Перспективная медицина

Перспективная медицина

Этапы

реализации программы

02

Проблема

По своему функционалу мертвый "солдат будущего" ничем не отличается от мертвого "солдата прошлого". Из этого факта следует главное требование к характеристикам "солдата будущего" – он должен быть живым.

03

Облик живого __________________

Сверхинтеллект – способность оперативно анализировать и принимать решения за счет усиления когнитивных функций

Сверхвыносливость – способность длительное время сохранять высокую двигательную активность и противостоять внешним неблагоприятным факторам.

Сверхвыживаемость – сниженная восприимчивость к факторам поражения и невосприимчивость ко всем известным патогенам

Регенеративные функции – способность быстрого восстановления после ранений и травм

Нейроинтерфейс – обеспечение функций управления роботизированными модулями

04

Причины смерти

1. Осколочно-взрывные ранения и травмы внутренних органов

2. Травматические повреждения нервной системы

3. Пулевые ранения внутренних органов

4. Онкологические заболевания

5. Сердечно-сосудистые заболевания

6. Инфекционные заболевания и связанные с ними осложнения

7. Самоубийства

05

Актуальные задачи

1. Регенерация органов и тканей, оперативная трансплантация жизненно-важных органов

2. Реабилитация нейротравм головного, спинного мозга и периферической нервной системы

3. Восстановление после обильной кровопотери в результате ранения и последовавшей длительной операции

4. Сверхранняя диагностика сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний

5. Предотвращение развития повреждений на начальной стадии развития

6. Сверхранняя диагностика и терапия (терагностика) инфекционных заболеваний

7. Биоинженерия сложных органов опорно-двигательного аппарата, потерянных в результате травматической и хирургической ампутации, и утраченных органов чувств

8. Коррекция посттравматического синдрома и психосоматических состояний

06

Прямые исполнители программы

_______________________. Создание синтетических матриксов биоинженерных органов, клеточная терапия нейротравм и клеточная часть нейроинтерфейсов, персонализированный подбор лекарственных средств (фармакогеномика).

_______________________. Создание технологии масштабного производства биоинженерной крови человека. Программное обеспечение интерпретации омиксных данных для сверхранней диагностики заболеваний.

_______________________. Создание технологий биоинженерии органов и тканей человека – восстановление после травм, биоинженерия сосудов, биоинженерия участков жизненно-важных органов. Длительная криоконсервация донорских и биоинженерных органов.

_______________________. Создание прототипа генотерапевтического препарата для выборочной активации генных сетей стрессоустойчивости.

Криоконсервация

Современное состояние Работы зарубежом Потребности

Длительность сохранения донорского органа

до 4 дней (человек) до 2 недель (кролик)

до 1 недели (человек) > 6 месяцев

Используемые технологии

Гипотермическое хранение при положительных температурах.

Гипотермическое хранение при положительных температурах и в

специальных газовых средах.

Способные к автоматизации технологии перфузионной обработки органа криопротекторами, заморозке, разморозке, восстановлению для подготовки к трансплантации.

Длительность ожидания донорского органа

До 1 года (печень) До 6 мес. (сердце) До 3-х лет (почка)

До 1 года (печень) До 6 мес. (сердце) До 3-х лет (почка)

В течение суток или менее с момента принятия решения о трансплантации.

Длительное ожидание органа

Банк органов, готовых

к трансплантации

Потребность в

трансплантации

Трансп- лантация

Потребность в


Трансп- лантация

Сейчас 1-2 года

Потребность 1-2 недели

07

08


Техническое решение - Технология длительного (более 3 мес.) криосохранения органов и тканей человека для последующей трансплантации; - Технология гипотермического сохранения органов человека в течение 2 недель.

Попутно решаемые в рамках программы задачи - Использование технологий повышения клеточной стрессоустойчивости для предотвращения повреждений при заморозке и разморозке; - Технология клеточной терапии для восстановления повреждений донорского или биоинженерного органа.

Потребности для достижения результата - Внесение изменений и дополнений в правила изъятия и обращения донорских органов (на уровне Минздрава или ФМБА).

