных генетических дефектов живого организма, использование клеток для терапевтических целей. Инновационный потенциал использование фетальных тканей и стволовых клеток в лечебных. целях; продукты на основе стволовых клеток; продуценты клеток, тканей и органов для трансплантационной. хирургии; банки стволовых клеток. Живые системы Клеточные технологии

Клеточные технологии являются одной из наиболее молодых и бурно растущих областей современной биотехнологии. В ближайшие несколько лет исследования будут носить в основном ориентированный характер, будет разработан и освоен набор базовых технологий, на основе которых уже в ближайшем времени можно ожидать появления новых инновационных идей и продуктов. Целесообразно провести широкий конкурс с целью выявления новых идей и идентификации наиболее конкурентоспособных коллективов, сделав упор на проблемно-ориентированные проекты, подкрепив их 2-3 прикладными темами. Целесообразно также осуществление комплексного проекта с целью создания технологической платформы для применения мультипотентных стволовых клеток человека в медицине. Живые системы Клеточные технологии

Живые системы Технологии биоинженерии Основное назначение Использование и совершенствование живых организмов, биологических молекул, получение биологически активных соединений, не имеющих природных аналогов. Генно-инженерные организмы для получения биологически активных соединений. Инновационный потенциал индивидуальная диагностика, профилактика и терапия; иммунобиопрепараты на основе гуманизированных антител,. вакцины нового поколения; высокоселективные лекарственные препараты; трансгенные высокорезистентные и высокоурожайные сорта. растений; микроорганизмы для получения биологически активных. соединений, ремедиации окружающей среды, обогащения почв,. полезных ископаемых.

Живые системы Технологии биоинженерии Биоинженерия является непременным компонентом любого современного исследования в области постгеномной биологии и во многом определяет прогресс в этой области. Целесообразна поддержка нескольких взаимоувязанных проектов, приводящих к созданию комплексных технологических платформ. Дополнительно предлагается объявить широкий конкурс ориентированных проектов с целью скрининга новых идей.

Живые системы Постгеномные технологии создания лекарственных средств Основное назначение Создание новых поколений лекарственных средств, базирующихся на достижениях в расшифровке генома человека и характеризующихся высокой эффективностью и отсутствием побочных эффектов. Инновационный потенциал высокоселективные лекарственные препараты, направленные на. мишени клеточных мембран; лекарственные препараты внутриклеточного действия; лекарственные препараты на основе модифицированных. фрагментов ДНК для генной терапии; лекарственные препараты на основе гуманизированных. моноклональных антител; высокотехнологичные научно-производственные услуги для. российских и международных научных учреждений и. фармацевтических компаний.

Живые системы Постгеномные технологии создания лекарственных средств Расшифровка человеческого генома привела к резкому росту числа потенциальных мишеней для создания новых лекарственных средств. С другой стороны, крупные фармкомпании заинтересованы в проведении научно- исследовательских работ, связанных с поиском т.н. соединений- лидеров, нацеленных на определенный круг белковых мишеней и способных стать прообразами новых лекарственных препаратов. В РФ имеется небольшое число коллективов, способных к выполнению работ полного цикла - до уровня подтвержденных кандидатов на создание новых лекарственных средств. Целесообразно объявление конкурса на 2 комплексных проекта и шлейфа поддерживающих активностей в сфере ориентированных и прикладных исследований.

Живые системы Технологии биокатализа и биосинтеза Основное назначение Создание новых высокоэффективных и специфичных биокатализаторов, существенное повышение эффективности использования сырья и улучшение экологических показателей производственных процессов, улучшение существующих и разработка новых процессов и технологий получения биологически активных веществ, базовых химических структур и блоков, разработка и производство биосовместимых и биоразлагаемых материалов. Инновационный потенциал биосовместимые и биоразлагаемые материалы; новые биоматериалы; ферменты для пищевой и целлюлозно - бумажной промышленности; ферменты для сельского хозяйства; ферменты для молекулярной биологии и генетической инженерии.

