Как биотехнологии преобразуют мир и кто за это заплатит

РБКHi-Tech

Ген перемен

Как биотехнологии преобразуют мир и кто за это заплатит

Валерия Коган — выпускница МФТИ, аспирантка Ариэльского университета (Израиль), основательница агротехстартапа Fermata, который следит за состоянием тепличных растений при помощи искусственного интеллекта (сегодня компания Fermata оценивается в $12 млн и обслуживает сельскохозяйственные рынки Израиля и Западной Европы), а также биотех-стартапа Smartomica, занимающегося анализом медицинских и научных данных и созданием инструментов персонализированной медицины.

Как развивается современная биоэкономика, какие существуют проблемы в этой сфере, куда движется вся биотехнологическая индустрия и почему выгодно инвестировать в нее — в колонке основательницы агротех- и биотех-стартапов Валерии Коган.

Как развиваются биотехнологии

Согласно прогнозам Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), к 2030 году в развитых странах продукция биотехнологий будет составлять почти 3% ВВП, а сами биотехнологии будут применяться для получения 80% лекарств, 50% сельскохозяйственного производства и 35% продукции химической промышленности. Все идет к развитию биоэкономики, которая благодаря пандемии стала еще ближе.

Основные сферы использования биотехнологий сегодня — медицина, фармацевтика, промышленность, энергетика, сельское хозяйство, где BioTechинновации позволяют снизить себестоимость продукции (в частности, в пищевой промышленности), развивать биомедицину и отрасль биофармацевтических препаратов. При этом на рынок выходят как продукты, заменяющие традиционные, так и совершенно новые.

Уже сегодня биотехнологии позволили появиться большому числу функциональных пищевых продуктов, призванных снизить риски развития заболеваний за счет высокого содержания (25–50% от суточной потребности) микронутриентов. Развитие этого направления важно для снижения нагрузки на медицину. Примером таких продуктов могут служить крупы (хлопья), обогащенные протеином и за счет этого поставляющие в организм больше белка, чем стандартные аналоги, — 23 г (в 100 г овсяных хлопьев) против 12,3 г. Также появилось немало новых сортов растений и пород животных, причем биотехнологии позволили ускорить процессы селекции: например, для выращивания сортов риса срок сместился с десяти до восьми лет. Это показало исследование «Повышение глобальной продовольственной безопасности за счет ускорения селекции растений», проведенное в 2019 году.

Но удовлетворены еще не все запросы рынка — множество направлений находятся только на стадии развития. Например, технологии получения рекомбинатных белков (благодаря генной инженерии), разработка биопозитивных стройматериалов (положительно влияют на здоровье) и продуктов биоорганического синтеза. И очень остро стоит вопрос изменения климата, которое можно затормозить при помощи «зеленых» отраслей экономики, в том числе биотехнологий.

Почему биотех такой дорогой

Заинтересованность правительства — один из ключевых факторов развития биотехнологий и определения их стоимости. Сегодня свыше 40 стран имеют национальные стратегии для продвижения биоэкономики. В нашей стране с 2012 года работала «Комплексная программа развития биотехнологий в Российскоий Федерации: Био2020», но в 2018 году в Минэкономразвития сообщили, что ее нужно пересмотреть, поскольку программа не предусматривала финансирования исследований. Какая стратегия заменит этот документ, переставший действовать в 2021 году, неизвестно. Но помимо финансирования в России очень не хватает института развития проектов в области биотехнологий, который бы целенаправленно инвестировал в этот сектор, а также комплексного нормативного обеспечения — на это игроки рынка обратили внимание в рамках IV ежегодного Аграрного форума России в 2019 году.

Кроме этого, большую роль играют инвестиции частного сектора и диверсификация источников капитала. В пандемию венчурный рынок устремился в BioTech — только в США в первой половине 2020-го появилось столько же фондов, нацеленных на биотехнологии, сколько за весь 2019 год (с капиталом более $10 млрд) — об этом сообщает Silicon Valley Bank. При этом все чаще капитал для биотехнологических исследований не ограничивается государственными источниками и финансированием из частного сектора: подключаются краудфандинговые площадки (такие как Indiegogo, Kickstarter), интернет-порталы, привлекающие средства для конкретного проекта от нескольких инвесторов. Правда, из-за пандемии они понесли серьезные убытки — на Kickstarter, по данным Cnews, по итогу 2020 года число проектов уменьшилось более чем на 30%.

