Стремительное развитие биологии привело к широкому использованию совершенно новых практических подходов для решения проблем здравоохранения и сельского хозяйства, для разработки принципиально новых технологий и материалов в различных отраслях. Во всем мире ощущается недостаток в квалифицированных кадрах, способных плодотворно работать в области биоинженерии и биоинформатики, не является исключением и наша страна.
Созданный в 2002 году в МГУ факультет биоинженерии и биоинформатики готовит высококвалифицированные кадры для научно-исследовательских институтов и университетов, медицинских институтов и учреждений, промышленности (особенно фармацевтических и биотехнических производств).
Это специалисты, владеющие последними достижениями фундаментальной биологической науки и способные целенаправленно изменять биологические объекты в соответствии с поставленными задачами.
В целях эффективной и оптимальной подготовки таких специалистов Министерством образования РФ утверждена новая образовательная специальность "биоинженерия и биоинформатика".
Отличительными чертами специальности являются:
- изучение дисциплин биоинженерного профиля: генной инженерии; биоинженерии микроорганизмов, растений и животных; клонирования и трансплантации клеток; белковой инженерии; инженерной энзимологии;
- существенное увеличение объёма преподавания математики и, особенно, информатики, как в общем курсе, так и в рамках специализированных курсов по биоинформатике.
Образовательная система ФББ имеет следующие особенности:
- в основе программы обучения на ФББ лежит междисциплинарный подход. Преподавательскую деятельность ведут сотрудники химического, биологического, механико-математического и физического факультетов, а также сотрудники НИИ ФХБ им. А.Н. Белозерского МГУ. Студенты осваивают в полной мере присущие университетским традициям классическую биологию и классическую математику. В дополнение к этому они изучают самые современные методы биоинженерии, генетической инженерии, молекулярной биологии, биоинформатики и мат. методы в биологии;
- на факультете введена система тьюторов – ученых, персонально руководящих исследовательской работой студентов. Научная работа студентов - важная и обязательная часть учебного плана. Каждый студент выполняет за срок обучения три курсовые работы – по биоинформатике, биохимии и биоинженерии, на 6 курсе выполняет дипломную работу. Практикуется защита курсовых работ в виде доклада на конференции на английском языке;
- введена сквозная система рейтинга как стимул соревновательности студентов;
- на факультете читаются курсы по "Русскому языку и культуре речи", "Психологии и педагогике", "Философии", "Риторике", а также языковые факультативные и специальные курсы - "Реферирование и перевод", "Методология специальности на английском языке". Предоставляется возможность углубленного изучения английского языка (на IV и V курсах), по желанию ведется подготовка студентов к сдаче международных экзаменов по английскому языку (с последующим получением международных сертификатов). Предоставляется возможность изучения второго и третьего иностранного языка (французский, немецкий);
- студенты факультета проходят следующие учебные практики: на I курсе – биологическая практика (Звенигородская биологической станции им. С.П.Скадовского); на II курсе – зоологическая практика (Беломорская биологическая станция им. Н.А.Перцова, Карельский берег Кандалакшского залива Белого моря); на III курсе – практика по биоинформатике (по конкурсу, Лейденский университет, Нидерланды).
Использование новых информационных технологий и компьютерной техники в учебном процессе и научных исследованиях является одним из важнейших приоритетов деятельности факультета.
Широко используется мультимедийное сопровождение учебных занятий. Обеспечен выход в Интернет. Создан интернет портал курса биоинформатики. Организованы собственные практикумы по биохимии, молекулярной биологии, цитогенетике.
Выпускники факультета биоинженерии и биоинформатики составляют контингент наиболее востребованных категорий молодых специалистов.
Комплексность и разносторонность полученного образования, а также навыки научно-исследовательской работы позволили выпускникам факультета найти применение полученным знаниям в самых различных областях. Большинство выпускников приняли решение продолжить свое образование в системе послевузовского образования и стали аспирантами и соискателями Факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ, НИИ Физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Биологического факультета МГУ, Института общей генетики РАН, Центра биоинженерии РАН, НИИ Биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича РАМН.
Этот симбиоз науки
и техники
совершенно справедливо можно назвать самым дерзновенным направлением научно-технического прогресса, поскольку он применяет инженерные принципы к биологии и медицине. А что может быть важнее здоровья человека и желания продлить его ? Биоинженерия
сконцентрирована именно на таких аспектах.
