CC BY
19
УДК 331.105
Г. В. Семенов, Р. Х. Ягудин, В. Г. Игнатьев, Р. К. Хайруллин, В. О. Моисеев
СТРАТЕГИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СТРУКТУРЫ МАКРОГЕНЕРИРУЮЩЕГО
СИСТЕМНО-ИНТЕГРИРОВАННОГО КЛАСТЕРА БИОНАНОМЕДИЦИНЫ И СИНТЕЗА
БИОПОЛИМЕРОВ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ШЕСТОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УКЛАДА
Ключевые слова: стратегический менеджмент, кластеры, бионаномедицина, технологический уклад, конструкционные материалы.
Проанализированы подходы к развитию фундаментальной медицины, рассмотрены вопросы развития, разработки и реализации нанобиомедицинских технологий при формировании шестого технологического уклада
Keywords: strategic management, clusters, bionanomedicine, technological way, constructional materials.
The paper features approaches to the development of fundamental medicine and questions of improvement, development and implementation of nanobiomedical technologies emerging during the development of the sixth technology revolution.
Современное постиндустриальное развитие постепенно трансформирует традиционные для индустриальной экономики отраслевые комплексы и образуемые межотраслевые кластеры в особые функционально значимые системно-
интегрированные структуры. При этом, говоря о составе этих структур, особо следует выделить такие системно-интегрированные кластеры, как «конструкционные материалы», «проектирование, создание и развертывание современных систем военно-космических вооружений», «телекоммуникации, информационно-интеллектуальные сети общего и специального назначения», «бионаноэкология, экономика климатических изменений», «бионаномеди-цина, белковая, генная инженерия, современные медицинские технологии», «современные образовательные технологии формирования у обучаемых базовой общей и специализированной по профессиональным профилям матрицы знаний с последующей ее корректировкой в процессе развития».
В рамках этого мегатренда особого внимания и институционального выделения заслуживает направление фундаментальной медицины. В России первые Институты фундаментальной медицины были созданы в 1992г. в Московском и в 1996г. в Новосибирском государственных университетах. Интересным является опыт развития в данном направлении Университета Райс (Хьюстон, США), Йенско-го университета (Йена, Германия), а также целого ряда других зарубежных университетов и научных центров. Следует глубоко осознавать, что в рамках 6-го технологического уклада (начиная с 20152020гг.) бионаномедицина и основанные на ней белковая и генная инженерия, современные медицинские технологии станут системно-интегрированным быстро расширяющимся макрогенерирующим кластером в мировом экономическом развитии.
Институциональное стратегическое выделение фундаментальной медицины позволяет осуществлять подготовку медиков, врачей «нового поколения», способных подтверждать свою высокую квалификацию в условиях стремительного развития клеточных и генных технологий, синтеза биополи-
меров и тканей с заданными параметрами, постоянно открывающихся новых возможностей бионано-медицины, профилактики, диагностики, лечения заболеваний человека. В свою очередь, это предполагает системно-интегрированное обучение и профессиональное развитие специалистов медицинского профиля, получение ими знаний университетского уровня по математике, архитектуре информационных систем и применяемым пакетам прикладных программ, физике, биофизике, химии, биохимии, молекулярной и клеточной биологии, анатомии, физиологии, генетике, биоинформатике, современным информационным технологиям в генной инженерии, синтезу биополимеров и тканей, бионаноме-дицине и в целом медицине.
В то же время институциональное оформление образовательного направления в развитии фундаментальной медицины позволит осуществлять целенаправленную подготовку врачей-специалистов и образуемых ими групп в областях клеточной терапии, генной терапии, генной диагностики, эндова-скулярной реваскуляризации и эндоваскулярной терапии, регенеративной медицины. Важнейшим приоритетом в обучении медиков, врачей «нового поколения» при этом становятся всесторонняя клиническая подготовка, позволяющая овладевать современными технологиями многопрофильной индивидуальной медицины.
От традиционного медицинского образовательного и научного учреждения образуемые в классических университетах институты фундаментальной медицины выгодно отличает и синтетические междисциплинарные направления деятельности его учебно-научных центров (подразделений). К таким направлениям нами были отнесены: А. Медицинские высокоточные технологии ранней диагностики, профилактики заболеваний и их лечения, основанные на системных представлениях об организме человека и инновационных возможностях нанобиомедицины; В. Инновационные технологии создания бионаноматериалов; С. Фундаментальные основы генетических и клеточных технологий для регенеративной медицины; Б. Защитно -
репарационные системы организма, основы технологий исследований и коррекции патологических процессов на уровне клетки и организма; Е. Микробиология и вирусология, искусственные генетические системы, бионанотехнологии создания терапевтических препаратов и новых материалов, фармация; Б. Инструментальное направление.
