Развитие генетических технологий в России стало темой для отдельной панельной дискуссии в рамках программы Восьмого международного технологического форума «Технопром-2021». Организатором мероприятия выступил Институт цитологии и генетики СО РАН, а его директор – член-корр. РАН Алексей Кочетов модерировал дискуссию.
В своем вступительном слове он подчеркнул роль, которую генетические технологии играют в мировой науке и экономике в целом, а затем перешел к задачам, которые стоят перед участниками дискуссии.
«Это не научная секция в чистом виде, это разговор на тему, что мешает быстрому развитию и внедрению генетических технологий в Российской Федерации. Нам нужно рассуждать о возможностях и механизмах улучшения текущей ситуации. И все рекомендации, принятые здесь по итогам нашего обсуждения, войдут в итоговый протокол «Технопрома», будут затем переданы в Правительство и, надеюсь, сыграют какую-то роль в развитии ситуации», - подчеркнул Алексей Кочетов.
Выступления участников были условно разделены на три блока (хотя зачастую эти темы в докладах и пересекались): тренды развития генетики, большие генетические данные и их анализ; генетические технологии для промышленности, сельского хозяйства и медицины; подготовка специалистов – кадров для генетики.
Одним из основных трендов развития генетики является разработка конвееров, включающих систематический анализ и сохранение существующего биразнообразия, секвенирование геномов всех организмов различных экосистем и разработка систем хранения больших генетических данных и алгоритмов их анализа. Однако, несмотря на финансирование проектов и меры государственной поддержки, работа с геномами для российских ученых – весьма дорогое удовольствие, что негативно сказывается на мировой конкурентоспособности отечественной генетики.
Хранение, обработка и анализ больших данных (big data) тоже ставят целый блок серьезных научных и технологических задач, которые еще только предстоит решить. Этой темы коснулся в своем докладе научный руководитель ИЦиГ СО РАН, академик РАН Николая Колчанова.
Академик напомнил, что что сегодня темпы роста объема генетических данных на порядок опережают возможности компьютерного анализа. Не хватает мощностей, эффективных скоростных алгоритмов обработки и методов анализа больших данных. Кроме того, для работы с генными сетями сложность генетического секвенирования увеличивается на порядок.
«Уже сейчас в базах порядка 70 тысяч генных сетей человека, животных, растений и микроорганизмов, которые содержат описание десятков миллионов молекулярных событий. И их количество стремительно пополняется», — подытожил Николай Колчанов.
Решить эту проблему можно лишь с помощью интеллектуальных методов автоматического извлечения знаний, основанные на машинном обучении и искусственном интеллекте. В мире создано около десятка таких систем, одна из них разрабатывается и в ИЦиГ СО РАН. Она работает с десятками миллионов источников информации, в том числе фотографических баз данных и патентов. Если же говорить о российской генетике в целом, то перед ней стоят два глобальных вызова: создание больших баз геномных данных и центров суперкомпьютерных вычислений для работы с ними. Академик выразил надежду, что частичным решением станет создание суперкомпьютерного центра «Лаврентьев» с центром компетенции по высокопроизводительным вычислениям и искусственному интеллекту.
Большую роль биоресурсных коллекций и организаций, занимающихся их сбором и хранением как для фундаментальной науки, так и для практического применения, отметило сразу несколько докладчиков. Директор ФИЦ «Всероссийский институт растениеводства» (Санкт-Петербург), д.б.н. Елена Хлесткина напомнила, что коллекция института, собирать которую начал еще знаменитый советский генетики Николай Вавилов, содержит много растений, которых нигде в мире больше не осталось. Не зря независимые зарубежные эксперты оценили ее стоимость в несколько триллионов долларов. Эти уникальные образцы, десятилетиями собираемые учеными в экспедициях по всему миру (и часто сохранившиеся только в самой коллекции) сегодня становятся базой для укрепления конкурентоспособности российских генетиков в мировой науке.
«Можно смело утверждать, что в условиях глобализации и широкого общего доступа к хранилищам геномных и генетических данных, преимущество в получении приоритетных результатов в области биологии, биомедицины и сельского хозяйства получат те, кто обладает уникальным генетическим разнообразием для поиска новых генов-мишеней и открытия новых сведений в области организации генных и метаболических сетей», - подчеркнула она. И если по количеству образцов коллекция ВИР находится на четвертом месте в мире, то по генетическому разнообразию и степени уникальности – на первом.
Но, по словам Хлёсткиной, для полноценной работы биоресурсным центрам необходимо принятие специальных законодательных норм, которые обеспечивали бы финансово-экономические условия, сохранение во время чрезвычайных ситуаций, продумать меры защиты от несанкционированного доступа, и вместе с тем — понятные и прозрачные механизмы доступа заинтересованным исследователям.
Тему биоколлекций и их использования в научной работе продолжили руководитель ЦГИМУ «Курчатовский геномный центр» в Никитском ботаническом саду (Севастополь) член-корр. РАН Ирина Митрофанова и директор Центрального сибирского ботанического сада СО РАН, д.б.н. Виктор Чепинога. В частности, руководитель ЦСБС СО РАН рассказал про технологию ДНК-штрих-кодирования, которая позволяет использовать последовательности ДНК для идентификации видов.
