Новые методы получения промышленно важных продуктов - прежде всего методы биотехнологии , и в особенности, промышленной микробиологии. Промышленная микробиология основывается на применении микроорганизмов в промышленности для получения коммерчески, ценных продуктов и лекарств. Важнейшие продукты микробного синтеза - специальные вещества, используемые для фармацевтических и пищевых целей (антибиотики, ферменты, ингибиторы ферментов, витамины, ароматизаторы, добавки для пищевой промышленности и др.).; Гибкость метаболизма и высокая способность микробов к адаптации, простота культивирования, изученность генетики, разработанные методы направленного создания штаммов с заданными свойствами - преимущества, делающие микробную биотехнологию одним из перспективных направлений промышленности. Целесообразность промышленного производства определяется такими факторами, как высокий выход продукта (образование больших количеств из исходного материала), низкая стоимость производства и доступность сырья.

Области применения биотехнологии представлены в табл. 7-1. В настоящее время разработаны способы получения более 1000 наименований продуктов биотехнологическими способами. В США совокупная стоимость этих продуктов в 2000 г. оценивается в десятки миллиардов долларов. Все отрасли, в которых может быть использована биотехнология, перечислить практически невозможно.

Оптимизация микробиологических процессов в биотехнологии . Принципиальные подходы к оптимизации микробных биотехнологических процессов: управляемое культивирование (изменение состава питательной среды, целевые добавки, регуляция скорости перемешивания, аэрации, модификация температурного режима и пр.); генетические манипуляции, которые подразделяют на традиционные методы (селекция штаммов) и методы генной инженерии (технология рекомбинантных ДНК).

В настоящее время микробиологическим путём получают микробную биомассу , первичные и вторичные продукты метаболизма. Первичные продукты (продукты первой фазы) - метаболиты, синтез которых необходим для выживания данного микроорганизма. Синтез вторичных продуктов (продукты второй фазы) не относится к жизненно необходимым для микроорганизма-продуцента. Оптимальные условия для получения биомассы определяются высокими скоростями протока среды через культуры микроорганизмов и стабильными химическими условиями культивирования (в том числе рН, количество кислорода и углерода). Процесс получения продуктов первой фазы (в частности, ферментов) оптимизируют в целях увеличения удельной активности фермента (единиц/г*ч -1) и объёмной продуктивности (единиц /л*ч -1).

Для получения продуктов второй фазы (например, антибиотиков) главная задача - максимальное увеличение их концентрации, что ведёт к снижению затрат на их выделение.

Дисциплина, изучающая способы использования организмов для решения технологических задач, - вот что такое биотехнология. А проще говоря, это наука, которая изучает живые организмы в поисках новых способов для обеспечения человеческих потребностей. Например, генная инженерия или клонирование - это новые дисциплины, которые используют с одинаковой активностью как организмы, так и новейшие компьютерные технологии.

Биотехнология: кратко

Очень часто понятие «биотехнология» путают с генной инженерией, возникшей в XX—XXI веках, а ведь биотехнология относится к более широкой специфике работы. Биотехнология специализируется на модификации растений и животных путем гибридизации и искусственного отбора для потребностей человека.

Эта дисциплина дала человечеству возможность улучшить качество пищевых продуктов, увеличить продолжительность жизни и продуктивность живых организмов - вот что такое биотехнология.

До 70-х годов прошлого века этот термин использовали исключительно в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. И только в 1970 году ученые начали использовать термин «биотехнология» в лабораторных исследованиях, таких как выращивание живых организмов в пробирках или при создании рекомбинантных ДНК. Эта дисциплина базируется на таких науках, как генетика, биология, биохимия, эмбриология, а также на робототехнике, химических и информационных технологиях.

На основе новых научно-технологических подходов были разработаны методы биотехнологии, которые заключаются в двух основных позициях:

• Крупномасштабном и глубинном культивировании биологических объектов в периодическом постоянном режиме.
• Выращивании клеток и тканей в особых условиях.

Новые методы биотехнологии позволяют манипулировать генами, создавать новые организмы или менять свойства уже существующих живых клеток. Это дает возможность более обширно использовать потенциал организмов и облегчает хозяйственную деятельность человека.

История биотехнологии

Как бы это странно ни звучало, но свои истоки биотехнология берет с далекого прошлого, когда люди только начинали заниматься виноделием, хлебопечением и другими способами приготовления пищи. К примеру, биотехнологический процесс брожения, в котором активно участвовали микроорганизмы, был известен еще в древнем Вавилоне, где широко применялся.

Как науку, биотехнологию стали рассматривать только в начале XX века. Ее основоположником стал французский ученый, микробиолог Луи Пастер, а сам термин впервые ввел в обиход венгерский инженер Карл Эреки (1917 год). XX век был ознаменован бурным развитием молекулярной биологии и генетики, где активно применялись достижения химии и физики. Одним из ключевых этапов исследования стала разработка методов культивирования живых клеток. Изначально для промышленных целей начинали выращивать только грибы и бактерии, но спустя несколько десятилетий ученые могут создавать любые клетки, полностью управляя их развитием.

В начале XX века активно развивалась бродильная и микробиологическая промышленность. В это время предпринимаются первые попытки по налаживанию производства антибиотиков. Разрабатываются первые пищевые концентраты, контролируется уровень ферментов в продуктах животного и растительного происхождения. В 1940 году ученым удалось получить первый антибиотик - пенициллин. Это стало толчком к развитию промышленного производства лекарств, возникает целая отрасль фармацевтической промышленности, что представляет собой одну из ячеек современной биотехнологии.

Сегодня биотехнологии используются в пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве и многих других сферах человеческой жизнедеятельности. Соответственно появилось множество новых научных направлений с приставкой «био».

Биоинженерия

На вопрос о том, что такое биотехнология, основная часть населения без сомнений ответит, что это не что иное, как генная инженерия. Отчасти это правда, но инженерия лишь часть обширной дисциплины биотехнологий.

Биоинженерия - это дисциплина, основная деятельность которой направлена на укрепление человеческого здоровья посредством объединения знаний из области инженерии, медицины, биологии и применения их на практике. Полное название этой дисциплины - биомедицинская инженерия. Главная ее специализация - решение медицинских проблем. Применение биотехнологий в медицине позволяет моделировать, разрабатывать и изучать новые субстанции, разрабатывать фармацевтические препараты и даже избавлять человека от врожденных заболеваний, что передаются по ДНК. Специалисты в этой области могут создавать приборы и оборудование для проведения новых процедур. Благодаря применению биотехнологий в медицине были разработаны искусственные суставы, кардиостимуляторы, протезы кожи, аппараты искусственного кровообращения. При помощи новых компьютерных технологий специалисты в области биоинженерии могут создавать белки с новыми свойствами при помощи компьютерного моделирования.

Биомедицина и фармакология

Развитие биотехнологий дало возможность по-новому посмотреть на медицину. Нарабатывая теоретическую базу о человеческом организме, специалисты в этой области имеют возможность использовать нанотехнологии для изменения биологических систем. Развитие биомедицины дало толчок для появления наномедицины, основная деятельность которой заключается в слежении, исправлении и конструировании живых систем на молекулярном уровне. К примеру, адресная доставка лекарств. Это не курьерская доставка от аптеки до дома, а передача препарата непосредственно к больной клетке организма.

Также развивается и биофармакология. Она изучает эффекты, которые оказывают вещества биологического или биотехнологического происхождения на организм. Исследования этой области знаний сосредоточены на изучении биофармацевтических препаратов и разработке способов для их создания. В биофармакологии лечебные средства получают из живых биологических систем или тканей организма.

Биоинформатика и бионика

Но биотехнологии - это не только учение о молекулах тканей и клеток живых организмов, это еще и применение компьютерных технологий. Таким образом, имеет место биоинформатика. Она включает в себя совокупность таких подходов, как:

• Геномная биоинформатика. То есть методы компьютерного анализа, которые применяются в сравнительной геномике.
• Структурная биоинформатика. Разработка компьютерных программ, которые предсказывают пространственную структуру белков.
• Вычисление. Создание вычислительных методологий, которые могут управлять биологическими системами.