Наука 2.0. Биоинженерия
Если вылечить нельзя, можно воссоздать заново
Именно такой подход лежит в основе биоинженерии. Ее постулат, – создание и . Без преувеличения, весьма , позволяющая обеспечивать полноценными здоровыми органами людей с необратимым износом жизненно важных функциональных систем. Можно услышать возражение: но ведь существует же пересадка органов? Да, трансплантология и ее опыт сегодня прогрессируют, но врачи убедились, что основной проблемой является опасность отторжения чужеродного органа. И если даже донорский орган приживлен успешно, он не сможет работать безусловно долго. Например, при пересадке сердца, при всем грандиозном успехе в этом современной медицины, такой срок ограничивается десятью годами, увы… Альтернативным, причем намного более результативным направлением и является биоинженерия. Сегодня она сосредоточилась на клеточном и генном уровнях, открывающих поразительные для современного состояния медицины перспективы.
Существуют убедительные опыты, доказавшие возможностьвыращивания на базе стволовых клеток тканей костного мозга, печени, поджелудочной железы хрящевых образований. Так неужели проблема решена? В том-то и дело, что сегодняшняя наука, осознав реальность достижения еще вчера казавшегося недостижимым, продолжает находиться в стадии поиска, формулирования теории и практики методик, нащупывания принципов, позволяющих открыть уникальные возможности оздоровления и продления жизни каждого индивида. В центре внимания – опыты по восстановлению тканей сердца. Интересно, что за основу их интродукции берутся клетки кожи человека и волоса. К сожалению, пока убедительных результатов не обнародовано.
Биоинженерия / телеканал ПРОСВЕЩЕНИЕ
Что достигнуто и о чем умалчивается
Чудо? Нет, реальность!
- Четыре года назад в прессе появилось сообщение об успехе австралийских ученых, сумевших создать искусственный материал для регенерации живых тканей, не отторгаемых организмом. Ими явились полимерные волокна;
- Без указания страны, где проводились исследования, но достаточно подробно сообщается, что впечатляет результат использования магнитного поля для воссоздания тканей в области реконструкции и наращивания костных систем;
- Для этой же области медицины, но другими методами вели исследования китайские ученые, сумевшие создать биосовместимые материалы на основе пористых металлических сплавов титана. В условиях низкотемпературных режимов и варьирования продолжительности синтеза удалось получить структуру, имитирующую кость человека со всеми ее физиологическими характеристиками;
- Стоматология готова пополниться разработками композита на основе полимеров и входящих в их состав ферментов, предотвращающих белковое загрязнение медицинских имплантов.
Весьма перспективным признается направление, где прикладывают свои усилия ученые университета Массачусетса . Здесь используют наночастицы золота для продолжительной стабилизации белковых соединений; - Исследователи Калифорнийского университета обнаружили, что соединение полимерных наночастиц и красных кровяных телец увеличивает интенсивность жизненного цикла, еще более возрастающую при внедрении в структуру лекарственных веществ;
- Канадские экспериментаторы пошли по пути соединения методик физики и медицинских исследований. В итоге усовершенствованный магнитно-резонансный томограф стал способен перемешать внутри кровяного русла человека небольшие металлические шарики . На основе таких наработок могут быть созданы приборы неинвазийной хирургии. Подобные мини-роботы смогут осуществлять сложнейшие манипуляции внутри ;
- Впечатляют открытия швейцарских экспериментаторов, вплотную подошедших к решению проблемы происхождения жизни. Они открыли, что наночастицы кварца способны стимулировать создание упорядоченных структур. Это становится толчком для экспериментов по воспроизведению органов и тканей.
Я бы в биоинженеры пошел. Пусть меня научат!
Перспективность нового направления подтверждает прицел на подготовку кадров данного профиля. В России , как и за рубежом, ряд престижных ВУЗов уже не один год набирает студентов для осваивания азов биоинженерии, известных сегодня науке. Российская Национальная Академия , Московский Университет им. М.В.Ломоносова , другие масштабные учебные заведения имеют подобные кафедры, через которые идет внедрение молодой поросли в перспективную отрасль.
Преподавательский состав стоит перед непростой задачей - не только передать запас знаний на стыке химии, физики, биологии, математики, информатики, но и воспитать плеяду исследователей, которые пойдут дальше своих учителей. Дело трудное, но весьма благородное, тем более, что и государственный заказ все реальнее начинает поддерживать новаторский поиск.
Что ищем и что находим?
В центре внимания экспериментаторов биоинженерии находятся вопросы молекулярной биологии, способной в перспективе не только создавать органы конкретного индивида, но и генетически модифицированные организмы, в частности, сельскохозяйственных и растений с заданными свойствами.