Проекты-сателлиты - Технологии жизнеобеспечения изолированного органа человека и животного;

Технологии гипотермического

хранения

Применение технологий клеточной стрессоустойчивости

для снижения повреждений

Технология криоконсервации

органа животного и последующей


Технология криоконсервации

органа человека и его восстановления для

последующей трансплантации


Ведомство Потребности в действиях Привле-каемые

средства Целевая задача

Федеральное медико-биологическое агентство

1. Введение ведомственного регламента забора и обращения с органами для криоконсервации. 2. «Создание на базе ____________ криохранилища донорских органов» в 2016-2018 гг.

Использование методов кроиконсервации органов и тканей в повседневной клинической практике флагманских учреждений ФМБА.

Министерство здравоохранения

Внесение дополнений в ВЦП Минздрава в части «Подготовка и переподготовка кадров».

.

Повышение квалификации и переподготовка 50 врачей-трансплантологов и 100 ассистентов и лаборантов.

Министерство образования и науки

НИР «Жизнеобеспечение изолированного органа» в рамках мероприятия 1.2 ФЦП «ИР» в 2014-2016 гг.

Жизнеобеспечение изолированного органа

Министерство образования и науки

НИР «Гипотермическое хранение донорских органов в течение 3 недель в специальной газовой среде» (ФЦП «ИР»)

Разработка протокола обработки, состава газовой среды и температурных условий для хранения почки животного в течение 3 недель.

Проблема Решение Аналоги

Недопустимые клеточные повреждения, возникающие в результате кристаллизации воды

Подбор криопротекторов в зависимости от типа органа, условий заморозки, или подготовка их смесей.

Использование криопротекторов

Недопустимые повреждения тканей, возникающие в результате неравномерной заморозки

Создание технологии направленной заморозки, предотвращающей появление зон выского давления

Подбор условий заморозки на основе научных исследований.

Восстановление повреждений органа после разморозки

Применение клеточной терапии специальным образом дифференцированными мСК

Клеточная терапия при повреждении органов или тканей

Снижение повреждений клеток терапевтическим воздействием

Обработка органа терапевтическими препаратами повышения клеточной стрессоустойчивости

Аналогов нет. Созданы тропные генотерапевтические препараты.

09

10

Биоинженерия органов


Действия в случае потери жизненно важного органа

Смерть Подключение к аппарату и ожидание трансплантации

донорского органа

Смерть Подключение к аппарату и ожидание трансплантации донорского органа

Выращивание жизненно-важного органа для трансплантации в течение 3 недель.

Подготовка компонентов органов и тканей для хирургических вмешательств в течение 3 суток.

Действия в случае потери прочих органов и конечностей

Ампутация или удаление поврежденного органа

Выдача протеза или проведение

процедуры гемодиализа

Ампутация или удаление поврежденного органа

Выдача протеза или проведение процедуры гемодиализа

Экспериментальные операции по пересадке биоинженерных

компонентов органов.

Способность вырастить биоинженерный орган

Трансляция в Россию технологий Паоло Маккиарини (Италия) по

выращиванию трахеи и комплекса «трахея-легкое».

Выращивание мочевого пузыря, уретры,

Выращивание органов, необходимых при хирургических вмешательствах (сосуд).

Выращивание функциональных органов (печень, почки, сердце) и сложных комплексов

конечностей.

100

1500

150

3000

1000

8000

Количество трансплантаций Потребность

Сердце

Печень

Почки

Россия (мирное время)

11


Техническое решение - Технология создания сложных биоинженерных органов человека; - Технология неоваскуляризации биоинженерного органа; - Протокол трансплантации биоинженерного органа.

Попутно решаемые в рамках программы задачи - Создание органоидов печени человека и проверка их функциональности в инкубаторе для определения возможности получения белков плазмы крови; - Характеризация клеточных продуктов для масштабного культивирования без перерождения в раковые.

Потребности для достижения результата Создание комиссии (научного центра) по разработке требований к используемым биоинженерным органам человека.

Проекты-сателлиты - Программа подготовки хирургов для работы с

биоинженерными органами; - Технология создания участков внеклеточного матрикса

методами стереолитографии . - Технология 3D-принтинга матрикса и нанесения клеточных

конгломератов.