В этой дисциплине вместе с биологическими методами используются методы математики, статистических вычислений и информатики. Как в биологии используются приемы информатики и математики, так и в точных науках сегодня могут использовать учение об организации живых организмов. Как в бионике. Это прикладная наука, где в технических устройствах применяются принципы и структуры живой природы. Можно сказать, что это своеобразный симбиоз биологии и техники. Дисциплинарные подходы в бионике рассматривают с новой точки зрения как биологию, так и технику. Бионика рассматривала сходные и отличительные черты этих дисциплин. Эта дисциплина имеет три подвида - биологический, теоретический и технический. Биологическая бионика изучает процессы, которые происходят в биологических системах. Теоретическая бионика строит математические модели биосистем. А техническая бионика применяет наработки теоретической бионики для решения различных задач.

Как видно, достижения биотехнологий широко распространены в современной медицине и здравоохранении, но это лишь вершина айсберга. Как уже было сказано, биотехнология начала развиваться с того момента, как человек стал готовить себе пищу, а после широко применялась в сельском хозяйстве для выращивания новых селекционных культур и вывода новых пород домашних животных.

Клеточная инженерия

Одним из самых важных методов в биотехнологии является генная и клеточная инженерия, которые сосредоточены на создании новых клеток. С помощью этих инструментов человечество получило возможность создавать жизнеспособные клетки из совершенно разных элементов, принадлежащих различным видам. Таким образом, создается новый не существующий в природе набор генов. Генная инженерия дает возможность человеку получить желаемые качества от модифицированных клеток растений или животных.

Особенно ценятся достижения генной инженерии в сельском хозяйстве. Это позволяет выращивать растения (или животных) с улучшенными качествами, так называемые селекционные виды. Селекционная деятельность основана на отборе животных или растений с ярко выраженными благоприятными признаками. После эти организмы скрещивают и получают гибрид с требуемой комбинацией полезных признаков. Конечно, на словах все звучит просто, но получить искомый гибрид достаточно сложно. В реальности можно получить организм только с одним или несколькими полезными генами. То есть к исходному материалу добавляется лишь несколько дополнительных качеств, но даже это позволило сделать огромный шаг в развитии сельского хозяйства.

Селекция и биотехнологии дали возможность фермерам повысить урожайность, сделать плоды более крупными, вкусными, а главное, стойкими к морозам. Не обходит селекция стороной и животноводческую сферу деятельности. С каждым годом появляются новые породы домашних животных, которые могут давать больше поголовья и продуктов питания.

Достижения

В создании селекционных растений ученые выделяют три волны:

1. Конец 80-х годов. Тогда ученые впервые начали выводить растения, устойчивые к вирусам. Для этого они брали один ген у видов, которые могли противостоять заболеваниям, «пересаживали» его в ДНК-структуру других растений и заставляли «работать».
2. Начало 2000-х годов. В этот период начали создаваться растения с новыми потребительскими свойствами. Например, с повышенным содержанием масел, витаминов и т. д.
3. Наши дни. В ближайшие 10 лет ученые планируют выпустить на рынок растения-вакцины, растения-лекарства и растения-биорекаткоры, которые будут производить компоненты для пластика, красителей и т. д.

Даже в животноводстве перспективы биотехнологии поражают. Уже давно создаются животные, которые имеют трансгенный ген, то есть обладают каким-либо функциональным гормоном, например гормон роста. Но это были лишь начальные эксперименты. В результате исследований были выведены трансгенные козы, которые могут вырабатывать белок, который останавливает кровотечение у больных, страдающих плохой свертываемостью крови.

В конце 90-х годов прошлого века американские ученые вплотную занялись клонированием клеток эмбрионов животных. Это позволило бы выращивать скот в пробирках, но сейчас этот метод все еще нуждается в доработке. Зато в ксенотрансплантации (пересадка органов одних видов животным другим) ученые в области прикладной биотехнологии достигли существенного прогресса. К примеру, в качестве доноров можно использовать свиней с геномом человека, тогда наблюдается минимальный риск отторжения.

Пищевая биотехнология

Как уже было упомянуто, первоначально методы биотехнологических исследований стали применять в пищевом производстве. Йогурты, закваски, пиво, вино, хлебобулочные изделия - это продукты, полученные при помощи пищевой биотехнологии. Этот сегмент исследования включает в себя процессы, направленные на изменение, улучшение или создание конкретных характеристик живых организмов, в частности бактерий. Специалисты этой области знаний занимаются разработкой новых методик по изготовлению различных продуктов питания. Ищут и улучшают механизмы и методы их приготовления.

Еда, которую человек ест каждый день, должна быть насыщена витаминами, минералами и аминокислотами. Однако по состоянию на сегодняшний день, согласно данным ООН, существует проблема обеспечения человека продуктами питания. Почти половина населения не имеет должного количества пищи, 500 миллионов голодают, четверть населения планеты питаются недостаточно качественными продуктами.

Сегодня на планете проживает 7,5 миллиарда человек, и если не принимать необходимых действий по повышению качества и количества продуктов питания, если этим не заниматься, то люди в развивающихся странах станут страдать от губительных последствий. И если можно заменить липиды, минералы, витамины, антиоксиданты продуктами пищевой биотехнологии, то заменить белок практически невозможно. Более 14 миллионов тонн белка каждый год не хватает, чтобы обеспечить потребности человечества. Но здесь на помощь приходят биотехнологии. Современное белковое производство строится на том, что искусственно формируются белковые волокна. Их пропитывают необходимыми веществами, придают форму, соответствующий цвет и запах. Этот подход дает возможность заменить практически любой белок. А вкус и вид ничем не отличаются от естественного продукта.

Клонирование

Важной областью знаний в современных биотехнологиях является клонирование. Вот уже на протяжении нескольких десятилетий ученые пытаются создать идентичных потомков, не прибегая к половому размножению. В процессе клонирования должен получиться организм, который похож на родительский не только внешне, но и генной информацией.

В природе процесс клонирования распространен среди некоторых живых организмов. Если у человека рождаются однояйцевые близнецы, то их можно считать естественными клонами.

Впервые клонирование провели в 1997 году, когда искусственно создали овцу Долли. И уже в конце ХХ века ученые стали говорить о возможности клонирования человека. Кроме того, исследовалось такое понятие, как частичное клонирование. То есть можно воссоздавать не целый организм, а его отдельные части или ткани. Если усовершенствовать этот метод, то можно получить «идеального донора». Кроме того, клонирование поможет сохранить редкие виды животных или восстановить исчезнувшие популяции.

Моральный аспект

Несмотря на то что основы биотехнологии могут оказать решающее влияние на развитие всего человечества, о таком научном подходе плохо отзывается общественность. Подавляющая часть современных религиозных деятелей (да и некоторые ученые) пытаются предостеречь биотехнологов от чрезмерного увлечения своими исследованиями. Особенно остро это касается вопросов генной инженерии, клонирования и искусственного размножения.

С одной стороны, биотехнологии представляются яркой звездой, мечтой и надеждой, которые станут реальными в новом мире. В будущем эта наука подарит человечеству множество новых возможностей. Станет возможным преодоление смертельных болезней, устранятся физические проблемы, и человек, рано или поздно, сможет достигнуть земного бессмертия. Хотя, с другой стороны, на генофонде может сказаться постоянное употребление генномодифицированных продуктов или появление людей, которых создали искусственно. Появится проблема изменения социальных структур, и, вполне вероятно, придется столкнуться с трагедией медицинского фашизма.

Вот что такое биотехнология. Наука, которая может подарить блестящие перспективы человечеству путем создания, изменения или улучшения клеток, живых организмов и систем. Она сможет подарить человеку новое тело, и мечта о вечной жизни станет реальностью. Но за это придется заплатить немалую цену.

Сегодня перед биотехнологом стоит много нерешённых технологических задач. Можно изменять биологические организмы для обеспечения потребностей людей с помощью клеточных и генно-инженерных методов. Например, улучшать качество продуктов, получать новые виды растений и модифицировать животных, придавать живым организмам необходимые свойства и создавать новые лекарственные препараты методами генной инженерии, искусственного отбора, гибридизации.