«И живые коллекции, и гербарии здесь имеют свои преимущества и недостатки. К живым организмам можно в полной мере применять технологии секвенирования. Но трудно оценить их внутривидовую изменчивость, так как много растений из разных популяций сложно постоянно поддерживать в живом состоянии. В гербарных коллекциях накапливается много материала с большой территории, есть доступ к типовым образцам, но у возрастных образцов происходит разрушение ДНК», — отметил Виктор Чепинога.
Второй блок дискуссии касался вопросов внедрения генетических технологий в промышленность и сельское хозяйство. Руководитель отделения «Курчатовский геномный центр ИЦиГ СО РАН», д.б.н. Елена Салина дала краткий обзор современных технологий, которые новосибирские ученые используют для создания новых сортов сельскохозяйственных культур с заданными характеристиками. В их числе маркер-ориентированная селекция, редактирование генома растений и дигаплоидные технологии. В совокупности эти инструменты позволяют получать в сжатые сроки высокопродуктивные и устойчивые к внешнему воздействию (заболевания, климатические изменения и т.п.) сорта зерновых и других ценных культур. Однако, как отметила Елена Салина, для полноценного использования этих инструментов необходимо решить задачу обеспечения генетиков приборами и реактивами отечественного производства (зависимость от импорта сильно повышает стоимость исследований и их продолжительность, поскольку приходится подолгу ждать, пока заказанные материалы и приборы преодолеют таможню).
Организаторы постарались обсудить вопрос внедрения технологий с разных сторон, пригласив выступить не только ученых, но и потенциальных заказчиков исследовательских проектов. Министр сельского хозяйства Новосибирской области Евгений Лещенко озвучил краткую справку о состоянии этой отрасли в нашем регионе на текущий момент и пожелания аграриев к селекционерам. Министр подчеркнул тревожную ситуацию, сложившуюся в силу доминирования импортных эмбрионов в животноводстве и птицеводстве и рост доли импортных семян в посевах сельскохозяйственных культур. По его мнению, преодолеть эту тенденцию можно за счет более тесного сотрудничества ученых и аграриев. «Импортные сорта сопровождаются подробными методичками по их выращиванию, чего не хватает сортам российского происхождения. Второй момент, на который нужно обратить внимание – это то, как растение отвечает на интенсивное возделывание, как удобрения помогают раскрыть его потенциал. Тогда, вооруженные этим знанием, производители смогут получать достойный урожай», – заметил Евгений Лещенко.
На фоне нового курса на «зеленую экономику» и борьбу с углеродным следом, хорошие перспективы открываются у другой разработки ученых ИЦиГ СО РАН – мискантуса Сорановского. Эта многолетняя культура хорошо известна в более южных странах, где используется, в частности, в качестве сырья для биотоплива. Новосибирские ученые вывели сорт мискантуса, который хорошо растет в российском климате, а их коллеги из Института нефтехимического синтеза РАН совместно с АО «НПО «БИОТЕХКОМПОЗИТ» первыми в мире разработали технологию получения из мискантуса растворимой целлюлозы в промышленных объемах. Генеральный конструктор «НПО «БИОТЕХКОМПОЗИТ» Михаил Азанов представил участникам дискуссии сразу два больших проекта, который его компания намерена реализовать совместно с ИЦиГ СО РАН. в настоящее время уже идут работы над проектом малотоннажного (до 10 тысяч тонн) производства целлюлозы для упаковки и посуды в Подмосковье, часть оборудования для будущего предприятия закуплена за рубежом, часть москвичи намерены заказать у одной из фирм Бердска. Второе предприятие «НПО «БИОТЕХКОМПОЗИТ» хочет открыть в районе Новосибирска, причем гораздо большего масштаба: технология по которой оно будет работать становится рентабельной при объеме выпуска продукции от 50 тысяч тонн в год.
«Новосибирск удобен для этого по ряду причин. Здесь находится оригинатор сорта, а значит, проще будет создать сырьевую базу, необходимую для работы такого завода, а во-вторых, отсюда близко, по сибирским меркам до целого ряда крупных предприятий, которые используют целлюлозу в своем производстве», отметил он.
Третий блок вопросов, обсуждаемых на дискуссии касался подготовки кадров как для научных исследований, так и для внедрения их результатов на производстве. Заместитель директора ИЦиГ СО РАН по организационной и образовательной деятельности к.м.н. Анна Трубачева рассказала о том, как поставлена эта работа в Институте цитологии и генетики.
«У нас сложилась целая образовательная экосистема, в рамках которой мы работаем и с школьниками, и с студентами ряда университетов, у ИЦиГ и его филиалов есть свои аспирантуры, работают летние школы для молодых ученых и совместные со Сколково курсы переподготовки специалистов», - отметила она.
Свои пожелания высказали по кадровому вопросу и представители бизнеса, участвовавшие в дискуссии. В частности, директор по инновациям АО «УК«ЭФКО» Ростислав Ковалевский сообщил, что в настоящее время корпорация развернула целую кампанию по поиску и привлечению в свой коллектив талантливой молодежи из сибирских регионов. А Михаил Азанов посетовал, что современная подготовка инженерно-технических кадров не во всем соответствует требованиям времени и многие инновационные предприятия сталкиваются с трудностями при наборе сотрудников.
Подводя итог дискуссии, ее участники отметили, что она прошла плодотворно, многие передали свои предложения в список рекомендаций по улучшению ситуации в отрасли и теперь остается только ждать – услышат ли мнение экспертов в коридорах власти.
Пресс-служба ИЦиГ СО РАН
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии