Научная программа Отдела биомедицинских технологий, живых систем и материалов была подготовлена к заседанию рабочей группы Правительства по вопросу обоснования бюджета планируемого "агентства прорывных исследований". Декабрь 2012 г.

1. Программа
биомедицинских технологий,
живых систем и материалов

2. Миссия
Создание передовых биомедицинских технологий,
способных предотвратить смерть человека
в результате ранений, заболеваний или инфекций –
от диагностики до восстановления или даже
полного воссоздания тканей и органов тела.
Экстренная
медицина
Регенератив-
ная медицина
Реабилитация
раненых
Отбор и
подготовка
кадров
Трансплан-
тология

3. Подготовленные проекты
Биоинженерия органов
и тканей человека
1
2
Управление
геномом
Искусственная
кровь
3
Криоконсервация и длительное
хранение органов
4
5
Новые технологии
неинвазивной диагностики
6
Синтетическая биология
(живые системы)
Материалы
по требованию
7

4. Биоинженерия органов 1
• МФТИ
• Первый МГМУ
• ИБР РАН
• РГМУ
• Wake Forest
• Военно-
медицинская
академия
• ИБХ РАН
Цель:
Создание технологий экстренного спасения жизней в ситуациях,
когда существующие биомедицинские технологии уже безнадежны –
в случаях потери жизненно важных органов в результате ранений,
инфекций или развития злокачественных опухолей.
Научная задача:
Выращивание органов и тканей из собственных
клеток человека методом воссоздания
натурального органа – нанесения клеточного
покрытия на децеллюляризованный белковый или
синтетический каркас с использованием ростовых
факторов для управляемой дифференцировки
стволовых клеток.
2013 2014 2015 2016
Функциональная модель
каркаса и тканей печени
человека
Прототип
печени
человека
Экспериментальная
трансплантация
печени

5. Цель:
Научиться управлять способностью человека к выживанию
в экстремальных условиях за счет активации существующих
механизмов стресс-ответа в собственном геноме.
Научная задача:
Изменение регуляции отдельных генов, связывающее
результаты анализа ДНК , эпигенома, транскриптома и
метаболома человека – с его медицинскими и
поведенческими характеристиками, для повышения
жизнеспособности, увеличения продолжительности
жизни и выделения нужных качеств. Создание
технологий, повышающих пределы выносливости и
выживания человека.
Управление геномом 2
• НЦ Коми РАН
• МФТИ
• ИОГ РАН
• Первый МГМУ
• ГВКГ
им. Н. Н.
Бурденко
Перечень
генов-мишеней
для регуляции
Животное
с повышенной
выживаемостью
Испытание
препарата
на человеке
2013 2014 2015 2016

6. Цель:
Создание технологии производства безопасной и нетоксичной
искусственной крови, идентичной донорской.
Научная задача:
Создание технологий получения клеточных продуктов
человека в нужном месте и необходимом количестве,
вне организма. В том числе – биоинкубация клеточных
продуктов, полученных управляемой
дифференцировкой из клеток-предшественников.
Самым важным клеточным продуктом является
безопасная и нетоксичная искусственная кровь,
полностью идентичная донорской.
Искусственная кровь 3
• Курчатовский
институт
• Гематологичес-
кий научный
центр РАМН
• МФТИ
• МГУ
• ИБР РАН
• ИМБ РАН
Получение эритроцитов
человека из клеток-
предшественников
Биореактор
эритроцитарной
массы
2013 2014 2015 2016

7. Цель:
Сохранение донорских органов в течение нескольких месяцев при
низкой температуре для последующего восстановления и пересадки
по необходимости.
Научная задача:
Создание технологии длительного низко-
температурного хранения и последующего
восстановления человеческих органов,
предназначенных для последующей трансплантации.
Существующие технологии требуют операции по
пересадке органа в течение 24 часов после изъятия у
донора.
Криоконсервация 4
• МГУ
• Курчатовский
институт
• НИИ онкологии
им. Н.Н.Петрова
• Военно-
медицинская
академия
Терапия
повреждений органов
при помощи СК
Экспериментальная транс-
плантация криоконсервиро-
ванных органов животному
Заморозка и разморозка
органов с минимальными
повреждениями
2013 2014 2015 2016

8. Цель:
Создание технологий непрерывного мониторинга биохимических
показателей крови человека неинвазивным способом – от измерения
глюкозы до общего анализа крови.
Научная задача:
Создание систем измерения биохимических показате-
лей крови на новых физических принципах, в том числе
портативных приборов неинвазивного анализа крови,
использующих эффект гигантского комбинационного
рассеяния. Технология позволят не только проводить
мониторинг состояния здоровья человека в реальном
времени, но и оперативно реагировать на
обнаруженные в крови малые концентрации патогенов.
Неинвазивная диагностика 5
• МФТИ
• ИОФ РАН
• МГТУ
им.Баумана
• Курчатовский
институт
• ЦНИИ РТК
Прототип
неинвазивного
глюкометра
Портативный глюкометр и
неинвазивный анализатор
крови
Прототип спектрометра
для анализа крови
в реальном времени
2013 2014 2015 2016

9. Цель:
Создание биологических систем, по своему назначению аналогичных
полупроводниковой электронике – от солнечных батарей до
логических управляющих схем, способных к работе и
самовоспроизводству в экстремальных условиях.
Научная задача:
Разработка технологий синтетической биологии и
метаболической инженерии в проектировании
регуляторных участков ДНК, принципов ферментного
управления транскрипцией мРНК, целевой разработки
транскрипционных факторов и специфичных
промоторов – что позволит проектировать функционал
промышленного микроорганизма.
Синтетическая биология (живые системы) 6
• ИМБП РАН
• ГНЦ «Вектор»
• Институты СО
РАН
• Пущинский
научный центр
• ИНМИ РАН
• ИТМиВТ
Прототип логической
схемы управления на
основе бактерии
CAD-система
проектирования и сборки
управляющего кода
Библиотека
генетических
конструкций
2013 2014 2015 2016

10. Цель:
Производство средствами биотехнологии необходимых
материалов – топлива, продуктов, конструкционных материалов,
из имеющегося сырья и в нужном количестве.
Научная задача:
Разработка группы технологий промышленного
биологического синтеза сложных химических
соединений при помощи генетически
модифицированных микроорганизмов за счет
унифицированной системы компонентов промоторов и
транскрипционных факторов, технологий
ферментации и промышленной очистки.
Материалы по требованию 7
• ИБХ РАН
• МГУ
• Пущинский
научный центр
• ГНЦ прикладной
микробиологии
и биотехнологии
• ВНИИ защиты
животных
Штамм для пром. про-
изводства биоизопре-
на в микроорганизмах
Система производства
биодизельного топлива
в полевых условиях
Живой элемент
солнечной
батареи
2013 2014 2015 2016

11. Выводы
Представленные проекты готовы к реализации
уже сейчас. Собраны научные коллективы,
способные претворить в жизнь
поставленные задачи.
Первые результаты работ
по этим проектам будут
получены уже в 2013 году.
При этом научную значимость
даже первых результатов
сложно переоценить.