Однако, чтобы работать биотехнологом, нужно знать не только генетику, молекулярную биологию, биохимию, клеточную биологию, но также ботанику, химию, математику, информационные технологии, физику и другое. Грубо говоря, биотехнологи - это инженеры в области естественных и точных наук. Генеральный директор инновационной биотехнологической Biocad Дмитрий Морозов рассказал об этой интересной профессии и будущем биотехнологий.

Biocad - это международная инновационная биотехнологическая компания. В ней есть научно-исследовательский центр, проводятся доклинические и клинические исследования собственных фармацевтических препаратов. Департамент перспективных исследований Biocad занимается разработкой лекарственных препаратов передовой генной и клеточной терапии, а, кроме того, поиском и анализом сигнальных путей, закономерностей и мишеней, которые позволяют разрабатывать препараты превентивной медицины.

Дмитрий Морозов,

генеральный директор компании Biocad

Что такое биотехнология?

Биотехнология - это использование живых систем, клеток, организмов для практических нужд человека. То есть использование современной науки для манипуляции с живыми объектами, чтобы получить некую выгоду и улучшить жизнь человека.

Биотехнология отталкивается от потребностей. Например, не зря люди ездят на север и изучают гейзеры. Они понимают, что 10 лет могут искать и ничего не найти. Но они всё равно это делают, потому что рано или поздно найдут какую-нибудь бактерию, которая позволит делать дешёвое биотопливо, используя один ген этой бактерии. Так или иначе каждый человек, когда занимается наукой, надеется её применить (кроме теоретических физиков, хотя, наверное, они тоже захотели бы в космос полететь). В компании Biocad мы используем микроорганизмы для создания лекарств.

В биотехнологии много дисциплин, и все успешные проекты и направления связаны с их комбинацией.

Говорят, все открытия происходят на стыке разных специальностей: математика, биология - биоинформатика; биология, химия - биохимия; медицина, информатика, биология - биомедицинская информатика. Это всё отдельные блоки, которыми занимаются разные люди. Биотехнология сегодня, наверное, более всего уделяет внимание созданию лекарств разных типов. Кроме фармацевтического направления биотехнологии интересно сельское хозяйство (улучшение свойств еды), экология, энергетика (получение биотоплива) и прочее. И, конечно, в будущем можно думать о коррекции человека.

Генная инженерия и биотехнология

В биотехнологии важное место занимает генная инженерия. Она широко распространена в исследованиях, однако вовсе не обязательно использовать её методы, чтобы получить полезные свойства у объекта. Например, можно разобраться в особенностях метаболизма организма: как он живёт в нормальной среде обитания и что получится, если мы переведём его в другую среду обитания, с другими питательными факторами, в другую атмосферу - возможно, это поможет ему в итоге, и это может быстрее размножаться. Но это же не генная инженерия.

Биотехнология - это манипуляции со знаниями, которые есть о данном объекте. Генная инженерия просто расширяет круг возможностей, разных комбинаций, даёт возможность совершать манипуляции на уровне молекул, поэтому более точна.

Биотехнология на самом деле существует столько, сколько сельское хозяйство. В сельском хозяйстве часто есть конкретная практическая цель - например, вывести породу быстрых лошадей или устойчивое к холоду растение. Этим люди занимаются уже сотни лет с помощью селекции, которая на самом деле является генетическим методом отбора.

Биотехнологическая этика: как общество относится к биотеху?

Люди по-разному воспринимают нововведения в биотехнологии. Есть негативные и позитивные примеры восприятия.

Негативные - это, например, мнение, что внедрение нового приведёт к появлению вирусов, которые будут распространяться по всему миру и от которых нет ни вакцины, ни лечения, и что периодические эпидемии именно с этим и связаны.

Из позитивных - например, можно создать вирус, который на время меняет цвет глаз. Постепенно они становятся своего цвета, и каплями антибиотиков можно снова сделать их голубыми. Это мало связано со здравоохранением в привычном смысле, но всё равно здорово. Подобные манипуляции уже в теории можно делать, и к таким технологиям общество относится позитивно и с улыбкой. Однако в целом люди боятся внедрения новых технологий. Да и чтобы внедрить новое, нужно на высшем уровне обсудить этические вопросы того или иного воздействия препарата, и обычно это происходит долго.

Биотехнология в Biocad: лечение нуклеиновой кислотой

Два года назад в Biocad мы открыли Департамент перспективных исследований, основная цель которого - создание лекарственных продуктов передовой генной терапии. Этот термин объединяет три группы лекарственных препаратов, которые не похожи на все остальные лекарства, к которым мы привыкли.

Во-первых, это препараты для генной терапии, во-вторых, это препараты, в основе которых лежит манипуляция с соматическими и стволовыми клетками человека, в-третьих, это препараты тканевой инженерии.

В основе действия классических лекарств лежит либо малая молекула химической природы, либо какой-то белок, например, антитело, который можно легко получить с помощью биотехнологических методов. В нашей разработке лекарственным веществом, то есть действующим фактором, является нуклеиновая кислота РНК или ДНК.

Это новый способ воздействия на организм человека. Это направление не так давно стало бурно развиваться, поэтому к нему пока что относятся с осторожностью.

Как работают препараты для генной терапии

Наше лекарство - это рекомбинантный вирус, наночастица на базе вируса, внутри которой находится ген, которого недостаёт больному человеку. Направлены эти продукты, как правило, на заболевания, которые плохо поддаются лечению (наследственные заболевания с тяжёлыми проявлениями вплоть до летального исхода в раннем возрасте: дистрофия, нарушение зрения, световосприятия, иммунодефициты). Это в основном моногенные заболевания, в которых проявление болезни обусловлено дефектом одного гена. В таких случаях они очень хорошо лечатся. В лаборатории мы создаем терапевтические вирусные частицы, а биоинформатики помогают нам моделировать их работу.

В случае полигенных заболеваний , например, рака, можно использовать методы генной терапии для модификаций клеток иммунной системы человека, чтобы получать иммунные клетки с высокой специфичностью к опухолевым клеткам. В лабораториях наши учёные осуществляют полный цикл разработки этих двух типов продуктов (от идеи до создания прототипов, готовых для тестирования на животных). Такого в России нет, наверное, нигде.

Перспективные исследования в биотехнологии

медицина будущего: Развитие новых типов лекарств

Наш департамент назван по аналогии с Управлением перспективных исследовательских проектов США (DARPA). Они пытаются внедрять достижения науки в целях увеличения обороноспособности страны - это ускоренная регенерация, универсальные доноры, оружие и прочее.

Возможно, в ближайшие 5-10 лет благодаря взаимосвязи кибернетики и биотехнологии действительно будут созданы умные лекарства. Например, создание очень маленьких чипов : это капсула или робот с частицами лекарственного средства, циркулирующие в крови, из которых в зависимости от состояния человека нужное вещество будет впрыскиваться в кровь. Подобным занимаются, например, в MIT. Уже есть успешные примеры: в зависимости от уровня глюкозы в организм вбрасывается инсулин, что минимизирует степень инвазивности лечебной процедуры. Человек один раз внедрил чип, сделал инъекцию и на очень длительное время забыл, что нужно принимать лекарство.

Даже известный футуролог Рэй Курцвелл говорит, что люди начнут жить дольше с помощью нанороботов к 2025 году. Скорее всего, он имеет ввиду препараты, которые будут бороться с онкологическими заболеваниями.

Нанороботы - новый формат препаратов, потому что с точки зрения веществ, из которых состоят лекарства, люди уже всё сделали. Мы ничего больше предложить не можем - типов химических соединений, которые можно использовать для терапии немного. Это либо белки, либо малые молекулы, либо нуклеиновые кислоты , которые теперь тоже применяются.

Вариантов и тех, и других, и третьих, конечно, можно сделать безграничное количество, но они имеют ограниченный потенциал применения, так как работают по общим химическим принципам. По-другому воздействовать на клетку уже никак невозможно.

Поэтому в будущем главным вопросом будет доставка нанороботами этих трёх «блоков», что приведет к появлению новых форматов терапии.

Конечно, большинство хочет просто принять таблетку, но не все лекарственные вещества можно в неё «вложить». Более простой вариант - капсула. Более эффективный - инъекция и суппозитории. И если был бы какой-то универсальный способ лечения, например, закалывать какой-то чип с концентратом лекарственного средства под кожу, но раз в год, думаю, многие бы на это пошли.

