Диагностика
Мы делаем медицину комфортной

Нанобиотехнология и наномедицина



2 3 

А.И. Арчаков, директор Научно-исследовательского института биомедицинской химии Российской академии медицинских наук, академик Российской академии медицинских наук

НАНОБИОТЕХНОЛОГИЯ И НАНОМЕДИЦИНА (дополнение к проекту Доктрины развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий)

1. Задачи раздела "Развитие в Российской Федерации работ в области нано-биотехнологии и наномедицины" как части Доктрины развития в Российской Феде­рации работ в области нанотехнологий

Раздел "Развитие в Российской Федерации работ в области нанобиотехнологии и наномедицины" разработан с учетом положений разрабатываемой Доктрины разви­тия в Российской Федерации работ в области нанотехноологий.

Первые шаги на пути создания Доктрины развития в Российской Федерации ра­бот в области нанотехнологий уже сделаны, а именно: проведено широкое обсужде­ние проблемы нанотехнологий на уровне Координационного совета по развитию на­нотехнологий при Комитете Совета Федерации по науке, культуре, образованию, здравоохранению и экологии, на уровне ученых, инженеров и производителей в об­ласти нанотехнологий осуществлены следующие меры: издание Белой книги в мае 2006 года, проведение VII Всероссийской конференции "Физикохимия ультрадис­персных (нано-) систем" (Ершово, 22-24 ноября 2006 года), 3-й научно-практиче­ской конференции "Нанотехнологии - производству 2006" (Фрязино, 29-30 ноября 2006 года).

Необходимость разработки раздела "Развитие в Российской Федерации работ в области нанобиотехнологии и наномедицины" как составной части Доктрины раз­вития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий обусловлена струк­турной общностью нанообъектов неорганического, органического и биоорганиче­ского мира при структурном многообразии наномира. Концепция раздела основана на анализе фундаментальных и прикладных исследований наномира.

Раздел "Развитие в Российской Федерации работ в области нанобиотехнологии и наномедицины" (далее - раздел Доктрины) реализует системный подход в форму­лировании Доктрины развития в Российской Федерации работ в области нанотехно-логий с учетом руководящих принципов развития нанонауки и наноинженерии, а также опыта осуществления программ по развитию нанотехнологий в США и других ведущих странах.

Раздел Доктрины определяет основные приоритеты развития нанобиотехнологии и наномедицины по следующим направлениям работ:

-   биологические наночипы для диагностики соматических и инфекционных за­болеваний, в том числе для видовой идентификации возбудителей особо опасных инфекций и токсинов;

-   наночастицы как лекарственные препараты нового поколения, а также как контейнеры для адресной доставки лекарств в клетки-мишени;

-   медицинские нанороботы, способные устранять дефекты в организме больного человека путем управляемых нанохирургических вмешательств;

-  молекулярные детекторы для секвенирования генома на основе неорганиче­ских нанопор;

-  саморазмножающиеся геномы, применимые в области биотехнологии и меди­цины с целью производства лекарств, проведения фармакологического скрининга и моделирования патологических процессов;

-  биосовместимые наноматериалы широкого спектра применения (в том числе для создания искусственных органов, принципиально новых типов перевязочных материалов с антимикробной, противовирусной и противовоспалительной активно­стью).

Раздел Доктрины обеспечивает планомерное и согласованное развитие науч­но-исследовательских и опытно-конструкторских работ, основанных на имеющемся в России приоритетном заделе в области нанобиотехнологии и наномедицины. Ме­роприятия программы ориентированы на достижение практических результатов и организацию промышленного производства на базе технологий, конкурентоспособ­ных на мировом рынке в сфере медицины, фармакологии, сельском хозяйстве.

2.    Термины

Нанобиотехнология - область нанонауки и наноинженерии, применяющей ме­тоды и подходы нанотехнологии для создания устройств для изучения биологиче­ских систем. В рамках нанобиотехнологии также изучаются возможности использо­вания живых систем для создания наноустройств.

Наномедицина - нанонаука и наноинженерия, применяющие комплекс подхо­дов для обеспечения применения нанотехнологических разработок в сфере практи­ческой медицины и здравоохранения.

3.    Состав раздела "Развитие в Российской Федерации работ в области нано-биотехнологии и наномедицины"

3.1. Медицинская диагностика на основе наноустройств

Проведение медицинской диагностики заболеваний путем непосредственного наблюдения за молекулярными системами позволяет снизить ограничения традици­онных методик, связанные с низкой чувствительностью и производительностью. Внедрение нанотехнологических подходов в практику медицинской диагностики позволяет обеспечить следующие практические результаты:

-  повышение чувствительности и экспрессности анализа позволяет осуществлять раннюю диагностику заболеваний, что уже в ближайшее время может быть исполь­зовано для обнаружения онкологических, эндокринных и сердечно-сосудистых за­болеваний, вирусных и бактериальных инфекций;

-  повышение производительности позволяет проводить комплексное обследова­ние по набору диагностических критериев, что может быть использовано для инди­видуализированного подхода к лечению и профилактике.

