Диагностика
Мы делаем медицину комфортной

Нанобиотехнология и наномедицина



1 2 3 

Пущино), ЗАО "Деско", кафедра нанотехнологий и наномате-риалов Российского химико-технологического университета, НИИ биомедицинской химии РАМН, НИИ лазерной физики (Санкт-Петербург), Санкт-Петербургский университет и др. Всего более 20 организаций.

3.4.    Медицинские нанороботы

Состояние проблематики. Медицинские нанороботы являются кибернетически­ми устройствами нанометрических размеров, изготовленными с атомарной точно­стью. Медицинские нанороботы способны функционировать в организме человека, производя контролируемую коррекцию молекулярных и клеточных процессов. В на­стоящее время не существует теоретических барьеров, препятствующих созданию такого рода устройств с широким спектром функций. Современный уровень разви­тия нанотехнологий позволяет практически конструировать работоспособные меди­цинские нанороботы, в частности, устройства для контроля уровня глюкозы в крови (перспективы использования - при мониторинге диабетических больных) и для вы­рабатывания инсулина. В то же время методами молекулярного моделирования про­демонстрированы возможности создания на порядок более сложных систем: искус­ственных фагоцитов, эритроцитов и т.п.

Перспективы дальнейшего развития. В рамках программы предполагается провес­ти мероприятия по детальному анализу российского задела в области устройств и подходов для проведения атомарной сборки, разработать прототипы устройств, со­вместимых с живыми организмами и способных выполнять механическую работу, и провести исследования в области взаимодействия организма и биологических объ­ектов.

Организации-исполнители: факультет биоинженерии и биоинформатики МГУ, Вычислительный центр МГУ, Институт физической химии РАН, Российская меди­цинская академия последипломного образования, концерн "Наноиндустрия", Рос­товский госуниверситет, Институт прикладной математики РАН. Всего менее 10 ор­ганизаций.

3.5. Молекулярные детекторы на основе нанопор

Данная категория молекулярных детекторов выделена в отдельную группу в свя­зи с ее значимостью для решения задачи прочтения индивидуальных геномов. Реги­страция прохождения молекулы через нанопору достигается за счет изменения элек­трических характеристик между поверхностями пенетрируемой поверхности (более грубый вариант детекции) либо между подведенными к нанопоре наноэлектродами. При последнем способе регистрации чувствительности детектирования достаточно для того, чтобы различать различные типы нуклеотидов в составе цепочки ДНК. При этом чтение последовательности нуклеотидов происходит со скоростью в сотни тысяч раз быстрее, чем при использовании стандартных методов секвенирования. Основным технико-экономическим показателем эффективности разработок в дан­ной области является снижение затрат на чтение индивидуального генома человека с текущего значения 500 млн. евро за 5 месяцев до значения 30 тыс. рублей за день.

Научно-технический задел. В настоящее время за рубежом созданы молекуляр­ные счетчики на основе нанопор. В стадии завершения научно-исследовательских разработок находятся нанопоровые секвенаторы ДНК. Переход к стадии опыт­но-конструкторских работ подтверждается скачкообразным ростом государственных инвестиций в данный сектор. В качестве главного инвестора и одного из основных заказчиков в США фигурирует Национальный институт здоровья (0,7 млрд. амер. долларов в 2007 году), с учетом первостепенной значимости достижений в данном направлении для медицины.

В России в настоящее время нет детектирующих устройств подобного типа, от­сутствуют также научные публикации в этой области. В ряде учреждений ведутся ра­боты, направленные на компьютерное моделирование процесса проникновения ДНК через нанопору, при этом отсутствуют приборные комплексы, предназначен­ные для создания нанопор. Более того, в рамках целевых программ проводится фи­нансирование закупок зарубежного оборудования и создание исследовательской ин­фраструктуры, ориентированное на предыдущее поколение устройств для чтения ДНК.

Форсайт. В течение 2007-2008 годов в России будут созданы технологии, позво­ляющие получить диаметр нанопоры от 5 нм. Это позволит создавать молекулярные счетчики и обеспечить совместимость технологии создания поры с технологиями подвода электродов к поре и регистрации электрического сигнала. На основе мето­дов компьютерного моделирования будут созданы автоматизированные системы проектирования молекулярных детекторов на основе нанопор. К 2009-2010 годам ожидается, без изменения основного технологического процесса, доведение размера поры до 1 нм. В качестве альтернативы рассматриваются мероприятия по развитию исследовательской инфраструктуры для наноиндустрии, включающие закупку соот­ветствующей техники за рубежом. В период 2009-2012 годов будут созданы прото­типы нанопоровых секвенаторов и разработаны технологии укладки белковых дат­чиков в канале нанопоры.

Организации-исполнители: НИИ биомедицинской химии РАМН, Институт фи­зики полупроводников СО РАН, Институт молекулярной биологии РАН, Центр "Биоинженерия" РАН, Институт кристаллографии, Новосибирский государствен­ный университет, крупные коммерческие компании ООО "Интерлаб", ЗАО "НТ-МДТ", малое научное предприятие ООО "Институт аналитической и нанотех-нологии".

3.6. Самовоспроизводящиеся геномы

Технологии живых систем перспективны с точки зрения контролируемого созда­ния наноустройств различного назначения. Принципиально важной особенностью биологических систем является способность к самовоспроизведению. В рамках пла­нируемого периода предлагается начать разработку в области создания минималь­ной искусственной биосистемы, способной самостоятельно выполнять лишь одну базовую функцию - воспроизводить сама себя.

Научно-технологический задел. Технологический задел в области создания само­воспроизводящихся геномов определяется производительными мощностями совре­менного оборудования для синтеза последовательностей ДНК, который в настоящее время позволяет синтезировать геном простейшего микроорганизма за 1 неделю. В России имеются необходимая компонентная база и коллективы с опытом синтеза (конструирования) олигонуклеотидных конструкций. В рамках программы будет со­вершенствоваться методический задел, позволяющий использовать существующую технологическую базу для масштабных задач синтеза геномов. Теоретическая база для конструирования искусственных геномов создана в рамках исследований в об­ласти биоинформатики и системной биологии, по которым Россия имеет приори­тетные заделы, подтвержденные публикациями в рейтинговых международных изда­ниях.

Организации-исполнители. Практического опыта создания синтетических гено­мов у российских коллективов нет. Для выполнения задач программы предполагает­ся востребовать наработки Центра "Биоинженерия" РАН, НИИ физико-химической медицины Росздрава, Института физико-химической биологии им. Белозерского, ЗАО "Синтол", НПО "Биосет", Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, НИИ биомедицинской химии РАМН, Института цитологии и генетики СО РАН и ряда других организаций, имеющих опыт в синтезе небольших фрагментов генома. На первом этапе работ по данному направлению необходимо развить потенциал исполнителей до необходимого уровня.

3.7. Биосовместимые наноматериалы

Особые свойства наноматериалов могут быть использованы для выращивания искусственных органов и тканей

1 2 3 


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