Кстати, в таком аспекте уже существуют весьма убедительные результаты в виде овец с уникальными свойствами шерсти и фруктов с повышенным содержанием минералов и витаминов. Отдельная ветвь биоинженерии может помочь создавать машины и механизмы с принципами устройства весьма изощренного и совершенного организма человека. Более того, принципы биоинженерии могут сыграть важнейшую роль в создании и поддержании уязвимых в условиях тотального загрязнения планеты экосистем. В целом же большинство учебно-исследовательских центров сосредоточено на следующих направлениях:
- молекулярное моделирование ;
- изучение свойств белковой материи в динамике ее воспроизводства;
- получение биополимеров и эксперименты с их участием ;
- выращивание тканей для трансплантологии;
- влияние наночастиц на живые организмы .
Перспективы биоинженерии в России
Сегодняшняя позиция страны в объеме мировых нанотехнологий в денежном выражении минимальна. Такая критическая констатация заставляет властные структуры по-новому взглянуть на упущения в отрасли. Поскольку в данную сферу активно начали вкладывать средства США , европейские страны , Япония , Китай , России предстоит пересмотреть свою пока еще достаточно пассивную позицию.
Речь идет о совершенствовании законодательства данного направления разработке стандартов. Остается надеяться, что свежие ласточки научной мысли и эксперимента получат государственную финансовую поддержку, и страна окажется если не «впереди планеты всей» , то по крайней мере, не в хвосте столь многообещающего русла научно-технического прогресса.
Пока же лечение на основе принципов биоинженерии признается лишь апробацией принципиально новых подходов. Вместе с тем, именно Россия стала родиной попыток преодоления генетических заболеваний на основе редактирования генома человека.
Биоинженер - учёный, специализирующийся на целенаправленном изменении свойств живого организма.
Биоинженер - учёный, специализирующийся на целенаправленном изменении свойств живого организма. Профессия подходит тем, кого интересует химия и биология (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).
Особенности профессии
Биоинженерия (англ. Bioengineering) - одно из самых современных направлений науки, возникшее на стыке физико-химической биологии, биофизики, генной инженерии и компьютерных технологий.
Биоинженеры имеют дело с живыми системами и применяют передовые технологии для решения медицинских проблем. Они участвуют в создании приборов и оборудования, в разработке новых процедур на основе междисциплинарных знаний, в исследованиях, направленных на получение новой информации для решения новых задач.
Важно!
Часто путают биоинженерию и генную инженерию. Но это отнюдь не синонимы.
Генная инженерия (изменение ДНК организма) - лишь одна из отраслей биоинженерии.
Биоинженерия (она же биомедицинская инженерия) - это дисциплина, направленная на углубление знаний в области инженерии, биологии и медицины и укрепление здоровья человечества за счет междисциплинарных разработок.
В основе биоинженерии - применение технических подходов для решения медицинских проблем в целях улучшения охраны здоровья. Эта инженерная дисциплина направлена на использование знаний и опыта для нахождения и решения проблем биологии и медицины.
Интересы биоинженерии весьма обширны - от создания искусственных органов для замены утраченных (биомедицинская инженерия) до разработки генетически модифицированных организмов, например, сельскохозяйственных растений и животных (генетическая инженерия).
Среди важных достижений биоинженерии можно упомянуть разработку искусственных суставов, магниторезонансной томографии, кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения.
В немедицинских аспектах биоинженерия тесно соприкасается с биотехнологией.
Рабочее место
Рабочее место биоинженера - в научных лабораториях, научно-исследовательских институтах.
Важные качества
Будущему биоинженеру необходим хороший интеллект, аналитический пытливый ум и склонность к естественным наукам.
Бессмысленно идти в науку в расчёте на большие доходы и скорую славу.
Где учат
В России биоинженеров выпускает
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ).
Специальность - «биоинженерия и биоинформатика».
Квалификация - «специалист по биоинженерии».
С помощью целенаправленного переноса генов одних организмов другим, меняя структуру молекулы ДНК, биоинженеры получают генетически модифицированные (ГМ) растения, животных и микроорганизмы с нужными признаками и свойствами. Они разрабатывают новые виды лекарств и уже создали такие препараты, как инсулин, гормон роста человека, интерферон, вакцину против гепатита В, они синтезируют эффективные биокатализаторы, которые используются в промышленном производстве, конструируют микроорганизмы для утилизации отходов.
Выбирайте эту профессию, если вы:
Без ума от естественных наук, особенно биологии, химии и физики, обладаете высоким IQ, готовы работать и в России, и за рубежом; требуется умение сосредотачиваться и высокая наблюдательность; способность к логическому мышлению; отсутствие стремления к подвижным видам деятельности и активному общению.