Живые системы Технологии биокатализа и биосинтеза В РФ существует ряд стабильно развивающихся секторов экономики, которые технологически основаны на использовании ферментов или ферментных препаратов. Это – пищевая, спиртовая, целлюлозно-бумажная и текстильная отрасли, а также производство кормов. Российские компании уже продемонстрировали свою конкурентоспособность в жестком противостоянии с импортной продукцией, которая оказывает сильное давление на отечественный рынок. Следует объявить конкурсы по нескольким комплексным проектам с существенным развитием лабораторной базы и созданием одного-двух центров коллективного пользования. Необходимо обеспечить участие в проектах как научно- исследовательских, так и внедренческих структур. Чтобы не ослаблять приток новых идей в это конкурентоспособное направление, целесообразно объявить конкурс на ориентированные и поисковые работы (7-10 проектов) с широкими формулировками тем для выявления новых идей и коллективов.

Живые системы Биосенсорные Технологии Основное назначение Разработка и производство высокочувствительных биосенсоров различных типов, обладающих высокой разрешающей способностью. Инновационный потенциал молекулярная диагностика наиболее распространенных. болезней человека, а также возбудителей инфекционных. заболеваний в пищевых продуктах и окружающей среде; средства индивидуальной диагностики; системы мониторинга окружающей среды и предупреждения. экологических и техногенных катастроф; новая реагентная база для био(иммуно)сенсорных систем.

Кроме социально значимых секторов народного хозяйства эти технологии также востребованы в таких критических для безопасности страны областях как борьба с биотерроризмом, наркотрафиком и т.п. В области молекулярных методов многопараметрического анализа (биочипы) Россия имеет прочные позиции, которые позволяют ей рассчитывать на значительную долю как отечественного, так и мирового рынка. Рекомендуется поддержать 2 комплексных проекта, включающие в себя прикладные исследования, ОКР и развитие лабораторной базы. Целесообразно также поддержать перспективные работы по созданию биосенсорных технологий. Для чего объявить конкурс в сфере прикладных и поисковых проектов с широкими формулировками для продвижения исследований перспективных групп и для поиска новых. Живые системы Биосенсорные Технологии

Живые системы Биомедицинские технологии жизнеобеспечения и защиты человека Данное направление характеризуется высокой социальной значимостью поскольку напрямую связано с обеспечением качества жизни и увеличением ее продолжительности. В России существуют значительные заделы, которые в течение многих лет накапливались в экстремальной и космической медицине. Здесь у нас несомненный мировой приоритет. Созданные продукты и технологии могут быть востребованы в таких областях как практическое здравоохранение, спортивная медицина. Ряд разработок напрямую связан с обеспечением безопасности страны и населения: предотвращение техногенных катастроф, снижения аварийности и т.п. Возможно объявление конкурсов на два комплексных проекта и проект ОКР, ориентированных на конкурентоспособные технологические разработки, на 4 прикладных проекта в областях, где признается продвинутость разработок, и на 3 поисковых проекта для систематизации ранее полученных результатов и восстановления системы генерации идей.

Живые системы В целом, концентрация усилий и финансовых средств на данных основных направлениях сферы технологии живых систем позволит в сравнительно короткие сроки и при относительно невысоких дополнительных инвестициях обеспечить запуск в производство ряда инновационных продуктов в области здравоохранения, сельского хозяйства и промышленности, способствуя тем самым решению задачи опережающего развития высокотехнологичных отраслей экономики, конкурентоспособных на мировом рынке.

Живые системы Участие ВУЗов в работах ФЦНТП (млн. руб.) Приоритетное направлениеЛотыЗаявкиКон- тракты Бюджет 2005Бюджет 2006 БЕ – Безопасность и противодействие терроризму 9 из 1522 из 874 из 1520,15 из 222,15 (9%) 24,35 из 216,35 (11%) ЖС – живые системы33 из 6875 из из из 749,8 (19%) 146 из 655,1 (23%) ИН – Индустрия наносистем и материалы 48 из из из ,5 из 735,6 (22%) 183,2 из 1000,7 (18%) ИТ – Информационно- телекоммуникационные системы 28 из 4648 из из 4381 из 388,5 (21%) 76,9 из 374,9 (20%) РП – Рациональное природопользование 13 из 2919 из 1175 из 2816 из 204,5 (8%) 17,5 из 243,5 (7%) ЭЭ – Энергетика и энергосбережение 22 из 4142 из 1865 из 4131,5 из 445,5 (7%) 21,5 из 427 (5%)

