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

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Увидеть возможности Увидеть возможности

Малоизвестные истории о том, как общество реагирует на новые ситуации

Forbes
Броненосцы: рыцари в круглых латах Броненосцы: рыцари в круглых латах

Испанские конкистадоры удивились, встретив в Южной Америке животных в броне

Вокруг света
О птицах и людях О птицах и людях

Что делать, если животные отказываются жить по правилам, введенным человеком

Forbes
Все умрут, а я останусь: истории единственных выживших в воздухе, в море, на земле и под землей Все умрут, а я останусь: истории единственных выживших в воздухе, в море, на земле и под землей

Некоторые люди выживают вопреки всему и потом живут долгие годы

Вокруг света
Как в воду глядеть Как в воду глядеть

10 техник работы с будущим от известного трендвотчера

РБК
Трое в лодке: как участники списка Forbes Абрамов, Щербович и Мишин спасают лосося Трое в лодке: как участники списка Forbes Абрамов, Щербович и Мишин спасают лосося

Как миллиардеры помогают дикой природе и почему они это делают?

Forbes
Игорь Рябенький: 7 тезисов в пользу венчурных инвестиций Игорь Рябенький: 7 тезисов в пользу венчурных инвестиций

Игорь Рябенький — о том, как оценивать стартапы, кто такие бизнес-ангелы

РБК
Нефтяная лихорадка: жир земли Нефтяная лихорадка: жир земли

Чтобы отнять у природы «черное золото»,необходимы широкомасштабные разработки

Популярная механика
Деньги на НИИ-ЧАВО Деньги на НИИ-ЧАВО

Почему наука и бизнес в России так далеки друг от друга

РБК
Любимые женщины звезд фильма «Джентльмены»: Макконахи, Фаррелла и других Любимые женщины звезд фильма «Джентльмены»: Макконахи, Фаррелла и других

Кому удалось покорить голливудских красавчиков из фильма «Джентльмены»

Cosmopolitan
Путь семьи Тоёда Путь семьи Тоёда

Как Toyota дошла до вершины мирового автомобилестроения

Forbes
Блюда из культовых фильмов и сериалов, которые можно приготовить дома Блюда из культовых фильмов и сериалов, которые можно приготовить дома

Блюда для тех, кто хочет погрузиться в атмосферу на все 100%

Playboy
Прикоснуться к сердцу Прикоснуться к сердцу

Завтрак съешь сам — этого правила неизменно придерживаются на юге Китая

Вокруг света
Изoбражая жертву: пигмеи бамбути Изoбражая жертву: пигмеи бамбути

Самые маленькие люди на планете

Вокруг света
Шалость удалась! Макеева, Асмус и другие звезды в мокрых майках показали грудь Шалость удалась! Макеева, Асмус и другие звезды в мокрых майках показали грудь

Звездные россиянки не постеснялись позировать без нижнего белья

Cosmopolitan
«Мне говорили гадости в лицо»: как я стала первой моделью с ДЦП в России «Мне говорили гадости в лицо»: как я стала первой моделью с ДЦП в России

Анастасия Аброскина — о том, каково это, быть быть первой в России моделью с ДЦП

Cosmopolitan
Гидроразрывы заподозрили в повышении солености поверхностных вод Гидроразрывы заподозрили в повышении солености поверхностных вод

Метод гидроразрыва может быть связан с уровнем солености поверхностных вод

N+1
Сколопендр с австралийского острова уличили в охоте на птенцов тайфунников Сколопендр с австралийского острова уличили в охоте на птенцов тайфунников

Верховными хищниками австралийского острова Филлип оказались крупные сколопендры

N+1
Безопасно и комфортно. 10 правил для вашего дома Безопасно и комфортно. 10 правил для вашего дома

Иногда важно взглянуть по-новому на то, как устроен ваш дом

Домашний Очаг
10 признаков, что твоя кожа стареет быстрее положенного 10 признаков, что твоя кожа стареет быстрее положенного

10 признаков преждевременного старения

Cosmopolitan
«Экспекто патронум!»: 9 мифов о Джоан Роулинг «Экспекто патронум!»: 9 мифов о Джоан Роулинг

9 мифов о Джоан Роулинг

Вокруг света
Художник и его музей Художник и его музей

Анна Толстова об Александре Ройтбурде

Weekend
Книги о путешествиях: 11 произведений, позволяющих посетить другие страны, не вставая с дивана Книги о путешествиях: 11 произведений, позволяющих посетить другие страны, не вставая с дивана

Подборка книг про путешествия и приключения современных и классических авторов

Playboy
Пост в фейсбуке помог спасти редкого полосатого зайчонка Пост в фейсбуке помог спасти редкого полосатого зайчонка

Редкого зайчонка изъяли у пытавшегося продать его фермера и выпустили на волю

N+1
Советский мультипликатор Леонид Шварцман: «Сегодня Чебурашка был бы другим» Советский мультипликатор Леонид Шварцман: «Сегодня Чебурашка был бы другим»

Леонид Шварцман вспоминает, как создавался образ Чебурашки

Esquire
«Хочу на ручки»: почему партнер не должен играть роль родителя «Хочу на ручки»: почему партнер не должен играть роль родителя

Недолюбленные дети становятся самыми требовательными партнерами

Psychologies
Анна Киселёва. На твоём берегу: опыт сельской школы, в которой есть ресурсный класс Анна Киселёва. На твоём берегу: опыт сельской школы, в которой есть ресурсный класс

В селе часто получается то, о чём большие городские школы боятся и думать

Домашний Очаг
Первый космический холодильник: полет нормальный Первый космический холодильник: полет нормальный

О реальных перспективах создания космического холодильника

Популярная механика
Простая математика. Считаем обновления в Audi Q5 Простая математика. Считаем обновления в Audi Q5

Подмигиваем новой оптике и танцуем вместе с подвеской Audi Q5

РБК
Электронный дифрактометр улучшили с помощью терагерцового излучения Электронный дифрактометр улучшили с помощью терагерцового излучения

Физики создали новый электронный дифрактометр

N+1
Открыть в приложении