Фото предоставлено компанией Biocad.

Диагностика заболеваний

Развитие малоинвазивных методов диагностики будет нужно человеку, чтобы, грубо говоря, по капле крови можно было быстро определять состояние человека: есть ли у него онкологическое заболевание и, если да, то есть ли метастазы, что за рак и прочее.

Сейчас это можно делать по определённому количеству миллилитров крови с помощью высокопроизводительных методов, но пока это довольно дорого. Мы идём к индивидуальному профилированию человека, чтобы знать про себя всё до уровня молекулы. Человек будет понимать, что конкретно с ним происходит в данный момент.

Может возникнуть нечто вроде социальной сети профайлов, где будут храниться все данные - например, по экспрессии генов за последний месяц. Кажется, что здесь всё легко, но на самом деле это миллиарды последовательностей, сотни генов с разными мутациями, разной степени значимости. Поэтому нужен будет новый класс врачей-теоретиков, которые будут уметь интерпретировать это огромное количество данных.

Регенерация, искусственный интеллект

Наверное, в будущем мы научимся регенерировать ткани и органы. Уже сейчас выращивают органы с нуля до реального размера из клетки благодаря 3D-печати. Также пытаются восстанавливать спинной мозг после травмы - печатать нейроны в месте повреждения. Иными словами, прививать человеку его же клетки, размноженные в лабораторных условиях.

Также учёные будут больше использовать искусственный интеллект и нейросети, чтобы создавать новые лекарственные препараты. Самообучающийся ИИ должен будет сам накапливать достаточное количество знаний, которые позволят ему давать правильные ответы. Если это не контролировать, может, наверное, произойти катастрофа, но, с другой стороны, он сможет значительно развязать руки исследователям и дать возможность генерировать новые идеи, ведь ИИ будет брать на себя все рутинные процедуры.

Эти изобретения достойны не просто нашего внимания, но и успеха на мировой арене. Ведь эти технологии могут круто изменить наш образ жизни. Хорошая новость – их не придется ждать долгие годы, потому что они уже здесь и готовы к использованию!

На протяжении долгого времени ученые искали более дешевые и эффективные методы искусственного освещения. Наконец, они добились успеха. Им удалось создать несколько видов растений, которые излучают свет в темноте. Такие растения можно использовать в городской среде, чтобы сократить расходы на электричество. Не говоря уже о том, что каменным джунглям немного растений не помешает.

Чтобы убедиться, что человечество всегда будет обеспечено здоровой и свежей пищей, ученые и фермеры объединились и создали инновационный метод ведения сельского хозяйства. От традиционного он отличается тем, что растения выращиваются в закрытом помещении, при этом уклон делается на экономию пространства. Благодаря этому методу люди в городах смогут выращивать еду сами или покупать свежие продукты в магазинах в любое время года.

Около четырех миллиардов людей в мире все еще не обладают доступом в интернет. Крупные интернет-компании регулярно придумывают новые способы, как сделать интернет доступным во всех уголках Земли. Так появилась идея запустить в атмосферу воздушные шары, которые будут «доставлять» интернет в труднодоступные районы. Такой проект поможет жителям развивающихся стран лучше ознакомиться с окружающим миром и найти более высокооплачиваемые рабочие места.

Биотехнология – это отрасль науки, которая ищет возможности объединения технологий и живых организмов для использования в полезных целях. Полезные продукты варьируются от пищи, включая сыр, йогурт и кефир, до лекарств и биологических сенсоров. Биотехнология продолжает совершенствоваться и предлагать новые решения. На данный момент в биотехнологии популярна идея зерновых культур, устойчивых к засухам и содержащих больше витаминов.

В виду популярности видеоигр, игровые компании постоянно разрабатывают все более изощренные способы подарить игроку незабываемый опыт. Их главная цель – заставить нас почувствовать, что мы живем в игре, а не сидим дома перед монитором. Чтобы добиться этого эффекта, различные компании выпускают самые разные продукты для погружения в виртуальную реальность. Один из самых интересных вариантов – маска, которая во время игры позволяет даже почувствовать ароматы дикой местности.

Многие люди прекращают есть мясо, потому что не хотят навредить животным. Им на радость ученые придумали метод, который позволяет создавать мясо в лаборатории. Мало того, что это урезает ресурсы и энергию, которые тратятся на выращивание животного, это мясо более полезное и на вкус ничем не отличается от настоящего. Не говоря уже о том, сколько на планете освободится места, когда исчезнут животноводческие фермы.

Конечно, нам еще далеко до костюма Железного Человека, но первые шаги уже сделаны – экзоскелеты больше не предмет фантазии, а самая настоящая реальность. Они возвращают людям с травмами позвоночника возможность ходить и наслаждаться жизнью в полной мере. Со временем эти примитивные экзоскелеты станут только лучше – проще в использовании, удобнее и дешевле.

Если вы постоянно забываете, куда положили смартфон – эта новость придется вам по душе. Ученые разработали метод, который позволяет управлять приборами силой мысли. Эта технология впервые была испробована на людях, которые утратили подвижность. Она оказалась настолько успешной, что уже в 2004 люди играли в пинг-понг силой мысли. Такая технология определенно упростит нам жизнь, не говоря уже о том, какие возможности она открывает для видеоигр будущего.

Мир не устает расширяться, и все чаще мы испытываем необходимость оказаться в двух местах одновременно. Поэтому человечество постоянно ищет способы более быстрого передвижения. Один из лучших примеров новых технологий в этой области – гиперпетля Илона Маска. Она обещает быть настолько быстрой, что шестичасовой путь от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско будет преодолеваться за тридцать минут. И это не единственный подобный проект, находящийся в разработке.

Из-за того, что рождается все больше людей с генами, которые усложняют им жизнь и повышают риск смертности, генетики создали технологии, которые позволяют «вырезать» вредные гены, добавлять новые и «включать и выключать» уже имеющиеся. И это не просто способ сделать ллюдей здоровыми – эта технология может помочь людям, которые, например, всегда мечтали быть спортсменами, но лишены необходимых генов. Конечно, такая процедура не гарантирует результат на 100%, и людям все еще придется много работать, чтобы овладеть желаемыми навыками.

Хотя люди уже давно научились добывать питьевую воду при помощи опреснения, старые методы слишком трудоемкие и недостаточно эффективные. Теперь у человечества сложилось более глубокое понимание физики и химии, и ученые создали более эффективные способы опреснения воды. Теперь это можно делать не только быстрее и дешевле, но и с дополнительными преимуществами. Среди них – бесплатные полезные ископаемые. Да, в воде их полно, и опресненная вода может стать дешевым источником полезных ископаемых, необходимых для производства. Плюс, миллиарды тонн опресненной воды могут напоить всю планету.

Если вы фанат научной фантастики, то наверняка знакомы с этим устройством из «Стартрека». Именно его персонажи сериала использовали для измерения медицинских показателей. Реальная версия этого прибора умеет измерять кровяное давление, насыщение крови кислородом, пульс, температуру, дыхание, а также диагностировать 12 заболеваний, включая ветрянку и ВИЧ.

Все больше и больше фермеров просят помощи у современных технологий. Одним из таких помощников стали дроны. Хотя внешне они напоминают тех, которые используются в армии и кинопроизводстве, функционал у них сильно отличается. Их главная задача – делать инфракрасные снимки, которые позволяют фермерам определить, где семена прорастают успешно, а где начинаются проблемы. Некоторые компании создают сельскохозяйственных дронов, которые смогут уничтожать вредных насекомых, плесень и прочие неприятные для урожая вещи.

С более глубоким пониманием химии мы научились создавать новые, потрясающие материалы. В их число входит графен – материал, который состоит лишь из одного слоя атомов углерода. Благодаря такой толщине, он легко растягивается, обладает высокой теплопроводностью и при этом он в 200 раз крепче стали. Графен может использоваться в создании… да чего угодно. Графен сделает бронетехнику, одежду, компьютеры и многие другие вещи намного лучше и куда более долговечными.