Перечень работ в рамках направления «ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ» (64/817) Клеточные технологии (13/104) Технологии биоинженерии (10/41) Постгеномные технологии создания лекарственных средств (6/140) Технологии биокатализа и биосинтеза (12/165) Биосенсорные технологии (13/194) Биомедицинские технологии жизнеобеспечения и защиты человека (10/173) IПроблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера (30/90)3 млн руб/год IIПрикладные разработки в рамках приоритетных направлений (19/95)5 млн руб/год IIIОпытно-конструкторские, технологические и экспериментальные разработки по приоритетным направлениям (6/60)10 млн руб/год IVКомплексные проекты (9/568)60 млн руб/год Стволовые клетки как модель дифференцировки клетки. Использование стволовых клеток для репарации кожных покровов. Репрограммирование стволовых клеток. 9/27 Использование стволовых клеток, фетальных тканей в лечебных целях. Криопрезервированные стволовые клетки человека. 3/15 Создание технологической платформы для применения мультипотентных стволовых клеток человека в медицине. 1/62 Поиск и синтез пептидов - прототипов лекарственных препаратов. Разработка количественных методов функционального картирования белок-белковых взаимодействий. 7/21 Создание трансгенных растений - продуцентов лекарств и вакцин. Трансгенные с/х животные - продуценты клеток, тканей и органов для трансплантационной хирургии. 2/10 Технологическая платформа для гетерологической экспрессии, рефолдинга и исследования функции рекомбинантных белков. 1/10 Поиск и исследование новых ферментов для инженерной энзимологии. Ферменты экстремофилов для использования в технологических процессах. Ферментные системы и технологии получения циклодекстринов. Биосинтез мономеров для полимерной химии. 7/21 Ферменты в реакциях органического синтеза. Ферменты для молекулярной биологии и генетической инженерии. 2/10 Ферменты и биокаталитические системы для ремедиации окружающей среды. 1/10 Подготовка промышленного освоения современных технических ферментов для пищевой промышленности, сельского хозяйства, целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности. 2/124 Молекулярная диагностика детских инфекций методом атомно-силовой микроскопии. Разработка электрооптических систем детекции клеток микроорганизмов. 2/6 Создание приборной базы биосенсоров на основе жидкокристаллической ДНК. Выпуск универсального модульного флюоресцентного сенсора для медицинской диагностики и биоанализа. 6/30 Электрохимические системы для экспрессного контроля и специфической детекции микробных клеток и токсичных соединений. Биосенсорные устройства с прямой детекцией для медицинской диагностики. 3/30 Подготовка промышленного освоения иммунохроматографических, мембранных и латексных диагностикумов и регистрирующих систем на основе видеоцифрового анализа. 2/124 Использование модифицированных фрагментов ДНК для генной терапии. Идентификация перспективных мишеней действия новых лекарственных препаратов. 2/6 Методы мониторинга процессов в живых организмах на принципах флуоресцентной томографии. Создание новых ингибиторов протеинкиназы С для преодоления лекарственной устойчивости инфекций и злокачественных опухолей. 2/10 Создание универсальной постгеномной технологии для разработки нового поколения лекарственных препаратов. 2/124 Изучение механизмов повышения резистентности функциональных систем при направленном изменении газовой среды. Изучение влияния малых доз радиации на устойчивость биологических систем. 3/9 Разработка мобильных телемедицинских комплексов контроля состояния здоровья человека. Разработка фармакологических средств защиты человека при действии стрессогенных факторов. 4/20 Разработка способов оценки психофизиологической устойчивости и методов профилактики снижения функциональных резервов человека в экстремальных условиях. 1/10 Медико-биологические технологии повышения работоспособности человека в условиях напряженных физических нагрузок. 2/134 Проект

