Практически нет сфер человеческой деятельности, куда бы не вторгалась био-технология.
Это тысячелетие будет являться веком биотехнологических инноваций. Благо-получие жизни на земле, развитие и процветание экономики как мировой, так и отдель-ных государств будут во многом зависеть от отношения государственных структур к биотехнологии не как к лозунгу - "Биотехнология - приоритетное направление разви-тия экономики", а как к важнейшей отрасли народного хозяйства, и подкрепляться не лозунгами, а конкретными делами. С другой стороны, нельзя все проблемы по разви-тию биотехнологии, рынка биотехнологической продукции перекладывать на плечи государства.
Расширение и насыщение рынка биотехнологической продукцией невозможно без участия инвестиций со стороны частного капитала, а также знаний налогоплатель-щиков, какие средства, на какие проблемы и на получение какой продукции он может рассчитывать и требовать.
Кроме того, развитие биотехнологического рынка во многом сдерживается от-сутствием достаточной и постоянной информации в средствах СМИ и популяризации достижений в биотехнологии, возможных ее перспективах в ближайшие годы, так как многие зарубежные исследования закрыты по частным фирмам или публикуются, в том числе отечественные, в специализированных журналах.
Быстрые успехи по основным дисциплинам инженеринга и биотехнологии при-вели к увеличению понимания роли науки и медицины. Этот прогресс в области моле-кулярной биологии, биохимии, иммунологии и генетики открывает огромные возмож-ности в разработке новых лекарственных средств и борьбе с болезнями и безгранич-ными возможностями для инноваций. На примере развития генной инженерии, воз-можностей, которые представляет для науки и практики космические исследования, и их влияние на развитие медицинской науки на земле нам бы хотелось поднять вопрос о том, какие открытия в биологии важны и имеют коммерческий потенциал.
Что нам даст открытие последовательности всех генов в геноме человека, и как это открытие повлияет на нашу жизнь, насколько выгодны эти исследования и их по-следствия?
В принципе ответ однозначный - генная инженерия является многообещающей в плане значительной коммерческой выгодности для инвестиционного сообщества. Обоснование этой выгодности элементарно: чем больше изучено генов, тем больше ле-карств, технологий их производства существует для коммерческого развития, т.к. уста-новлена прямая взаимосвязь между открытиями в генной инженерии и созданием но-вых лекарственных препаратов.
Прогресс в молекулярной биологии в XXI столетии скорее всего будет прохо-дить по трем направлениям:
Ученые Кембриджа объявили в июне 2000 года, что им ясна фактически вся по-следовательность трех миллиардов нуклеотидов в человеческого генома. Вероятно, что к 2003 году последовательность всех нуклеотидов будет ясна окончательно, однако, анализ функций всех генов, смысловое прочтение этого текста займет более длитель-ное время. Перспективы, открывающиеся перед диагностикой и лечением тяжелейших заболеваний, просто фантастические. Теоретически можно будет диагностировать и лечить рак и возрастные изменения на молекулярном уровне до возникновения обшир-ной патологии, блокируя или стимулируя экспрессию определенных генов и, следова-тельно, управляя белковым синтезом.
В области разработки лекарственных средств на базе генной терапии исследова-ния ведутся путем модификации ДНК раковых клеток с целью производства фермен-тов, которые в соединении с безопасными для организма медикаментами образуют сильные химиотерапевтические препараты, действующие локально в опухоли и уби-вающие преимущественно раковые клетки.
Другим направлением генной терапии рака являются исследования по регулиро-ванию пролиферации (клеточного деления) на генетическом уровне, а также еще целый ряд перспективных направлений.
С другой стороны, ряд специалистов оценивает перспективы генной терапии ра-ка скептически, считая, что раковое перерождение клеток не является результатом лишь нескольких генетических мутаций, а происходит вследствие 11000 мутаций в ис-ключительно нестабильных клетках.
По мнению многих специалистов, полная победа над раком лежит на пути ран-ней молекулярной диагностики с помощью генетических микрочипов. В перспективе каждый человек сможет носить прибор размером с наручные часы, состоящий из слож-нейшей микролаборатории размером с ноготь и интегральной микросхемы для анализа информации.
Постоянные микроанализы крови на генетические мутации позволили бы выяв-лять самое преддверие опухолевого процесса.
Выращивание человеческих тканей и даже целых органов - тканевая инженерия - также является решающим фактором прогресса. Базовое направление - культивиро-вание недифференцированных зародышевых клеток или стволовых клеток и управле-ние их дифференциацией в клетки различных видов соматической ткани, например, кардиомиоциты сердца или нейроны. Весьма перспективным здесь видится соединений двух биотехнологий - клонирования и культивирования столовых клеток, что позволит получать искусственные биотрансплантанты, содержащие "свои" белки, и тем самым многократно уменьшать возможность отторжения будущего трансплантанта.