Основные подходы различаются по типам регистрирующих устройств, в качестве которых могут использоваться атомно-силовые микроскопы, оптические устройст­ва, в том числе оптико-механические на базе компакт-дисков к персональным ком­пьютерам, и электрохимические биосенсоры, нанопровода, магнитные наночасти-цы. Принцип регистрации основан на изменении физико-химических свойств нано­

устройств при специфической сорбции молекулярных маркеров патологического процесса. Научно-исследовательские разработки направлены на выявление диагно­стически-значимых маркеров с использованием постгеномных технологий. Опыт­но-конструкторские работы связаны с разработкой способов специфической сорб­ции маркеров в конструкции наноустройств.

Особым типом наноустройств являются устройства, основанные на применении полимеразной цепной реакции. Такие устройства (биочипы) позволяют оценить ге­нетический статус обследуемого пациента иили патогенного микроорганизма и спланировать мероприятия по индивидуализированной профилактике и лечению.

Ожидаемые результаты. С учетом существующего в России задела в период 3-5 лет будут интенсивно развиваться, сертифицироваться и внедрятся в практику мето­дики медицинской нанодиагностики онкологических заболеваний, вирусных гепа­титов, ВИЧ-инфекций, методы оценки лекарственной устойчивости бактериальных возбудителей (в том числе туберкулеза), системы фармакологического мониторинга для оценки индивидуальной переносимости лекарств.

Организации-исполнители. Развитие медицинской нанодиагностики в рамках программы подразумевает объединение научного и производственного потенциала учреждений, ведущих разработки как в области нанотехнологий неорганических ма­териалов, так и в области создания адаптированных методик и(или) конструктор­ских дополнений применения передовых технологических решений в медицинских целях.

Перечень организаций: НИИ биомедицинской химии РАМН, Институт молеку­лярной биологии РАН (Москва), Центр молекулярной диагностики, Институт био­органической химии, Физико-технический институт (Санкт-Петербург), НИИ фи­зико-химической медицины Росздрава (Москва), Институт вирусологии, ЗАО НТ-МДТ (Москва), НПО "Литех", Институт кристаллографии им А.В. Шубникова, Центр "Биоинженерия" РАН, МТЦ СО РАН, OOO "Центроида" (Москва), ОАО "Российская электроника" (Москва), Институт общей физики РАН, Физический ин­ститут РАН, Институт физики полупроводников СО РАН, физический и химиче­ский факультеты МГУ, НГУ и др. Всего более 30 организаций.

3.2. Системы адресной доставки лекарств

Направленный транспорт лекарств в очаг развития патологического процесса позволяет добиться повышения эффективности уже существующей лекарственной терапии. Мировой объем продаж лекарств с модифицированной системой доставки в настоящее время составляет 20% от общего объема рынка фармпрепаратов.

В России разработки систем адресной доставки ведутся по двум направлениям: пассивный направленный транспорт (облегченное проникновение естественных барьеров) и специфическая доставка ("узнавание" патологической ткани), что отве­чает мировому уровню развития исследований в этой области. Практические резуль­таты уже в ближайшее время могут быть достигнуты в области использования фос-фолипидных частиц, липосом и фуллеренов в качестве контейнеров для доставки препаратов (в том числе вакцин). В долгосрочной перспективе существующий в Рос­сии научный задел позволяет довести до коммерческих прототипов специфические системы доставки на основе антител или аптамеров, способных избирательно связы­ваться с патологически измененными клетками.

Ожидаемые результаты. Выполнение программы в части разработки систем ад­ресной доставки лекарств позволит предложить новые терапевтические средства для лечения онкологических заболеваний, осложнений при трансплантации органов и тканей, гепатитов различной этиологии.

Организации-исполнители: Государственная академия тонкой химической техно­логии им. М.В. Ломоносова (Москва), НИИ биомедицинской химии РАМН, завод "Биолек" (Харьков), химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Российский государственный медицинский университет, Институт эпидемиологии Росздрава, Санкт-Петербургский государственный медицинский университет, ГНЦ "Институт иммунологии", Институт биологии гена РАН.

3.3.    Наночастицы как лекарства

Состояние проблематики. В период 1998-2005 годов опубликовано более 200 на­учных работ, демонстрирующих эффективность применения фуллеренов при лече­нии целого ряда заболеваний, включая рак, склероз, вирусные и бактериальные ин­фекции (менингит и ВИЧ). В России ведутся работы и получены положительные ре­зультаты, подтвержденные публикациями и патентами, в области применения фуллеренов и их модификаций для лечения гриппа, онкологических заболеваний и бактериальных инфекций (туберкулез). Получены данные о возможности использо­вания наночастиц для производства эффективных вакцин.

Перспективы дальнейшего развития. Разнообразие технологий производства фул-леренов и их производных позволяет планировать в рамках программы существен­ное расширение спектра применения наночастиц как лекарств. Раздел Доктрины предусматривает мероприятия по систематическому изучению биологических эф­фектов наночастиц, создание математических моделей для прогнозирования биоло­гической активности, формулирование требований к производственным технологи­ям и в итоге получение наночастиц с заданными лекарственными свойствами.

Организации-исполнители: Институт экспериментальной медицины (Санкт-Пе­тербург), НИИ экспериментальной диагностики и терапии Российского научного онкологического центра, Институт биоорганической химии РАН, Институт элемен-тоорганических соединений РАН, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН (г

2 3 


Консультации по вопросам диагностики +7 (499) 519-32-51