Стратегия развития критических технологий в рамках направления Типы проектов I.I. Проблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера 3 млн руб/год II. Прикладные разработки в рамках приоритетных направлений 5 млн руб/год III. Опытно-конструкторские, технологические и экспериментальные разработки по приоритетным направлениям 10 млн руб/год IV.Комплексные проекты 60 млн руб/год Клеточные технологии Основное назначение Контролируемое изменение и создание нового генетического материала клеток, приводящее к исправлению наследственных или приобретенных генетических дефектов живого организма, использование клеток для терапевтических целей. Инновационный потенциал использование фетальных тканей и стволовых клеток в. лечебных целях; продукты на основе стволовых клеток; продуценты клеток, тканей и органов для трансплантационной. хирургии; банки стволовых клеток. Клеточные технологии являются одной из наиболее молодых и бурно растущих областей современной биотехнологии. В ближайшие несколько лет исследования будут носить в основном ориентированный характер, будет разработан и освоен набор базовых технологий, на основе которых уже в ближайшем времени можно ожидать появления новых инновационных идей и продуктов. Целесообразно провести широкий конкурс с целью выявления новых идей и идентификации наиболее конкурентоспособных коллективов, сделав упор на проблемно-ориентированные проекты, подкрепив их 2-3 прикладными темами. Целесообразно также осуществление комплексного проекта с целью создания технологической платформы для применения мультипотентных стволовых клеток человека в медицине. Технологии биоинженерии Основное назначение Использование и совершенствование живых организмов, биологических молекул, получение биологически активных соединений, не имеющих природных аналогов. Генно-инженерные организмы для получения биологически активных соединений. Инновационный потенциал индивидуальная диагностика, профилактика и терапия; иммунобиопрепараты на основе гуманизированных антител,. вакцины нового поколения; высокоселективные лекарственные препараты; трансгенные высокорезистентные и высокоурожайные сорта. растений; микроорганизмы для получения биологически активных. соединений, ремедиации окружающей среды, обогащения почв,. полезных ископаемых. Биоинженерия является непременным компонентом любого современного исследования в области постгеномной биологии и во многом определяет прогресс в этой области. Целесообразна поддержка нескольких взаимоувязанных проектов, приводящих к созданию комплексных технологических платформ. Дополнительно предлагается объявить широкий конкурс ориентированных проектов с целью скрининга новых идей. Постгеномные технологии создания лекарственных средств Основное назначение Создание новых поколений лекарственных средств, базирующихся на достижениях в расшифровке генома человека и характеризующихся высокой эффективностью и отсутствием побочных эффектов. Инновационный потенциал высокоселективные лекарственные препараты, направленные на мишени клеточных. мембран; лекарственные препараты внутриклеточного действия; лекарственные препараты на основе модифицированных фрагментов ДНК для генной. терапии; лекарственные препараты на основе гуманизированных моноклональных антител; высокотехнологичные научно-производственные услуги для российских и. международных научных учреждений и фармацевтических компаний. Расшифровка человеческого генома привела к резкому росту числа потенциальных мишеней для создания новых лекарственных средств. С другой стороны, крупные фармкомпании заинтересованы в проведении научно-исследовательских работ, связанных с поиском т.н. соединений-лидеров, нацеленных на определенный круг белковых мишеней и способных стать прообразами новых лекарственных препаратов. В РФ имеется небольшое число коллективов, способных к выполнению работ полного цикла - до уровня подтвержденных кандидатов на создание новых лекарственных средств. Целесообразно объявление конкурса на 2 комплексных проекта и шлейфа поддерживающих активностей в сфере ориентированных и прикладных исследований. Технологии биокатализа и биосинтеза Основное назначение Создание новых высокоэффективных и специфичных биокатализаторов, существенное повышение эффективности использования сырья и улучшение экологических показателей производственных процессов, улучшение существующих и разработка новых процессов и технологий получения биологически активных веществ, базовых химических структур и блоков, разработка и производство биосовместимых и биоразлагаемых материалов. Инновационный потенциал биосовместимые и биоразлагаемые материалы; новые биоматериалы; ферменты для пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности; ферменты для сельского хозяйства; ферменты для молекулярной биологии и генетической инженерии. В РФ существует ряд стабильно развивающихся секторов экономики, которые технологически основаны на использовании ферментов или ферментных препаратов. Это – пищевая, спиртовая, целлюлозно-бумажная и текстильная отрасли, а также производство кормов. Российские компании уже продемонстрировали свою конкурентоспособность в жестком противостоянии с импортной продукцией, которая оказывает сильное давление на отечественный рынок. Следует объявить конкурсы по нескольким комплексным проектам с существенным развитием лабораторной базы и созданием одного-двух центров коллективного пользования. Необходимо