Технологии создания биоинженерного сосуда

Технологии ускорения регенерации поврежденных и патологически измененных

органов и тканей

Технологии неоваскуляризации

биоинженерного органа

Технологии создания нервной сети


Технологии создания биоинженерных органоидов печени для терапии травм и

патологий

Клеточная терапия нейротравм

Демонстратор создания биоинженерного органа для клинического применения

Подготовка 20 хирургов для

учреждений ФМБА и Минздрава



Неоваскуляризация (создание искусственной сети сосудов)

Совместное применение обработанного ростовыми факторами матрикса и эндотелиальных клеток-предшественников.

Использование сосудистой сети децеллюризованного органа.

Обеспечение функциональности органа или его компонентов

Контроль омиксных параметров клеток. Разработка протокола трансплантации выращенного органа на ранней стадии созревания.

Исследование гистологических срезов. Экспериментальная пересадка модельному животному.

Ишемия изолированных компонентов биоинженерных органов

Пространственное распределение клеток в органе.

Создание компонентов органов небольших размеров.

Нейрогенез (создание периферической нервной сети в выращенном органе)

Использование предшественников нейральных клеток и пространственно организованных факторов роста.

Нет.

Ведомство Потребности в действиях Привлекаемые


Министерство здравоохранения

Разработка Научной программы создания изолированных биоинженерных органов человека (печень, почки, глаз) в 2015-2018 гг.

Внедрение биоинженерии органов в рутинную клиническую практику

ФМБА России Создание на базе _______________ центра регенеративной медицины для силовых ведомств (аналог центра Уолтера Рида в США), ФМБА России

Внедрение самых смелых технологий регенеративной медицины в военную практику.

Министерство обороны

Трансляция в практику работы ГВМУ, ВМА и ГВКГ работы с биоинженерными органами человека.

Подготовка и переподготовка военных медиков на факультетах руководящего медицинского состава и кафедрах 1 и 2 (ВМА).

Минобрнауки НИР «Создание скаффолдов методами 3D-принтинга» и «Создание низкоразмерных участков скаффодов методами стереолитографии»

Создание альтернативных электроспиннингу технологий создания скаффолдов. 12

13


Травматические повреждения спинного мозга

Инвалидность, паралич нижних конечностей.

Паралич. Экспериментальные операции терапии нейральными клетками на

модельных животных.

Полная реабилитация с восстановлением функциональности при травматических повреждениях спинного мозга до 1 см.

Травматические повреждения периферической нервной системы

Нарушенная координация. Электростимуляция

Нарушения координации. Электростимуляция.

Экспериментальные операции терапии нейральными клетками на модельных

животных.

Полное восстановление связей периферической нервной системы при повреждениях до

нескольких см.

Нейроинтерфейсы

Нейроинтерфейсы ЭЭГ. Томография до 3-5 Тл.

Имплантация электродов в мозг для терапии.

Нейроинтерфейсы ЭЭГ с повышенной чувствительностью.

Томография до 12 Тл. Имплантация электродов в мозг для

терапии.

Нейроинтерфейсы кибернетического органа чувств, основанные на биоинженерной нервной

сети.

Клеточная часть нейроинтерфейсов

2% 8%

90%

Структура общего травматизма

Травмы позвоночника

Травмы периферических нервов

Остальные травмы 0

10000

20000

30000

Травмы позвоночника

Травмы периферических

нервов

14


Техническое решение - Технология клеточной терапии повреждений периферической нервной системы и спинного мозга; - Технология создания клеточной части нейроинтерфейсов (кибернетического органа чувств).

Попутно решаемые в рамках программы задачи - Технологии создания нервной сети биоинженерного органа (фрагмента органа); - Технологии создания клеточной части нейроморфных систем.

Проекты-сателлиты - Подготовка экспериментальной операции по восстановлению травм спинного мозга или участков периферических нервов. - Экспериментальные трансплантации прототипа кибернетического органа чувств животному.

Технологии создания нервной сети


Технологии клеточной терапии нейротравм

периферической нервной системы

Экспериментальные траснплантации

прототипа кибернетического

органа чувств

Экспериментальные операции по

восстановлению травм спинного мозга

Культивация и дифференцировка

нейральных стволовых клеток

Потребности для достижения результата Совместная программа исследований с НИИ нейрохирургии им.Н.Н.Бурденко.