Таким образом, генная инженерия повлияла фундаментально на открытие ле-карственных средств и их разработку. Так как гены продуцируют белки, и белки могут стать либо лекарственной мишенью, либо лекарственными средствами, исследователь-ские учреждения разрабатывают огромное число новейших технологий , которые в полной мере обеспечивают мощную платформу для разработки и коммерциализации промышленных лекарственных средств нового поколения на основе генной инженерии.
В свете вышеизложенного возникает вопрос - какое отношение имеет космос к решению перечисленных проблем?
Сложилась интересная ситуация. Если ранее мы знали о полетах космонавтов по публикации их портретов и биографий в центральной печати, экстренным сообщениям по радио и телевидению, то теперь космонавтика стала обычным и рутинным делом, и основные сообщения чаще всего касаются различных нештатных ситуаций.
В основном только специалисты знают о том, что появилось новое направление исследований - космическая биотехнология. Отечественные биотехнологические экс-перименты в условиях космического полета впервые были начаты в 1982 году на орби-тальной станции "Салют-7", а с 1986 года продолжены на станции "Мир". Для осуще-ствления биотехнологических экспериментов в космосе было создано 17 типов борто-вых биотехнологических установок, не имеющих аналогов в отечественной, а в ряде случаев, в мировой практике. За истекший период на борту пилотируемых станций вы-полнено более 150 экспериментов по различным направлениям, начиная от чисто науч-ных фундаментальных исследований и заканчивая получением опытных партий био-препаратов. Эти 20-летние исследования позволили сформировать основные направле-ния дальнейших фундаментально-прикладных научных работ, проводимых на борту МКС (международной космической станции), имеющих как практическое применение на Земле, так и представляющих коммерческий интерес.
В свете нашего сообщения из большого числа проведенных космических иссле-дований представляют интерес исследования по кристаллизации белков и эксперимен-ты по космической культуре клеток - тканевой инженерии.
Человеческое тело содержит более 100 000 различных протеинов, которые иг-рают важнейшие роли в ежедневных функциях тела, таких как транспорт кислорода и химических веществ в кровь, образование основных компонентов мышц и кожи, борьбу с болезнями и т.д. Определение структуры протеина - это ключ для конструирования и разработки эффективных лекарственных средств. Применяя рентгеноструктурный ана-лиз кристаллов протеина, можно описать его структуру на молекулярном уровне и оп-ределить его функциональную принадлежность. Знание структуры протеина может по-мочь ученым создать лекарство, которое будет "подогнано" в активный сайт протеина подобно вставлению ключа в замок, делая бессильной функцию протеина.
Рентгеноструктурный анализ требует больших гомогенных кристаллов и, к со-жалению, кристаллы, выращенные на земле, часто имеют внутренние дефекты или про-сто не вырастают в условиях земной гравитации, что делает анализ трудным или даже невозможным.
Таким образом, космос является одним из инструментов, научной базой для ис-следования и создания новых лекарственных препаратов.
Коротко о возможности космических исследований для тканевой инженерии. Культивирование (выращивание) клеток млекопитающих и тканевых культур является одним из основных приемов медицинского исследования и ключом для развития буду-щих медицинских технологий, таких как терапевтическое (вне тела) культивирование и трансплантация тканей. До сих пор медицинская наука не могла полностью культиви-ровать человеческую ткань до зрелых состояний дифференцирования, обнаруживаемых в теле. Не вдаваясь в подробности и особенности выращивания клеток и тканей в кос-мическом пространстве (МКС), установлено, что в условиях космического полета мож-но получать клетки и тканевые культуры, близкие к оригинальным тканям человека. Это создает условия для генерации биологических заменителей, направленных на соз-дание, сохранение или восстановление потерянного или больного органа или структур-ной функции. К сожалению, российская космическая программа не имеет данного на-правления исследований. Зарубежными учеными проводятся подобные исследования, среди которых можно отметить успешное выращивание хрящевой ткани. Ведутся ис-следования по выращиванию костных клеток для лечения остеопорозов и других пато-логий костной ткани. Запланированы исследования по получению клеток для сердечно-сосудистых заболеваний (клапаны сердца, сердечная мышца, сосудистые ткани), нев-рологических заболеваний (болезнь Паркинсона, Альцгеймера, эпилепсия, травмы), диабета, клеток печени, стволовых кроветворных клеток (трансплантация костного мозга). Этот перечень можно значительно расширить. В США затраты на здравоохра-нение составляют более одного триллиона долларов в год. Инженерные ткани могут быть применены в случаях, составляющих половину от этой суммы.
Естественно, что определенные успехи по получению клеточных препаратов для лечения диабета, восстановлению потенции и функции рождаемости у мужчин, работы по получению кожных трансплантантов и др. ведутся и в России в земных условиях.
Однако, отсутствие стабильного финансирования для решения подобных задач, отсутствие широкой информации по возможностям космической биотехнологии в этой области с целью привлечения частных инвестиций значительно сдерживает развитие рынка биотехнологических препаратов.