Вы наверняка слышали о 3D принтерах. Но вряд ли вы знаете о существовании 4D принтеров. Оба выполняют одну задачу – печатают материалы или специальные предметы – но 4D создает объекты, которые способны изменяться под внешним воздействием. Дело в том, что условия жизни постоянно меняются, и то, что нам было нужно вчера, может уже не понадобиться через год. Чтобы избежать создания вещей, которые прослужат лишь короткий срок, исследователи создали принтеры и материалы, которые удивительным образом адаптируются ко всем типам перемен в окружающей среде, повреждениям и другим потенциальным опасностям.

Беседу ведет специальный корреспондент журнала Н. ДОМРИНА

На вопросы редакции отвечает академик Национальной академии наук Украины (НАНУ), академик ряда европейских академий наук Ю. ГЛЕБА, директор Института клеточной биологии и генной инженерии НАНУ, профессор, руководитель биотехнологической компании "Айкон дженетикс".

Юрий Юрьевич, наука, которой вы занимаетесь - биотехнология растений, - сегодня едва ли не самая передовая. Об этом говорит, в частности, тот факт, что на Всемирном экономическом форуме в Давосе, состоявшемся в конце января 2000 года - фактически накануне XXI века, - биотехнология была названа в числе трех ведущих сфер мировой экономики, наряду с Интернетом и средствами связи. Что, по вашему мнению, позволило этой научной дисциплине так быстро стать отраслью экономики и войти в лидирующую тройку?

На самом деле это произошло не так уж быстро - наследственная роль ДНК открыта почти 50 лет назад. К счастью, учеными был практически сразу распознан заложенный в биологии потенциал, и ее развитие пошло семимильными шагами. Выход на арену биотехнологии - следствие этого развития, а также свидетельство того, что биология получила от общества социальный заказ на решение острейших проблем: охрана здоровья и питание.

В настоящее время население земного шара составляет 6 с чем-то миллиардов человек, и его еще удается худо-бедно кормить. Но через 30-40 лет нас будет уже 10 миллиардов. Свободных для возделывания земель больше нет, темпы роста урожайности снижаются, а потенциал традиционных технологий, основанных на селекции, на химизации, на изучении питательных потребностей растений и т. д., практически исчерпан. Единственной альтернативой старым наукам (я бы назвал их "зрелыми")

выступает биотехнология, и общество это уже осознало.

Второй аспект может показаться парадоксальным. Дело в том, что биотехнология является разделом информационной технологии. Специфика состоит лишь в том, что информация здесь "зашита" в ДНК. Растение - тот же компьютер, оно перерабатывает информацию, используя материалы, в том числе искусственные, и создает нечто новое - трансгенное растение, то есть интересующий нас продукт. Отсюда вывод: биотехнология окажется не менее мощной и продуктивной отраслью науки и экономики, чем информатика. Поэтому абсолютно естественен тот факт, что и инвесторы, и бизнесмены от информационных технологий и Интернета идут к биотехнологии. Вполне оправданный шаг.

Мне, как человеку, имеющему пристрастие к растениям, понравилось высказывание редактора журнала "Сайенс". Мысль его такова: пока мы в основном обращали внимание на потенциал биотехнологии в фармацевтической промышленности, однако глобальный эффект проявится в результате манипуляций с ДНК растений. В конечном итоге мир будет получать пищу, топливо, волокна, химические материалы и фармацевтические продукты из генетически измененных растительных организмов.

А вообще технологии на основе живых организмов издревле сопровождали человека. Переработка молока, получение сыров, пива, вина - по существу та же биотехнология. Но, конечно, подобные ассоциации сегодня, когда научились клонировать животных, прочитывать целые геномы растений, ни у кого из нас не возникают.

Такое впечатление, что слово "технология" стало в наши дни ключевым. Сейчас всюду говорят о технологиях: информационных, космических, химических, медицинских, технологиях обучения и проведения проектов. Комитет по науке и технике заменен министерством по науке и технологиям... Во всем этом видится некая механистичность.

В "засилье технологий" я тоже ощущаю привкус механики, но речь идет, как мне кажется, о разнице между знанием, которое нам что-то объясняет, и знанием, которое нас вооружает: одно дело - "я знаю", другое - "умею". Вот если я просто "знаю", то это фундаментальная наука, если я "умею" - это уже технология, некая совокупность действий, процессов, а также процедура управления этими процессами, регламент, направленный на достижение заранее предопределенного результата.

Наличие технологий говорит о том высоком уровне зрелости конкретной науки, когда она начинает развиваться настолько быстро, что оказывается полезной обществу, становится, как мы говорим, прикладной. Так что, с одной стороны, слово "технология", сочетаемое с какой-либо наукой, это признак ее зрелости. Ведь пока наука остается "наивной", являясь совокупностью добытых знаний, она описывает феномен, но не понимает механизмов, стало быть, не может предложить и решений, как этими механизмами управлять. С другой стороны, приставка "технология" говорит о скорости развития науки, позволяющей ей очень быстро выходить на уровень зрелости.

- Вы хотите сказать, что не только в жизни, но и в науке наступила эпоха высоких скоростей?

Да, по крайней мере, в биологии такой этап наступил, и я бы назвал его этапом высокопропускной генетики.

После того как мы объяснили себе, каким же образом строится живое (на распознавание функций этих кирпичиков: ДНК, РНК, белков, углеводов, жиров и т. д. - ушло довольно много времени в XX столетии, и ответов у биологов накопилось очень много), следующей вехой на пути развития биотехнологии стало открытие технологий рекомбинантных ДНК, когда мы научились создавать искусственные молекулы, несущие новые наборы информации, и переносить их из одного организма в другой. То есть мы научились конструировать живое.

Сегодня же, прямо на наших глазах, как мне представляется, устанавливается очередная веха. И это уже не просто геномика как новейшая научная дисциплина, дающая описание всего организма и изучающая целые геномы, а тот этап, в который мы вступили несколько лет назад и который отмечен невероятным ускорением исследовательского процесса и наших способностей манипулирования, тот уровень науки и технологий, когда мы оказались в состоянии не только работать с целым геномом, но очень быстро оценивать огромное количество процессов или конструкций, которые мы насоздавали. Вот этот этап я и называю этапом высокопропускной генетики, поскольку сегодня без скоростных генетических методов в биологии уже ничего нельзя сделать, а им, этим методам, от силы десяток лет. Десять лет тому назад мы вступили в эпоху высокопропускной генетики.

- А через пару лет расшифруем геном человека - я правильно продолжаю вашу мысль?

Не исключено, что геном человека будет прочитан в этом, 2000 году. В Соединенных Штатах есть компания, она называется "Селера" (от лат. accelero - ускоряю), ее руководитель Крег Вентер бросил вызов всем государственным международным программам по секвенированию (расшифровке совокупности генов и межгенных участков) генома человека, сказав, что может сделать это намного быстрее, чем они. Его подход включает два компонента: первый - новые машины, в которых используются капиллярные автоматы, читающие примерно миллион пар оснований в неделю, второй - финансы. Вентер может себе позволить иметь в огромном зале 100 или 150 машин и читать 150 миллионов пар оснований в неделю. Для сравнения: с помощью такого машинного зала в течение недели может быть прочитан полный геном растения арабидопсис, а это 25 тысяч генов.

И все-таки, несмотря на свои исключительные достижения, биотехнология пребывает в младенческом возрасте. Мы понимаем пока лишь значение конкретного гена - всего контекста еще не видим. Качественный прыжок от информации об одном к информации о целом - о десятках тысяч генов, которые играют симфонию живого, - это и будет самый интересный этап для биологов, а результаты их открытий станут важнейшими для человека.

- Если все, о чем вы говорите, - младенчество биотехнологии, каким же будет взросление?

Нам с вами трудно себе представить ее взросление. Оно настолько поменяет наши возможности, что об этом лучше говорить с фантастами, а не с ученым.

- Эра прикладной науки! А мы готовы в нее войти?

Мне кажется, у нас, на территории бывшего Союза, господствует несколько высокомерное отношение к технологиям, к прикладной науке. Мы все еще живем вчерашним днем, многим из нас по-прежнему кажется, что призвание академических ученых - исключительно фундаментальные исследования. Но мы забываем, что наука больше не может позволить себе эту роскошь. И не только потому, что она внутренне уже готова, помимо понимания явлений, давать и решение проблем, а потому, что она стала непомерно дорогой для общества. Общество вправе требовать, чтобы в обмен на его поддержку наука старалась как можно быстрее выдавать на-гора практические решения и таким образом окупать себя.