15


Подготовка нейральных стволовых клеток для нейротерапии.

Получение и характеристика индуцированных нейрональных и нейральных стволовых клеток из различных источников в достаточном для нейротерапии количестве.

Имплантация обкладочных нейроэпителиальных клеток (OEC).

Терапия обширных повреждений периферических нервов и спинного мозга.

Пространственная организация с использованием специально подготовленных матриксов. Регулируемый нейрогенез.

Использование феномена аксонального наведения при повреждениях периферических нервов (несколько мм).



Минпромторг Создание нейрогибридного роботехнического устройства и обучение искусственной нервной сети.

Повторение экспериментов Кевина Уорвика.

Минздрав и ФМБА Создание протоколов применения нейральных стволовых клеток в терапии нейротравм.

Применение клеточных технологий неротерапии в региональных мед.учреждениях.

Минпромторг Создание роботехнического устройства и интерфейса с нервной системой человека для управления им, как кибернетическим органом чувств

Создание технологии реабилиатции тейротравм нового поколения (по сравнению с ЭЭГ).

Минобрнауки НИР по обработке результатов проектов «BRAIN» (США) и «Blue Brain» (ЕС)

Получение данных о структуре головного мозга с целью инвазивных и неинвазивных вмешательств.


16

Биоинженерная кровь


Обеспечение компонентами крови человека в неограниченном количестве

Сильная зависимость от доноров натуральной крови.

Создание синтетических кровезаменителей.

Создание отдельных компонентов крови, полученных дифференцировкой

стволовых клеток.

Создание технологии производства биоинженерных компонентов крови в

биореакторе.

Обеспечение донорской совместимости

Поиск донора под конкретного реципиента в случае сложных переливаний или операций.

Создание информационных систем точного подбора донора.

Обеспечение кровью с заданной группой совместимости в неограниченном количестве.

Доступные к переливанию запасы крови

Сегодня 5 000 литров в сутки

Целевые потребности От 20 000 до 100 000 литров в сутки

17


Техническое решение - Технология получения индуцированных гемопоетических стволовых клеток; - Технология получения тромбоцитарного концентрата; - Технология хранения клеток-предшественников.

Попутно решаемые в рамках программы задачи - Создание органоидов печени человека и проверка их функциональности в инкубаторе для определения возможности получения белков плазмы крови; - Повышение стрессоустойчивости клеток-предшественников для увеличения выхода конечного продукта; - Характеризация клеточных продуктов для масштабного культивирования без перерождения.

Потребности для достижения результата Создание в ФМБА Комиссии по разработке требований под компоненты крови, полученные биоинженерным способом.

Проекты-сателлиты - «Гема» – утверждение единых стандартов к создаваемым клеточным продуктам и плазмазаменителю; - «Вихревой биореактор» – создание биореактора для масштабной культивации стволовых клеток различных линий.

Технологии получения, культивации и

дифференцировки

Технологии получения

эритроцитов и плазмозаменителей

Технологии получения, мегакариоцитов и тромбоцитов и их

стандартной характеризации

Получение функциональных

органоидов печени человека

Научное сопровождение

комиссии по биоинженерным

компонентам крови ФМБА России

Создание технологической линии

– прототипа опытно-технологической

установки производства

компонентов крови

Подписание протокола о передаче результатов проекта ФМБА России и Минобороны

Омиксная характеризация

клеточных линий для биореактора

18



Масштабная культивация стволовых клеток без перерождения

Повышение стрессоустойчивости СК и постоянный контроль омиксных параметров производных культур.

Ограниченное по времени использование продуцирующих культур.

Получение белков плазмы Использование функциональных компонентов органов и тканей человека для производства белков.

Получение белков плазмы из переработанного биоматериала (черви)



ФМБА России (Служба крови)

Создание межведомственной комиссии по разработке стандарта создания и правил использования биоинженерных компонентов крови

Подготовка документации для использования биоинженерных компонентов крови в практике Службы крови.

Минобрнауки Создание биореактора для культивации клеток крови, клеток биоинженерных органов.