В рамках первого направления уже сегодня получили развитие разделы, связанные с технологиями использования квантовых точек в биологических сенсорах внутри клетки; разработкой, изготовлением биологических сенсоров, биодатчиков, микроструйной и наноструйной техники, проектирования технологий безопасного и точного распознавания различных биометрических признаков; получением флуорофоров (флуоресцентных биологических маркеров); разработкой методов нефлуоросуент-ноймикрочиповой диагностики. Вместе с тем, движение в данном направлении предполагает в относительно короткие сроки реализацию технологий непрерывного и незаметного контроля за важными для здоровья функциями организма, создания и широкого распространения «лабораторий на чипе». Важнейшими разделами первого направления также становятся новейшие технологии использования сверхтонких кремниевых нанопроводов для обнаружения и идентификации вирусов, удаления или замены испорченных компонентов клетки с помощью наномасштабных устройств.
В особо значимый раздел развития выделяются разработка и реализация нанобиомедицин-ских технологий раннего обнаружения и устранения раковых клеток, в частности, конструирования и использования нанооболочек (сверхмалых кварцевых шариков, покрытых тонким нанометровым слоем золота), для обнаружения и ликвидации злокачественных раковых клеток в «пораженных тканях» с помощью инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.
В рамках развития каждого из перечисленных разделов первого направления крайне важным является переход к системно осуществляемой, ориентированной на индивидуальные генетические и биометрические характеристики больного.
Второе направление включает в себя весьма значимые группы инновационных технологий нано-размерного моделирования квантовых наноструктур для перспективных материалов, собственно, проектирования, изготовления (выращивания) бионано-материалов, использования живых организмов для создания, выращивания наноструктур. Важнейшими разделами в развитии этого направления являются белковая инженерия, биоинженерия, синтез биополимеров и синтетическая биология. Поскольку живая и мертвая биологические ткани конкретного вида имеют одну и ту же биохимическую формулу и различия между ними наблюдаются только в пространственной организации, значимым становится исследование, создание и использование трехмерных культур клеток. Непосредственно в медицине все это находит свое воплощение в быстром расширении состава и получении сложнейшего спектра биологически совместимых имплантатов, исследо-
вании и культивировании стволовых и первичных клеток с целью получения дифференцированной хрящевой, иной биологической ткани, пригодной для заместительной терапии. Появляются эффективные технологии сварки биологических тканей. В особый раздел, наряду с микрохирургией выделяется нанохирургия. На основе нанотехнологий ведется разработка антибактериальных медицинских материалов и инструментов. Синтезируются специальные нанокомпозиты для доставки фрагментов ДНК и их аналогов в клетки.
Третье направление современной фундаментальной медицины, в основе которого лежат клеточные технологии, включает в себя: ДНК-дактилоскопию, генную диагностику, протеомику, генерирование биологическими комплексами требуемых ферментов, белково-нуклеиновые молекулярные машины, структурно-функциональную про-теомику комплексов репарации (ремонта) ДНК. В данной связи крайне важным являются исследования структуры и функций биомолекул, надмолекулярных комплексов, возможных направленных воздействий (спонтанных, в медицинских целях) на генетические структуры, раскрытие фундаментальных основ получения супрамолекулярных комплексов нуклеиновых кислот (антисмысловыхолигонук-леидов, малых интерферирующих РНК и фрагментов ДНК, экспрессирующих биологически активных РНК), обеспечивающих эффективное проникновение в клетки и пролонгированное подавление терапевтически значимых генов, а также молекулярных основ организации иэкспрессии наследственных биомолекул в геномах и живой клетке. Особая роль при этом принадлежит нанотехнологиям хранения и извлечения генетической информации, определения общей восприимчивости к некоторым болезням, по строению индивидуальной ДНК. Разработка указанных технологий невозможно без структурированных представлений о влиянии различных повреждений ДНК на клеточные процессы, молекулярно-генетических, эпигенетических и белковых маркеров предрасположенности к распространенным тяжелым патологиям человека и разработки неинвазивной диагностики на этой основе. В данном отношении стратегически значимыми являются исследования взаимодействия наночастиц разной природы с системами репарации и репликации ДНК. Это позволяет в рамках данного направления достаточно динамично развивать эффективные медицинские технологии генной терапии и генной инженерии;
Четвертое направление представляет собой исследовательские и технологические комплексы по следующим группам проблем: а) взаимодействия медиаторной, гормональной, и иммунной систем в процессах регуляции функций организма; б) как устроены и функционально действуют молекуляр-но-клеточные механизмы участия факторов врожденного иммунитета в формировании иммунодефи-цитов и аллергических реакций; в) как может происходить переход от врожденного к адаптивному иммунитету и каковы механизмы регуляции иммунной системы паттерн-распознающими и парны-
ми рецепторами; г) как «устроен» аутоиммунитет в развитии прогрессирующих атеросклеротических поражений у человека и каковы клеточно-молекулярные механизмы адаптивного иммунного ответа при атеросклерозе у человека; д) разработки, развития нейробиологических основ нормальных и патологических состояний мозга.
Пятое направление концентрирует свое влияние на метагеномике бактериальных и вирусных сообществ, микробиологии, фармакологии. Скорее это все более выкристализовывающийся системно-интегрированный кластер, включающий в себя технологии создания многочисленных видов новой гриппозной вакцины на основе тканевых культур, клеточной терапии; эндоваскулярной рева-скуляризации и эндоваскулярной терапии, получения и использования стволовых клеток для лечения заболеваний внутренних органов и крови, фармакологию высокоточных препаратов целевой узкой зоны действия (на клеточном и внутриклеточном уровнях), иммуномодуляторов, широкого спектра вакцин. В рамках данного направления развития современной фундаментальной и прикладной медицины изучаются молекулярные механизмы функционирования иммуноглобулинов в норме и при патологии, осуществляются специальный подбор медикаментов, нацеленных, на отдельные клетки, (например, путем создания антител для специальных клеток), а также точечный подбор лекарств на основе хромосомных различий. В данном отношении крайне важным представляется создание методов и технологий введения и адресной доставки лекарств на клеточном и внутриклеточном уровнях, разработка и применение технологии электрического осмоса (аналога на молекулярном уровне электрофореза), создание и имплантация соответствующих молекулярных насосов для доставки медикаментов.
Шестое инструментальное направление включает в себя разработку приборов, средств, инструментов жидкостной электросиловой микроскопии; технологии молекулярной визуализации; математические модели в биологии, бионаномедицине, постгеномную биоинформатику, компьютерный анализ и моделирование молекулярно-генетических систем.
Перечисленные стратегические направления, очевидно, должны быть подкреплены формированием и развитием соответствующей системы научных, образовательных, инновационных государственных, частных и корпоративных институтов, а также институтами здорового образа жизни и обеспечения генетически здоровой нации.
Литература
1. Моисеев В.О. Методология анализа и оценки эффективности региональных экономических систем / В.О. Моисеев. - Казань: Издательство Казанского университета. - 2003. - 140 с.
2. Кузнецова О.Ю. Современные аспекты развития био-нано- и/или нанобиотехнологии / О.Ю. Кузнецова // Вестник КГТУ. - 2013. - №3. - С. 156-163.
3. Бердникова Е.Ф. Инновационные аспекты организации медицинских услуг / Е.Ф. Бердникова // Вестник КГТУ. - 2013. - №2. - С. 225-228.
4. Бердникова Е.Ф. Модернизация здравоохранения и реализация инновационных решений (на примере стран Европы и России) / Е.Ф. Бердникова // Вестник КГТУ. -2012. - №20. - С. 203-206.
5. Инновационно-модернизационные волны в социально-экономическом развитии: технологические уклады, макроэкономические генерации, взгляд в будущее. Книга 1. Текстильная, металлургическая, нефтеперерабатывающая, нефтехимическая промышленность, электроэнергетика, военное машиностроение / Под ред. Ю.В. Матвеева, Г.В. Семенова. - Самара: ООО «Издательство Ас-Гард», 2013. - 458 с.
© Г. В. Семенов - д.э.н, проф. каф. менеджмента и предпринимательской деятельности КНИТУ; Р. Х. Ягудин - к.э.н, зам. глав. врача по науке ГУЗ «Республиканская клиническая больница» МЗ РТ; В. Г. Игнатьев - к.э.н., доцент каф. менеджмента и предпринимательской деятельности КНИТУ; Р. К. Хайруллин - к.т.н, проректор по экономике и развитию Поволжской государственной академии физической культуры, спорта и туризма; В. О. Моисеев - к.э.н, доц. кафедры экономики КНИТУ, 25moiseev@mail.ru.
