Программа биомедицинских технологий, живых систем и материалов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.