ВНК ВС Сопровождение проекта «ГЕМА» по стандартизации используемых клеточных компонентов

Унификация создаваемых технических решений для Минобороны и ФМБА России.

19


Клиническая диагностика

Биохимия крови. ИФА-анализ. Диагностические панели

биомаркеров заболеваний. Отдельные специалисты по

работе с омиксными данными.

Биохимия крови. ИФА-анализ. Использование диагностических

панелей биомаркеров заболеваний. Введение практики генетиков-консультантов (>5000 в США).

Рутинное использование данных «геном-траснкриптом» в онкологических центрах.

Использование данных, полученных с дешевых в приобретении/эксплуатации приборов

обычными врачами – терапевтами и специалистами в медицинских учреждениях.

Омиксные данные

Клинически значимые данные

Осмотр Биохимия крови

Геном Транскриптом Метаболом Микробиом

Неиспользуемые или ограниченно используемые в клинической практике данные

20


Техническое решение - Персонализированный подбор лекарственных средств (фармакогенетика) повышения выживаемости. - Комплексная клиническая интерпретация данных геномного, транскриптомного, метаболомного и протеомного анализа; - Опытно-лабораторная система обнаружения и валидации маркеров для высокоэффективной лабораторной диагностики состояний отклонения от физиологической нормы, онкологических заболеваний, процессов старения организма, онкологических трансформаций, иммуно-дефицитных состояний.

Попутно решаемые в рамках программы задачи - Скрининг образцов при создании модели выбранных патологических состояний; - Визуализация результатов анализов, в том числе результатов обработки данных геномного, транскриптомного, метаболомного и протеомного анализа.

Потребности для достижения результата Разработка общих технических требований для портативного, носимого и стационарного диагностического оборудования.

Проекты-сателлиты - «Микрофлюидика» – Разработка микрофлюидных

переносимых датчиков для мониторинга физиологического состояния человека на основе анализа омиксных данных.

- Технологии неинвазивного анализа крови для непрерывного мониторинга состояния организма.

Технологическая линия для проведения

анализа омиксных данных

Внедрение системы интерпретации на

суперкомпьютерный кластер

Хранение и контроль анализа био-образцов

Проведение скрининговых исследований

Система отбора и проверки омиксных

маркеров выбранных состояний

Организация сбора биопроб

Скрининговые проекты

Программное обеспечение

интерпретации омиксных данных

21



Интерпретация выходных омиксных данных клиническими специалистами для постановки диагноза и назначения терапии

Разработка ПО для наглядной клинической интерпретации омиксных данных, с системой визуализации.

Диагностика моногенных наследственных заболеваний. Выявление генетических (а в последнее время и транскиптомных) маркеров при назначении химеотерапии для лечения онкологических заболеваний.

Моделирование биологических процессов в органах и тканях на основе омиксных данных

Разработка ПО для визуализации сигнальных путей и отражения физиологических последствий нарушений и вмешательств

Базы данных сигнальных путей (KEGG, SMPDB, PID)

Снижение стоимости анализа и обработки данных

Эффект масштаба за счет одновременной обработки большого количества проб.

Эффект масштаба за счет одновременной обработки большого количества проб.



Минздрав России Скрининговые исследования для создания клинически валидированных диагностических панелей

Разработка и валидация панели маркеров

Минпромторг России Разработка малоинвазивных датчиков для непрерывного мониторинга необходимого числа молекулярных маркеров, для ранней диагностики и предотвращения последствий заболеваний

. Прототип портативного малоинвазивного датчика.

Минкомсвязи России Установка «тонкого клиента» системы искусственного интеллекта Watson в РОНЦ им.Блохина.

Постановка диагнозов врачами с СППР на основе анализа более 300 000 историй болезни.

22

Иммунология



Коррекция нарушений работы иммунитета

фармакологическими препаратами и пересадкой

микробиоты.

Пересадка микрофлоры, лечение ожирения.

Использование омиковых данных о микробиоте для стимулирования работы иммунитета и создания управляемых клеток микрофлоры.

Синтетические штаммы микробиоты для борьбы с инфекционными заболеваниями кишечника

Применение курсов антибиотиков.