Также на стоимость BioTech-решений влияет доступность ресурсов — технологических (исследовательских центров, конкретных аппаратов) и человеческих (специалистов). Чем их больше, тем ниже затраты на производство биотехнологических продуктов за счет возможности масштабировать разработки. И одновременно с этим нужно работать над прозрачностью операционной деятельности и логистикой, создающими дополнительные расходы.

Как удешевить технологии

В первую очередь нужно повысить мощности в исследовательских центрах за счет закупки более современного и производительного оборудования — компьютеров нового поколения и других способов модернизации производственных мощностей. Это способствует повышению скорости цикла DesignBuild-Test-Learn: «проектирование, сборка, тестирование, обучение». В сочетании с увеличением числа биотехнологов высокого класса это поможет масштабировать уже существующие разработки. Но для достижения всего этого нужно усиление коллаборации стейкхолдеров (государства и частного сектора).

Способом удешевления технологий могут стать разработка и применение новых инструментов для секвенирования (определения порядка нуклеотидов), синтеза и редактирования ДНК. В американском Национальном научно-исследовательском институте генома человека (NHGRI) указывают на то, что рассчитать точные затраты, например на секвенирование ДНК, невозможно. Но по оценкам NHGRI, в 2006 году это стоило около $14 млн, в середине 2015 года — уже $4 тыс., а к концу 2015-го — $1,5 тыс. Такого снижения цены удалось добиться именно за счет появления и освоения новых инструментов.

В целом эволюция клинических исследований, которая позволит проводить все процедуры быстрее, точнее и качественнее, должна снизить затраты занятых в биотехнологиях специалистов и, соответственно, сделать BioTech-продукты доступнее по цене. Это, в свою очередь, должно способствовать массовому распространению таких продуктов,

что и является основной целью BioTech-компаний. Потому что нет ничего более выгодного, чем сделать доступное лекарство или диагностический метод, который оплачивает страховая компания: это несопоставимо по привлекательности с «продуктами для богатых».

Станет ли биотех доступнее

Применение любых инноваций в этой сфере, особенно в области здравоохранения, невозможно без государственного «разрешения» и соответствующего регулирования. Также есть фактор времени, но его компании постепенно обходят: например, в Национальном институте биомедицинской визуализации и биоинженерии (США) смогли разработать технологию, позволяющую печатать любой орган не за шесть часов, а за 19 минут. Помимо этого, присутствует фактор стоимости готовых решений, однако она со временем все же снижается: как это происходит, например, с методикой секвенирования генома, которая за десять лет подешевела почти в 10 тыс. раз.

Впрочем, определенный уровень «массовости» уже достигнут даже в медицинской отрасли, хотя об этом известно лишь в научных кругах: например, российская компания MaxBionic продает бионические протезы, а в рамках соцстрахования их даже можно получить бесплатно. А, к примеру, в американском штате Северная Каролина работает Институт регенеративной медицины Уэйк-Форест, который несколько лет занимается не только печатью искусственных органов, но и их трансплантацией — еще в 2006 году пациенты получили мочевые пузыри с 3D-принтера. В 2016-м в институте стали делать уши, хрящи, кости рук и тела, сохраняющие стабильность после пересадки. А в 2019 году разработали биопринтер для печати кожи напрямую на рану. Помимо этого в институте создают миниатюрные копии сердца, печени и других органов, чтобы проверять на них действие лекарственных препаратов и выявлять побочные эффекты.

Еще одна сложная, но также уже доступная не только для экспериментов медицинская биотехнология — онколитические вирусы, которые применяются в виротерапии онкологических заболеваний. Суть — в заражении опухоли модифицированным вирусом (аденовирусом, герпесвирусом, энтеровирусом), чтобы сделать ее клетки иммуногенными: это позволяет собственному иммунитету человека бороться против онкологии. Помимо этого, и сам вирус разрушает опухоль, поэтому получается терапия двойного действия. Виротерапия наиболее эффективна на ранней стадии как профилактика метастазирования (размножения в другие органы). Но технология не является заменой химио- или лучевой терапии и используется в перерывах между применением этих методик.

Как биотехнологии изменят мир

Развитием индустрии все сильнее будут управлять социальные факторы, потому что многие новые биотехнологии вызывают общественные дебаты о том, что в них превалирует — ценность или опасность. Например, технология генного драйва — часть генной инженерии, позволяющая изменить вероятность того, что определенный аллель перейдет к потомству (аллели — формы определенного гена, располагаются в одинаковых областях парных хромосом).

Технология фактически позволяет модифицировать целую популяцию живых организмов — например, навсегда избавить человечество от малярийных комаров: это одна из самых распространенных идей применения генного драйва. Для этого достаточно поместить в комаров гены, не позволяющие им инфицироваться одноклеточными плазмодиями (возбудитель малярии). С течением времени генетически модифицированные комары создадут безопасную популяцию, а «старые» вымрут.

В 2015 году ученые из Имперского колледжа Лондона при помощи CRISPR/Cas9 создали генный драйв, чтобы вызвать бесплодие у малярийных комаров. По последним данным официального портала Imperial College London, за 7–11 поколений удалось полностью избавиться от популяции переносчика болезни. Но до начала тестирования технологий в дикой природе, по мнению ученых, еще около пяти-десяти лет. Однако при всей пользе генного драйва в вопросе избавления от ряда инфекций или наследственных заболеваний у него есть другая сторона: риск биотерроризма и просто непредвиденных последствий, если модифицированный объект (например, животное) сбежит из лаборатории. Поиск решений таких задач (когда нужно получить лишь пользу с минимальными рисками) станет драйвером для развития BioTech-индустрии.

Многие будущие биотехнологические продукты будут похожи на существующие, но созданы с помощью новых подходов. Отчасти за счет этого они смогут появляться быстрее — по крайней мере, это уже актуально для новых форм генетической трансформации. Методика CRISPR/Cas9 позволяет сократить время ДНК-исследований, а благодаря последней разработке в этом направлении — фоточувствительной химической модификации направляющей РНК — она стала быстрее в 100 раз, пишет журнал Science. Увеличение скорости и эффективности вышеупомянутых циклов Design-Build-Test-Learn вместе с увеличением числа специалистов в биотехнологической отрасли приведет к появлению большего количества продуктов, аналогичных ранним разработкам, но трансформирующихся с помощью процессов, отличных от рекомбинантной ДНК.

Впрочем, некоторые будущие биотехнологические продукты могут полностью отличаться от существующих. Растущие возможности преобразования геномов сегодня позволяют разработчикам расширять число и виды модификаций. Мы можем увидеть генетическую трансформацию микробов (таких как дрожжи, водоросли и бактерии) в замкнутых системах для производства химикатов и биотоплива. А также развитие сообществ микробов из синтетической ДНК — они могут быть предназначены для высвобождения в открытых средах для усиления азотфиксации растениями или для использования в биоремедиации на загрязненных участках.

Помимо этого, будут появляться новые BioTechплатформы, способствующие увеличению объемов и скорости производства биотехнологической продукции. Речь идет в первую очередь о вычислительных инструментах для повышения эффективности, новых наборах инструментов для потенциальных разработчиков, улучшенных возможностях синтеза ДНК и РНК и более автоматизированных системах.

Так, в России уже несколько лет существует платформа «БиоТех2030», цель которой — построение отечественной биоэкономики, осуществление научно-технической и инновационной политики.

Фото: Victoria Heidel

O'qishni davom ettirish uchun tizimga kiring. Bu tez va bepul.

Roʻyxatdan oʻtish orqali men foydalanish shartlari 

Tavsiya etilgan maqolalar

Импортозамещение выходит на новый уровень Импортозамещение выходит на новый уровень

Российская промышленность снижает зависимость от иностранных поставщиков

РБК
Изoбражая жертву: пигмеи бамбути Изoбражая жертву: пигмеи бамбути

Самые маленькие люди на планете

Вокруг света
«Двойка» за хорошее поведение «Двойка» за хорошее поведение

BMW M2 Gran Coupe: баварское купе, которое на самом деле седан

Автопилот
Шампанское священной дружины Шампанское священной дружины

Глупый и не совсем приличный финал жизни героического генерала Скобелева

Вокруг света
Точная стыковка Точная стыковка

Как правильно оформить стыки потолка и пола со стенами?

Идеи Вашего Дома
Тише едешь Тише едешь

Квартира в необычном классическом интерьере

AD
Было — стало: 6 примеров того, как человек и изменение климата влияют на планету Было — стало: 6 примеров того, как человек и изменение климата влияют на планету

Человеческая деятельность навсегда изменила Землю

Вокруг света
Еду я на Родину: как скульптор с мировым именем возрождает родное село Еду я на Родину: как скульптор с мировым именем возрождает родное село

Зачем скульптор Даши Намдаков вкладывает деньги в российскую глубинку

Вокруг света
Амурская Калифорния: краткая история непризнанной республики Амурская Калифорния: краткая история непризнанной республики

Что будет, если в одном месте соберутся уголовники и авантюристы всех мастей?

Вокруг света
Все время мира Все время мира

Как человечество познакомилось с мировым времен и линией перемены дат

Вокруг света
Теневая экономика: главные обитатели коралловых рифов и их роли в подводном обществе Теневая экономика: главные обитатели коралловых рифов и их роли в подводном обществе

Разноцветный подводный мир только человеку кажется безмятежным

Вокруг света
Казачья станица, уникальное кипарисовое озеро, винодельня с историей: куда съездить в Краснодарском крае активному туристу Казачья станица, уникальное кипарисовое озеро, винодельня с историей: куда съездить в Краснодарском крае активному туристу

Об отдыхе в Краснодарском крае, но не таком, как все привыкли

Вокруг света
Смерть от шляпы, корсета и зеленого цвета: 7 опасных модных тенденций Смерть от шляпы, корсета и зеленого цвета: 7 опасных модных тенденций

Стремление следовать моде в одежде может привести к самым печальным последствиям

Вокруг света
Колдовская трава: яд, полупаразит или украшение? Колдовская трава: яд, полупаразит или украшение?

В июле в российских лесах зацветает растение, которое почиталось как колдовское

Вокруг света
Век с инсулином: история одного из важнейших открытий в истории человечества Век с инсулином: история одного из важнейших открытий в истории человечества

О сахарном диабете человечеству известно уже более 3,5 тысячи лет

Вокруг света
Убить по правилам: кодексы чести в Российской империи Убить по правилам: кодексы чести в Российской империи

В XIX столетии начался настоящий дуэльный бум

Вокруг света
Детка в клетке Детка в клетке

Итальянский дизайнер Самуэле Мацца уже год живет за решеткой по своему желанию

AD
Берег апельсинового цвета, или 7 чудес Кастельона Берег апельсинового цвета, или 7 чудес Кастельона

Чуть севернее Валенсии есть побережье со сладким названием Коста-дель-Асаар

Вокруг света
Не думай о секундах свысока: 7 увлекательных книг о разведчиках Не думай о секундах свысока: 7 увлекательных книг о разведчиках

Книги о тех, чьи имена, как правило, остаются неизвестны

Вокруг света
Фирменное блюдо: том ям Фирменное блюдо: том ям

Секреты самого популярного блюда Таиланда

Вокруг света
Советская классика: форшмак по-еврейски Советская классика: форшмак по-еврейски

Закуска, в которой любая селедка становится благородной

Вокруг света
Почему разрушаются мосты: 5 причин и примеров Почему разрушаются мосты: 5 причин и примеров

Основные причины разрушения мостов

Вокруг света
Военный гений: главные триумфы Наполеона Военный гений: главные триумфы Наполеона

15 августа 1769 года родился Наполеон Бонапарт

Вокруг света
Инфографика: карточный блеф Инфографика: карточный блеф

Привычная для нас карта мира — лишь условная схема

Вокруг света
Там русский дух Там русский дух

Подмосковный дом с элементами русского быта и иллюзорных пространств

AD
Тонкая штучка Тонкая штучка

Декоративные панели для стен способны заменить другие отделочные материалы

Идеи Вашего Дома
Вернувшиеся с того света: когда остановка сердца — еще не конец Вернувшиеся с того света: когда остановка сердца — еще не конец

Порой людям удается обмануть смерть

Вокруг света
Кадровые перестановки Кадровые перестановки

Интерьерный фотограф Джорджо Барони увлекся дизайном и начал оформлять интерьеры

AD
С деньгами на выход С деньгами на выход

Как основателю стартапа привлечь инвестора с максимальной выгодой

РБК
Кто кого поборет: самые большие живые существа в море, на суше и в воздухе Кто кого поборет: самые большие живые существа в море, на суше и в воздухе

«Вокруг света» сравнивает между собой крупнейших обитателей планеты Земля

Вокруг света
Открыть в приложении