Я понимаю, что при подобном подходе легко выплеснуть ребенка из купели, но не видеть ключевого значения прикладной науки дальше нельзя. Кстати, на Западе тоже довольно долго существовало такое же высокомерное отношение, но оно исчезло, несмотря на то, что там намного больше денег идет на науку. Если вы сейчас посмотрите на поведение какого-нибудь университетского профессора в Соединенных Штатах или ученого любого макс-планковского (академического) института в Германии либо какого-нибудь академического института в Великобритании, вы обнаружите, что прикладные аспекты науки интересуют их не меньше, а, может, и больше, чем фундаментальные. И американский профессор, и европейский исследователь стремятся увидеть прикладной аспект того, что они исследуют, а увидев, тут же пытаются полученную ими новую информацию запатентовать, закрепить за собой, чтобы иметь юридически узаконенный приоритет в своей области, потому что только тогда полученные ими новые знания приобретут привлекательность для бизнеса, для общества, их можно будет использовать, в том числе с тем, чтобы вернуть затраченные на исследования материальные ресурсы и получить возможность продолжить научный поиск. Еще несколько лет назад мои коллеги - директора институтов Общества имени Макса Планка по содействию германской науке (MPG) тоже по-снобистски относились к подобным вещам, а сегодня крупнейшее и наиболее зрелое агентство по патентованию находится как раз в Обществе имени Макса Планка, а мой добрый коллега Лотер Вилмицер, директор института молекулярной физиологии растений, создает уже третью биотехнологическую компанию.

По всей видимости, западное общество в силу своего рационального устройства к этому больше готово, чем наше.

И да, и нет. То, что сегодня я вижу у немецких коллег, у американских профессоров, - нечто более или менее недавно обретенное. До начала 1980-х годов фундаментальные исследования и в Европе, и в Соединенных Штатах поддерживались на довольно высоком уровне. И хотя уже введены были конкурсные формы финансирования, денег в целом было еще вполне достаточно, поэтому чисто материального давления для того, чтобы искать дополнительные источники финансирования для своих исследований, у западных ученых не было. Так что это вещи, которые развиваются и в силу самого бытия, а не только лишь осознания необходимости.

В какой-то мере я согласен с вами, потому что у нас материальное давление не меньше, а больше, чем там, и тем не менее эти процессы идут у нас туго. Но пока мы этого не поймем, дальше не продвинемся. Нереально ожидать от Российского государства, не говоря уже об Украине, Грузии, что они будут в полном объеме поддерживать научные исследования, то есть будут в состоянии выделять по 100 000 долларов в год на одного ученого (это то, что на Западе тратит, скажем, биолог на исследования, на реактивы, приборы, на инфраструктуру, - зарплата в эту сумму не входит). С другой стороны, сколь высоко мы бы себя ни ценили, наивно продолжать считать, что, тратя на те же исследования в десять, а то и в сто раз меньше их, мы сможем с ними конкурировать. Талант, конечно, компенсирует отсутствие материальных средств, но не настолько.

А вы считаете, что мы должны продолжать конкурировать? Сегодня только и слышишь со всех сторон: наука интернациональна, неважно, где подготовлено открытие, важно, чтобы его плодами могло пользоваться все человечество.

Совершенно верно, это я как раз и имею в виду, говоря о конкурентной ситуации. Сегодня можно покинуть страну (я это в значительной степени делаю, потому что вот уже десять лет, как я в основном живу за границей) и вести игру, находясь там, по ту сторону бывшего "железного занавеса", но возникает вопрос, можно ли ее играть здесь? Мне кажется, можно, и именно потому, что наука стала международной. Для больших компаний уже не так важно, где находится ученый. Единое информационное поле облегчает открытость практически всех стран, и если в какой-то момент западная компания убедится, что, имея дело с русскими, выиграешь в цене, а в качестве не проиграешь, то, уверяю вас, они к нам придут. Но для этого с нашей стороны должны появиться ученые новой для нас формации, которые не будут бояться выходить на международный рынок, знающие, что они продают, как продавать, и делающие все это профессионально. Иначе мы бесконечно будем сбиваться на разговоры о том, что у нас воруют, что Сорос, де, забирает какие-то невероятные открытия, которых, смею считать, у нас не так много, тем более в области технологий. Ведь практически все наши технологические разработки советского времени были направлены на военные или космические цели, и в них не были заложены компоненты стоимости, экономической целесообразности, отсюда их нежизнеспособность в сегодняшней ситуации. Но после того, как вы вводите в общее уравнение эти экономические компоненты, поле оказывается единым, и на нем можно играть, то есть получать достаточно средств на исследования. Но для этого, повторяю, нужен профессионализм не только в своей области, но и в том, как добытые новые сведения правовым образом защитить и где найти им применение. И такие профессионалы в СНГ уже есть.

Чтобы не быть голословным, назову профессора Атабекова в Московском университете, с которым мы ведем переговоры о том, чтобы взять лицензию на некоторые из его открытий. Дело в том, что Иосиф Атабеков и его сотрудники, отлично разобравшись в том, как западные компании развивают сейчас биотехнологический процесс, увидели его узкие места и предложили некоторые решения, как эти узкие места устранить. В лаборатории Атабекова делают науку самой высокой пробы. Но зрелый подход в данном случае заключался не только в том, что наука хорошая, и даже не столько в том, что они закрепили за собой достигнутые результаты и русским патентом, и в Европе, но в том, что они знали, каких именно технологических решений требует рынок. Как часто, получая интересные результаты 20-30-летних исследований, мы не спрашивали себя, а нужно ли кому-то то, что мы предлагаем. Расходы на патентование оказываются вдвойне обременительными, если патентовать то, на что нет спроса.

- А в чем суть открытий профессора Атабекова?

В его лаборатории обнаружена возможность запускать работу дополнительного гена в растениях в отсутствие дополнительного промотора. Любой ген имеет структурную часть, промотор и терминатор - некие участки, сообщающие организму о наличии данного гена, о том, что его надо прочитать, сделать из него белок и т. д. Классический учебник генетики скажет вам, что ген читается рибосомой только с участка, непосредственно прилегающего к промотору, то есть один промотор - один белок. Современный учебник скажет: необязательно в том случае, если есть некий участок ДНК, который, будучи прочитан и переведен на информационную РНК (или матричную - мРНК), дает возможность рибосоме распознать его и садиться не в начало мРНК, а в серединку этой молекулы, и с этого момента читать вконец все, как будто бы там был вот этот самый участок, который она распознает. То есть в одной мРНК может быть закодировано несколько белков, и рибосомный комплекс будет считывать каждый из них, так сказать, в отдельности, исходя из распознавания элемента, который по-английски называется internal ribosome entry site ("место вхождения рибосомы внутрь молекулы").

Предложенное группой профессора Атабекова решение позволяет с минимальным количеством промоторов читать большее количество генов и получать больше белков. Это важно не только само по себе, но и в плане интеллектуальной собственности. Дело в том, что вирусы - очень экономичные вещества, в них мало лишнего, и всунуть, как мы говорим, туда дополнительный промотор технологически очень сложно, а иногда просто невозможно, потому что все варианты использования дополнительного промотора уже запатентованы конкурентами. То, что предлагает Атабеков, позволяет практически безболезненно это делать, обходя многие патенты других компаний, которые, проработав в этой области по 10-15 лет, попытались сделать так, чтобы без их лицензии нельзя было эти процессы использовать в промышленном масштабе.

Юрий Юрьевич, вы имеете возможность и оттуда, из-за рубежа, и отсюда, изнутри, видеть и оценивать положение отечественной науки. Есть ли у вас рецепт для ее выживания?

Выписать рецепт я, конечно, не могу, но позволю себе привести в пример свой институт и немножко рассказать о том, что сделал сам.

Институт клеточной биологии и генной инженерии был создан Украинской академией наук в 1989 году на базе отдела Института ботаники вокруг новых технологий и относительно молодыми людьми. На момент создания института средний возраст сотрудников был 30 лет с небольшим. Через два года Советский Союз распался на отдельные государства, открылись границы, и молодежь потянулась на Запад - на родине стало не до науки. Из 150 сотрудников института примерно 50 уехали, и фактически никто не вернулся. Из тех, кто уехал, едва ли не все нашли себе приличные места: 20% - в компаниях и 80% - в университетах. Я могу вам показать публикации в таких журналах, как "Нэйчер", "Сайенс", "Доклады Академии наук США", и вы увидите, что наши бывшие сотрудники выступают первыми авторами.

В ваших словах слышится гордость за тот высокий уровень, который ваши сотрудники продемонстрировали за рубежом. Но неужели вам, самому молодому в стране академику, только недавно ставшему директором института, созданного в расчете на вас и ваших коллег, не было досадно все это наблюдать?

Конечно, мне, как директору института, терять сотрудников не хотелось, но потеря была бы двойной, если бы они не уехали, а просто закопали свои таланты здесь, где условий для того, чтобы заниматься серьезной наукой, больше не было.

В создавшемся положении я стал думать, как быть с институтом. Размышлять об этом мне было легче, чем моим коллегам, поскольку в 1991 году я сам получил приглашение крупной американской компании и поехал туда работать на следующих условиях. Первое: я сохраняю за собой пост директора института в Киеве и буду приезжать сюда по крайней мере раз в два месяца на неделю. Компания согласилась и финансировала мои поездки - шесть поездок в год. Второе мое условие: давать институту гранты для поддержания его работы - также было выполнено.

Конечно, я понимал, что компания должна жить по законам бизнеса и деньги она будет выделять только на то, что нужно ей. Проводить сбор биологического материала и анализ биологического разнообразия на фармакологическую и агрохимическую активность было для нас не очень профильной работой, но в 1992 году, согласно контракту с компанией, институт начал этим заниматься. Я знал, что в какой-то мере это была, грубо говоря, проституция, но мне казалось, что на первом этапе она оправдана. Для того чтобы обучиться, институт готов был взять на себя второстепенные компоненты технологического процесса с тем, чтобы в материальном отношении встать на ноги, а кроме того, получить представление о том, как биотехнологический процесс организован во всем мире, каковы требования больших компаний и куда все это идет. Словом, как играть в эту игру...

Простите, прерву вас. Давайте открутим пленку назад. Расскажите, пожалуйста, как вы дошли до жизни такой? Где родились, учились?

Родился в Закарпатье, окончил школу с физико-химическим уклоном. Физику, естественно, знал хорошо и решил стать физиком (вообще я рано понял, что буду заниматься наукой). Но тут выяснилось, что бурными темпами начала развиваться биология, и я придумал, что биофизика - это и есть та физика, которая меня интересует. В 1966 году я поступил в Киевский университет имени Т. Г. Шевченко на факультет биофизики. Вспоминаю, что у моей мамы было достаточно денег, чтобы дать мне на билет в одну сторону. Если бы я не поступил, то мне бы не на что было возвратиться домой.

В университете я быстро обнаружил, что биофизика в ее тогдашнем понимании - узкая область и что мне гораздо интереснее генетика, как информационная наука о живом, поэтому переключился на генетику. В 1971 году я защитил диплом и хотел остаться на кафедре генетики, однако ее декан, указав на мое неблагонадежное поведение (я тогда ходил на какие-то собрания и протестовал против русификации, сейчас уже не помню чего, - в общем, обычное восстание против нормы), объяснил, что аспирантом я быть могу, но учебное заведение не для меня, так как я есть идеологически плохой пример для студентов. Пришлось искать другое место. В конце концов директор Института ботаники академик Константин Меркурьевич Сытник, тогда вице-президент Академии наук Украинской ССР, поговорив со мной, признался, что у него самого "сложный" сын и что "не будет хорошего вина, если оно в молодости не перебродит". И я стал аспирантом в Институте ботаники. Но тут же объявил, что хотел бы заниматься конструированием растительной клетки, что по тем временам было весьма радикальной мыслью, так как речь шла о методах культивирования растительных клеток, а таких технологий в Киеве не было. Были они в Москве, в Институте физиологии растений, и Сытник позволил мне поехать туда и фактически выполнять работу там, в лаборатории члена-корреспондента АН СССР Раисы Георгиевны Бутенко. Я пробыл в Москве с 1971 по 1974 год и сделал работу, которую заметили западные коллеги и которую я доложил на ботаническом конгрессе в Ленинграде в 1975 году. После чего меня пригласили в Германию.

- Работать за границей, ведь это было тогда нереально!

Я ждал решения больше года, особо не рассчитывая на положительный ответ. Но оказалось, что отец одного из моих германских коллег продает Советскому Союзу оборудование и лично знает нашего посла в ФРГ товарища Фалина...

Таким образом, в 1977 году я уехал и полтора года проработал в Германии. У меня было право оставаться там два года, но я просто больше не выдержал: жену и дочь со мной, естественно, не пустили. Но после этой поездки я стал выездным и для того, чтобы поддерживать форму, практически каждое лето умудрялся по два-три месяца работать руками где-нибудь в лаборатории, в университетах Германии, Бельгии. А в 1982 году я удивительным образом попал на работу в Соединенные Штаты.

- Что ж удивительного, если вы стали выездным?

Дело в том, что американцы предлагали работу не в научном заведении, а в компании. При этом они сами прекрасно понимали, что советского ученого работать на фирму не отпустят. Поэтому они создали полностью юридически оформленный институт и пригласили меня в нем поработать. Я там у них был единственным сотрудником, а по прошествии трех месяцев, когда мой контракт кончился, они этот институт закрыли. Это легкое хулиганство доставило нам удовольствие и никому не навредило.

В конце 1980-х годов стало ясно, что наши попытки развивать современную биологию здесь захлебываются. На реактивы, приборы нужна была валюта, потому что собственной промышленности, которая бы всем этим обеспечивала, у нас не было - мы слишком опоздали с признанием генетики, молекулярной биологии. Известное постановление ЦК КПСС и Совмина о развитии молекулярной биологии, к сожалению, оказалось не слишком действенным. Потом вышло постановление о физико-химической биологии; поменяли название, но речь шла все о том же, о необходимости финансирования работ в области современной биологии, однако и это постановление вскоре перестало работать. А без валюты молекулярная биология оказывалась не в состоянии что-либо делать. И тогда мы с Валентином Негруком, молодым доктором наук из Института физиологии растений, пошли на прием к Юрию Анатольевичу Овчинникову, академику, вице-президенту АН СССР и академику ВАСХНИЛ, и сказали ему, что понимаем: у государства нет денег, но, может быть, государство согласится на то, чтобы мы сами поискали деньги за рубежом?

Овчинников разрешил нам месячную поездку в Соединенные Штаты. За этот месяц мы объехали 25 компаний, предлагая свои разработки и возможность выполнять работы по контракту. Одна из компаний, "Американ Цианамид" (American Cyanamid, из числа крупнейших фармацевтических, сельскохозяйственных и биохимических компаний), заинтересовалась нашими предложениями, ее сотрудники приехали затем к нам, в Киев, и в итоге мы подписали первый контракт на работу по генетической инженерии трансгенных растений картофеля. Это был 1988 год.

Сотрудничество с этой компанией шло очень хорошо (оно продолжается по сегодняшний день, сейчас компания ведет работы в основном в области биотехнологии, раньше это была химия), обе стороны были довольны и результатами, и условиями работы. Скажу честно, мы получали не Бог весть какие деньги, но они давали нам возможность вести нашу работу. Так продолжалось до 1991 года, когда в стране все стало разваливаться и рушиться и когда мне предложили приехать в Принстон и продолжить работу там. Вот тогда я и стал торговаться и выторговал соглашение между "Цианамидом", Академией и мной, о котором я уже рассказал...

Вернемся к тому, что вы и ваши коллеги по Институту клеточной биологии и генной инженерии решили попробовать сыграть собственную партию...

Да, прошло время, и нам показалось, что мы уже усвоили правила большого биотехнологического поля и можно возвращаться в ту область, которая нам интересна. Кроме того, у нас появились деньги, позволявшие проводить патентование. Поэтому в прошлом году я бросил компанию "Американ Цианамид", хотя я там вырос от ученого-гостя (у них есть такое специальное название "выдающийся ученый-гость") до директора всего отдела биотехнологии растений, и основал свою компанию, которая имеет филиалы в Германии и в Соединенных Штатах. И вот теперь эта компания заключила с киевским Институтом клеточной биологии и генной инженерии контракт уже на профильные для него исследования.

- А чем занимается ваша компания?

Компания "Айкон дженетикс" (genetics в переводе с англ. - генетика, icon - икона; хотя мы и старались отразить в названии наше происхождение, но слово icon взято нами из компьютерного языка - это иконка на экране монитора, которую вы должны нажать, чтобы выйти в определенную программу) создана для того, чтобы позволить более эффективно управлять биологической информацией, введенной в растение извне. Операционные системы для информации, закодированные в ДНК и введенные в растение, - вот это и есть наша задача. Аналогия из компьютерного языка здесь вполне уместна. Она также понятна инвесторам, которых удалось убедить вкладывать деньги в эту компанию. Инвесторы видят большое будущее не только за поиском генов, определяющих новые полезные признаки растений, но и за операционными системами, которые позволят управлять этими генами более эффективно, чем можно на сегодняшний день.

- И ваш институт встроился в эту систему? Он - часть компании?

Институт клеточной биологии и генной инженерии имеет эксклюзивный пятилетний контракт с компанией "Айкон дженетикс" и, таким образом, не только может решить свои материальные проблемы по поддержке ученых, закупке оборудования и т. д., но эти ученые будут работать в той области, в которой являются профессионалами, и им не придется искать случайных заработков в каких-то иных сферах, где их профессионализм не будет востребован.

Да, реальность состоит в том, что выход в международное пространство возможен лишь при определенной материальной обеспеченности. Поэтому поначалу мы просто зарабатывали деньги, для чего брали на себя выполнение таких задач, на которые люди более строгого к себе отношения вряд ли бы согласились. Мы же расценивали это как неизбежный для себя шаг, полностью осознавая, что ожидать от государства поддержки наивно, да в общем-то и нечестно, ведь перед ним встали гораздо более серьезные и важные проблемы, и даже если допустить, что государство признает науку вполне равновесной этим проблемам, оно объективно не в состоянии содержать ее на том уровне, который необходим ей сегодня, чтобы оставаться конкурентоспособной.

- Итак, давайте суммируем: на первом этапе надо...

Найти возможность для выживания за свой собственный счет. Второй этап - изучение всего процесса производства интеллектуальной собственности и ее юридической защиты. Третий - поиск клиентов, которым нужна эта интеллектуальная собственность. Ну, а дальше вы уже посмотрите, придавать ли вашему научному учреждению форму бизнеса или оставить его в основном академическим институтом, занимающимся также и прикладными разработками, чтобы поддерживать и то и другое направление исследований.

На сегодняшний день никаких других серьезных подходов я не вижу. Международные программы и фонды, которые питаются за счет денег налогоплательщиков своих стран, рано или поздно уйдут, поскольку задуманы как временные, на длительные фундаментальные исследования денег нет даже внутри стран - участниц этих фондов. Да и с какой стати гражданам США поддерживать науку в бывшем Советском Союзе? Разве что для того, чтобы Россия, СНГ не превратились в источник опасности для них. Но поскольку в цивилизованной ситуации этого нет, американский налогоплательщик имеет все основания повернуться к нам спиной, и не стоит за это на него обижаться. Программы поддержки за счет меценатов точно так же недолговечны. Ни Джордж Сорос, ни даже Билл Гейтс (хотя он сейчас много денег тратит на иммунологию и биотехнологические исследования) не могут тащить все на своих плечах.

- Но механизм, который вы наметили, без воли подобных вам людей не запустится.

Конечно, и сегодня наши научные работники в значительной степени зависят от того, есть ли лидер в их области, который в состоянии найти им применение без того, чтобы ломать их тягу к конкретной проблеме в науке.

Мы все время говорим о талантливых ученых, а талантливый ученый на сегодняшний день - это не только тот, кто, так сказать, бежит дистанцию на сто метров. Это многоборец, человек, который должен быть и хорошим менеджером, и бизнесменом, и ученым, конечно, очень хорошим. Его интерес к познанию нового сегодня может реализоваться только лишь как у режиссера кино, которому нужны деньги, нужен коллектив и нужно знать, будут ли покупать его кинофильм. Нет уже науки одиночек. Может быть, еще существуют какие-то вопросы в теоретической физике или математике, где талант довольствуется карандашом и листом бумаги. В остальном исследование - дорогостоящее коллективное предприятие, своего рода индустрия, и вам, как кинорежиссеру, нужно видеть и уметь охватить в ней все. Разумеется, есть люди, которые, не умея этого делать, являются прекрасными учеными, но для них остаются зачастую более скромные места в мировом научном процессе. Печально, но это так.

- Получается, что пока альянсы, подобные созданному вами, штучный товар?

Да, поэтому мне и казалось, что то, что мы затеяли с институтом и несколькими другими лабораториями на территории СНГ (а я хотел бы подчеркнуть, что это - не уникальные договоры, кроме них наша компания имеет договоры с большим числом европейских и американских университетов и институтов, но мы идем сюда, потому что знаем коллег, уверены в них и хотели бы им помочь; как видите, и у прагматиков могут быть идеалистические порывы), даст позитивный пример, которым как трафаретом попробуют воспользоваться другие ученые. Я бы этого хотел.

Мне кажется, что вся затея Сороса с поддержкой российской науки в какой-то мере оставила печать горечи, ибо она дала меньший эффект, чем могла. Конечно, бросив огромные деньги на фундаментальную науку, Сорос дал ей поддержку. Я отношусь к нему с очень большим уважением и благоговением, потому что делал он это абсолютно чисто, без каких-либо дурных помыслов, а то, что писала на эту тему наша пресса, на 90% несправедливо и некрасиво. Он поддержал науку. Но он не указал вектор, куда идти, и мы его вовремя не подтолкнули к этому. Тем самым он затянул агонию, дезориентировал ученых. Многим показалось, что как-нибудь да продержимся: сейчас поживем на деньги Сороса, потом появится кто-то еще... Но никто не появился. Почему? Проблема меценатства ждет своего решения. А все наши встречные предложения, например, по созданию "инкубаторов бизнеса", куда бы направлялись молодые ученые, которые, пройдя конкурс отбора лучших идей, имели бы возможность провести исследования и получить профессиональную поддержку для патентования, а затем на основании каких-то разработок открыть фирму и т. д., - такого рода предложения слишком поздно к нему пришли, он уже потерял интерес. Джордж Сорос - очень быстрый человек, мы же долго раскачивались и поэтому его потеряли.

Так что самым простым для нас вариантом было бы все-таки научиться жить так, как живет остальная часть мирового научного сообщества. Это очень простая мысль, но она почему-то с трудом проникает в сознание наших ученых.

Юрий Юрьевич, в начале нашей беседы вы упомянули, что питаете пристрастие к растениям. Какие же чувства вызывает у вас зеленый цвет и то живое, что с ним связано?

Не могу сказать, чтобы у меня был какой-то осознанный и понятный мне самому мотив. Просто с растениями мне более комфортно, чем с животными. Может быть, меня в детстве покусала собака? В любом случае это все-таки от детства идет. Я с удовольствием собирал декоративные растения, любил цветы, хорошо знал латынь, разбирался в видах, а сейчас моей страстью стала деревянная скульптура - ведь это тоже растения, только превращенные в искусство. Разумного объяснения своего пристрастия у меня нет. Каждый из нас чем-то отличается от другого, в этом пристрастии - одно из моих отличий.

ЛИТЕРАТУРА

"Наука и жизнь" о биотехнологии:

По следам овечки Долли . - № 6, 1997.

Созинов А., акад. РАСН, НАНУ и УААН. Семена для третьего тысячелетия. - № 10, 1998.

Фролов Ю. Трансгенные растения: как это делается. - № 10, 1998.

Киселев Л., член-корр. РАН. Впервые огромный генетический "чертеж" многоклеточного существа прочитан полностью. - № 3, 1999.

Попов Л., канд. биол. наук. Стадо для чеддера . - № 8, 1999.

Попов Л., канд. биол. наук. Фантастический шницель. - № 4, 2000.