Экспериментальные штаммы микробиоты мышей для борьбы с

дизентерией.

Обеспечение невосприимчивости к кишечным инфекциям за счет использования специальных штаммов микробиоты.

23


Техническое решение - Технология генной инженерии штаммов микробиоты кишечника человека и животных; - Технологии сверхранней диагностики иммунодефицитных состояний.

Попутно решаемые в рамках программы задачи - Анализ и клиническая интерпретация

микробиомных данных кишечника человека; - Синтетическая биология и генная инженерия

микробиологических штаммов промышленного назначения.

Проекты-сателлиты - Проект «Универсальный донор» по подбору

универсального набора HLA. - Проект «Инженерные клетки иммунной системы» по

выборочному противодействию патогенам.

Проектирование участков генома

штаммов микробиоты

Технологии ранней диагностики

иммунодефицитных состояний

«Универсальный донор»

«Инженерные клетки иммунной системы»

Анализ и клиническая

интерпретация микробиомных

данных кишечника человека

24



Создание штаммов, оперативно реагирующих на появление эндотоксинов

Проектирование регуляторных участков бактерий. Создание искусственных генных сетей.

Селекция штаммов бактерий микробиологическими способами.



Минобрнауки НИР «Универсальный донор», ФЦП «ИР», мероприятие 1.2 Создание клеточной линии, толерантных к трансплантации широкому спектру реципиентов.

Минобрнауки, Минздрав НИР «Инженерные клетки иммунной системы», ФЦП «ИР», мероприятие 1.2

Доклинические испытания инженерных клеток иммунной системы для борьбы с онкологическими заболеваниями и инфекциями.

25

Стрессоустойчивость


Стрессоустойчивость Реактивное реагирование. Работа

с последствиями стрессового воздействия.

Повышение стрессоустойчивости и максимальной продолжительности

жизни модельных животных (мыши – в 2 раза, нематоды – в 10 раз)

Разработка препаратов для таргетного воздействия на генные сети, связанные с

активацией механизмов стрессоустойчивости (воздействие радиации, гипоксия,

окислительный стресс)

Радиация

Окислительный стресс

Гипоксия

Обычная мышь GT ______-мышь TG ______-мышь

26


Техническое решение - Исследование транскриптомов для определения мишеней повышения эффективности механизмов стрессоустойчивости млекопитающих (выносливость и выживаемость организма) - Создание линий трансгенных мышей с вариантами генов повышенной стрессоустойчивости («_______-мышь»)

Попутно решаемые в рамках программы задачи - Создание культуры клеток млекопитающих с повышенной стрессоустойчивостью; - Создание линий стрессоустойчивых дрозофил; - Создание трансгенных стрессоустойчивых мышей.

Потребности для достижения результата - Секвенирование и сборка de novo геномов стрессоустойчивых и долгоживущих животных.

Проекты-сателлиты - «______________-БИОН» – подготовка испытаний животного в

условиях космического эксперимента. - Создание препаратов на основе искусственной хромосомы

человека.

Технологическая линия для контроля данных

Исследование транскриптомов образцов тканей

стрессоустойчивых позвоночных животных

Организация сбора образцов тканей долгоживущих

животных

Создание культуры стрессоустойчивых

клеток

Создание стрессоустойчивых

дрозофил

Создание трансгенных стрессоустойчивых

мышей

Создание генотерапевтических

препаратов млекопитающих

27



Невозможность регуляции сверхэкспрессии/депрессии целой группы целевых генов

Воздействие на драйверные гены, регулирующие работу целых генных сетей.

Увеличение копийности целевых генов (сверхэкспрессия) и РНК-интерференция (депрессия).

Недостаточное повышение уровней стрессоустойчивости

Воздействие на древнейшие эволюционно-консервативные генетические элементы.

Повышение концентрации применяемых фармакологических и генотерапевтических препаратов.



Федеральное космические агентство

Внесение изменений в Российскую космическую программу, в части медико-биологических экспериментов на МКС и БИОН-М2.

Проведение показательного демонстрационного эксперимента, доказывающего превосходство ТГ-

мышей над обычными.