обеспечить участие в проектах как научно-исследовательских, так и внедренческих структур. Чтобы не ослаблять приток новых идей в это конкурентоспособное направление, целесообразно объявить конкурс на ориентированные и поисковые работы (7-10 проектов) с широкими формулировками тем для выявления новых идей и коллективов. Биосенсорные Технологии Основное назначение Разработка и производство высокочувствительных биосенсоров различных типов, обладающих высокой разрешающей способностью. Инновационный потенциал молекулярная диагностика наиболее распространенных. болезней человека, а также возбудителей инфекционных. заболеваний в пищевых продуктах и окружающей среде; средства индивидуальной диагностики; системы мониторинга окружающей среды и предупреждения. экологических и техногенных катастроф; новая реагентная база для био(иммуно)сенсорных систем. Кроме социально значимых секторов народного хозяйства эти технологии также востребованы в таких критических для безопасности страны областях как борьба с биотерроризмом, наркотрафиком и т.п. В области молекулярных методов многопараметрического анализа (биочипы) Россия имеет прочные позиции, которые позволяют ей рассчитывать на значительную долю как отечественного, так и мирового рынка. Рекомендуется поддержать 2 комплексных проекта, включающие в себя прикладные исследования, ОКР и развитие лабораторной базы. Целесообразно также поддержать перспективные работы по созданию биосенсорных технологий. Для чего объявить конкурс в сфере прикладных и поисковых проектов с широкими формулировками для продвижения исследований перспективных групп и для поиска новых. Биомедицинские технологии жизнеобеспечения и защиты человека Данное направление характеризуется высокой социальной значимостью поскольку напрямую связано с обеспечением качества жизни и увеличением ее продолжительности. В России существуют значительные заделы, которые в течение многих лет накапливались в экстремальной и космической медицине. Здесь у нас несомненный мировой приоритет. Созданные продукты и технологии могут быть востребованы в таких областях как практическое здравоохранение, спортивная медицина. Ряд разработок напрямую связан с обеспечением безопасности страны и населения: предотвращение техногенных катастроф, снижения аварийности и т.п. Возможно объявление конкурсов на два комплексных проекта и проект ОКР, ориентированных на конкурентоспособные технологические разработки, на 4 прикладных проекта в областях, где признается продвинутость разработок, и на 3 поисковых проекта для систематизации ранее полученных результатов и восстановления системы генерации идей. Технологии Живых Систем во многом определяют будущие пути развития человечества Принципы организации и функционирования генома человека Мыслительная деятельность и механизмы памяти Индивидуализированная медицина и диагностика Новые лекарства и медицинские технологии Улучшение качества и продолжительности жизни Охрана окружающей среды, «зеленые» технологии Получение биотоплив Интенсификация сельского хозяйства на основе новых сортов растений Технологии Живых Систем – одно из основных направлений, определяющее место и роль России в современном мире Уже сейчас биотехнологии определяют состояние крупнейших отраслей. Пищевая промышленность, фарминдустрия, целлюлозно-бумажная, текстильная промышленности и многие другие сектора экономики с многомиллиардными оборотами во многом зависят от прогресса в области новых, т.н. постгеномных биотехнологий. Лекарственная и продовольственная безопасность, борьба с террористической угрозой, экологическая и демографическая обстановка в стране, усиление экономического потенциала – все это напрямую связано и обусловлено состоянием дел в отечественной биотехнологии. В этих областях в России существуют сложившиеся научные коллективы, проводящие исследования на мировом уровне Представлен краткий анализ ситуации в каждой из Критических Технологий в области наук о жизни в контексте необходимых мероприятий со стороны Министерства образования и науки РФ по их поддержке, развитию, созданию точек роста и разработке инновационных продуктов и технологий для перспективных сегментов рынка. Комплексный проект Основной целью формирования данных проектов является концентрация ресурсов и повышение эффективности управления НИОКР, ориентированных на коммерциализуемый результат. Комплексный проект представляет собой совокупность взаимосвязанных общей генеральной целью проектов и мероприятий: опытно-конструкторских и технологических разработок, развития приборной базы, уникальных стендов и центров коллективного пользования. В результате реализации комплексных проектов должен быть преодолен разрыв в уровне готовности к коммерциализации разработок, осуществляемых в отдельных проектах, и в уровне разработок, на котором может быть осуществлено вовлечение в проект коммерческих партнеров. «ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ» В целом, концентрация усилий и финансовых средств на данных основных направлениях сферы технологии живых систем позволит в сравнительно короткие сроки и при относительно невысоких дополнительных инвестициях обеспечить запуск в производство ряда инновационных продуктов в области здравоохранения, сельского хозяйства и промышленности, способствуя тем самым решению задачи опережающего развития высокотехнологичных отраслей экономики, конкурентоспособных на мировом рынке