Минобрнауки России Проведение дополнительных поисковых исследований и докинга лекарственных средств, стимулирующих экспрессию целевых генов.

Выявление кандидатов для фармакологического воздействия.

Минздрав России Доклинические испытания фармакологических лекарственных средств, стимулирующих экспрессию целевых драйверных генов.

Проведение доклинических испытаний перспективного лекарственного средства.

04

Кадры

28

После завершения 3-летней программы должны остаться коллективы, способные даже в случае прекращения поддержки со стороны Фонда продолжить работу и завершить миссию программы. В этом контексте подбор кадров является одним из сложнейших проблем. В течение программы предстоит переобучить или подготовить не менее 10 докторов наук, 25 кандидатов и 30 инженеров и лаборантов.

Смежные программы, критические к подбору и уровню подготовкой кадров: 1. ГКВГ им.Бурденко и другие мед.учреждения (50 врачей-генетиков, подготовленных в НИИ ФХМ) 2. ГКВГ, ФМБЦ (20 пар «хирург-клеточный биолог» для работы с биоинженерными органами и клеточными

продуктами) 3. ЦСН ФСБ (2 специалиста мед.службы для работы с персональными клеточными продуктами). 4. НИИ нейрохирургии им.Н.Н.Бурденко (2 хирурга и 2 клеточных биолога для клеточной терапии нейротравм).

04

Переподготовка кадров

29

Категории сотрудников Ведущие научные сотрудники Старшие научные сотрудники Научные сотрудники Старшие лаборанты Инженеры Лаборанты

• Институт Исследований Старения Бака;

• Колледж медицинских исследований имени Альберта Эйнштейна;

• Университет медицинских наук Арканзаса;

• Институт Регенеративной медицины Вейк Фореста.

Стажировки

длительность: 2-3 мес. количество: 10 в течение первого года.

Роль программы

04 30

Основной проект «Перспективная медицина» (574 млн. рублей, 4 направления, 2013-2016 гг.)

Сопутствующие проекту «Перспективная медицина» программы и проекты Минздрава, ФМБА России, ГВМУ Минобороны, ВНК, ФСБ, Минобрнауки и РАН, без которых использование идей и результатов будет невозможно.

Сопровождение научных проектов в программе

31

1. Проведение отбора и формирование группы для проведения экспериментальной терапии нейральными СК

1. Комбинированный 3D-биопринтер с настраиваемыми режимами печати (полимеры и клеточные конгломераты) и open-source программное обеспечение для него (10 мкм) 2. Стереолитографическая установка по созданию фрагментов скаффолдов высокого разрешения (150-300 нм) и размером более 1 куб.мм 3. Поисковые исследования по созданию сетчатки и стакана глазного яблока животного из стволовых клеток 4. Поисковые исследования по установлению пространственной организации клеток в сложных органах (почка, сердце, мышца, в-клетки поджелудочной железы, селезенка) в соответствии с разработанным форматом представления данных 5. Создание инкубатора поддержания жизнеспособности изолированного органа или фрагментов органа для исследования функциональных свойств 6. Пересадка головного мозга (из сателлитов) и другие поисковые исследования 7. И другие.

1. Разработка нового типа биоматериалов для создания межклеточного матрикса, обработанного ростовыми факторами и другими ферментами, в том числе на основе удлиненной гиалуроновой кислоты (более 20 МДа)

1. Сопровождение проектов ФМБА в области биоинженерии и космической медицины. 2. И другие.

04

Инфраструктура программы на 2016 год

32

Организации-сателлиты 1. Исполнители по ФЦП «Исследования и разработки» и

«Кадры». Создание 7-10 лабораторий по исследованию смежных проблем для использования результатов в главной теме «Перспективная медицина».

2. Группа врачей ГКВГ, медицинских служб силовых структур для работы с ПО интерпретации омиксных данных.

3. Центры Минздрава или ФМБА по переподготовке хирургов-трансплантологов биоинженерных органов (Первый МГМУ, РГМУ или МГМСУ).

04

Результаты программы на 2016 год

33

Запланированные

1. Медицинские службы силовых подразделений (ЦСН и некоторые другие) оснащены оборудованием для проведения клеточной терапии травм и как следствие - снижения в разы срока реабилитации для контингента около 2000 человек.

2. ФМБА России становится главным движителем по созданию производства биоинженерных компонентов крови человека.

3. Медицинские учреждения ФМБА (и включенные в структуру ФМБА учреждения Минобороны и Минздрава) используют технологии по регенерации поврежденных органов и тканей, исследовательские отделы учреждений способны вырастить органы по реестру протоколов, а хирурги – пересадить их нуждающимся.

4. Созданы генотерапевтические препараты (прототипы лекарственных средств), способные регулировать работу целых генных сетей у млекопитающих. Определен их потенциальный производитель и план перехода на доклинические исследования по программам Минздрава или Минпромторга.

5. Создано программное обеспечение для терапевтов и врачей-специалистов (военно-медицинская служба) для комплексной клинической интерпретации омиксных данных.

Незапланированные 1. В НИИ им.Бурденко создается новая лаборатория для терапии нейротравм специальным образом дифференцированными стволовыми клетками. Проведение экспериментальных и плановых операций. 2. В ИПЛИТ РАН или другой организации создается лаборатория по опытно-промышленному производству матриксов биоинженерных органов с различным функционалом. 3. По крайней мере одна организация становится разработчиком генотерапевтических препаратов на основе искусственной хромосомы человека.

04

Решающие эксперименты

33

№ Направление Содержание эксперимента

1 Криоконсервация Изъятие у модельного животного (минипиг) парного органа и его пересадка обратно

спустя 6 месяцев, с восстановлением его функциональности.

2 Биоинженерия

Экспериментальная операция по трансплантации сложного непарного функционального

органа животного (печень, поджелудочная железа), созданного из аутологичных клеток, и

наблюдение за функциональностью органа в течение 6 месяцев.

3 Нейротравмы-1

Экспериментальная операция по восстановлению подвижности нижних конечностей с

применением аутологичных клеток после травматического поперечного повреждения

спинного мозга животного.

4 Нейротравмы-2 Экспериментальная операция по восстановлению обширных повреждений периферических

нервов животного аутологичными клетками.

5 Омиксные данные

Испытание прототипа программного обеспечения, позволяющего осуществлять

клиническую интерпретацию данных секвенирования генома, транскриптома, анализа

метаболома и протеома обычным врачом терапевтом или специалистом для более точной

постановки диагноза и назначения терапии.

6 Иммунология Создание клеток «универсального донора», не вызывающих при трансплантации

иммунного ответа у большинства реципиентов.

7 Стрессоустойчивость

Создание трансгенных, подверженных генотерапии или иному воздействию, мышей, с

приобретенной дополнительной устойчивостью к высоким дозам радиации и другим

экстремальным факторам внешней среды, при этом обладающих увеличенной

максимальной продолжительностью жизни.

8 Кровь Создание компонентов крови человека, идентичных естественным (эритроциты,

тромбоциты, плазма), для переливания вместо донорской крови.

Всего в мире: Лабораторий – 76 Годовой бюджет исследований – $2,8 млрд.

Зарубежные исследования в области программы

34

http://www.foi.se/en

2008 2009 2010 2011 2012

BioDesign - создание живых существ с повышенной сопротивляемостью процессам старения и смерти. RIRR

– создание технологии защиты ДНК человека от последствий радиационного поражения.

Получены iPS-клетки без использования интегрирующихся в ДНК вирусных векторов

Blood Pharming - создание искусственной крови на основе клеток, выделенных из пуповинной крови эмбрионов.

Персональный подбор терапии онкологических заболеваний.

Клинические исследования по использованию состояния анабиоза в медицине

National Cyber Range - компьютерная симуляция взаимодействия людей и компьютеров при ведении кибервойны.

BGI - генетические исследования популяций и всего живого на планете.

RE-NET - создание мышечных нейроинтерфейсов.

Фирма NeuroSky выпустила ЭЭГ-интерфейсы для управления видеоиграми силой мысли.

Выключение активности одного гена продлило жизнь нематоде в 10 раз.

XOS - представлен прототип первого экзоскелета фирмы Raytheon

Значимые зарубежные проекты исследований

35

Перспективная медицина

Education