Не выбирайте, если вы:
хотите сразу зарабатывать большие деньги; не готовы к кропотливым многолетним экспериментам; считаете, что вторгаться в структуры ДНК человечеству пока рано.
Образование
Сегодня в России существует только один вуз, выпускающий специалистов с квалификацией «специалист по биоинженерии» - Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова (МГУ). Специальность называется «Биоинженерия и биоинформатика».
Российский химикотехнологический университет им. Д.И.Менделеева.
Место работы:
Найти работу талантливому российскому биоинженеру, биологу, химику или генетику не составит труда: молодых перспективных специалистов активно приглашают работать как в России, так и за рубежом. Отечественные биоинженеры успешно выполняют заказы для США, Германии, Голландии, Японии. Им не приходится искать западных партнеров, скорее наоборот, западные фирмы ищут их. Ученые заключают контракты с иностранными компаниями и работают в НИИ в области генетической или клеточной инженерии, молекулярной биологии, медицинской химии. Пишут научные статьи, регистрируют патенты, защищают диссертации В России рядовой биоинженер НИИ со временем может стать руководителем группы, лаборатории, возглавить серьезный проект, вести совместные разработки с иностранными компаниями. Другой вариант работа на производстве, где используются биотехнологии, но таких компаний в России пока немного.
Карьера и зарплата:
Зарплата начинающего специалиста или аспиранта в отечественном НИИ - 5-10 тыс. р. в месяц. В отечественной лаборатории, которая финансируется за счет грантов зарубежных партнеров, ведущий специалист может ежемесячно получать 30-50 тыс. р., если грантов нет - остается обычная зарплата бюджетного научного работника - от 6 до 15 тыс. р. в зависимости от разряда единой тарифной сетки. В биотехнологических отечественных компаниях молодой специалист может получать $500-700 в месяц, а квалифицированный биоинженер - $1500-3000. Доходы специалистов, работающих в иностранных корпорациях (фармацевтических, разработчиках ГМ-продуктов), - несколько тысяч долларов в месяц.
Биологическая инженерия (сокращенно – биоинженерия) – термин парадоксальный, если не сказать – противоречивый. Инженер – это тот, кто проектирует автомобили, станки, самолеты, приборы, а биолог имеет дело с чем-то живым, как же совместить эти понятия?
Веками люди имели дело с растениями, животными, грибами и другими живыми организмами в том виде, в каком их создала природа. Максимум, что мог позволить себе человек – это вывести породу с заданными признаками путем скрещивания и естественного отбора, но это во многом оставалось лотереей, и даже если лотерея оказывалась выигрышной, времени на это уходило немало. Но вот в XX веке развитие биологических наук достигло такого уровня, что оказалось – живые организмы тоже можно проектировать и конструировать! Как это делается, для чего это нужно?
Заболев гриппом, мы с вами можем без проблем купить в аптеке противовирусный препарат, а ведь каких-нибудь 50 лет назад все, что мог врач прописать такому больному – это общеукрепляющие средства и жаропонижающее, лекарств от гриппа и других вирусных болезней не было, вирусы ведь нельзя травить антибиотиками, как бактерии. Организм борется с ними сам, производя особый белок – интерферон, который мешает вирусам проникать в клетки, и именно на этом веществе основаны все противовирусные препараты. Одна беда: человеку поможет только человеческий интерферон, а чтобы получить одну лечебную дозу, нужно два литра крови. Обеспечить всех больных не получится, даже если все до единого жители Земли станут донорами (а это невозможно хотя бы потому, что у многих людей есть противопоказания к этому). По этой причине интерферон поначалу был очень дорогим лекарством – например, в США курс лечения стоил 30 000 долларов, а мы сейчас покупаем противовирусные препараты по вполне доступным ценам… кто же совершил такое чудо? Биоинженеры!
За синтез интерферона – как и любого белка – отвечает определенный ген. Используя одни ферменты как «ножницы», другие как «клей», а вирус-бактериофаг – как «буксир», ученые встроили этот человеческий ген в геном кишечной палочки – и бактерии начали производить человеческий интерферон, передавая эту способность потомству. Подобным образом была решена проблема производства инсулина для людей, страдающий сахарным диабетом – ведь инсулин, полученный из поджелудочных желез свиней, у многих больных вызывал побочные эффекты.
Это лишь один пример достижений биоинженерии, точнее, одной из ее отраслей – генной инженерии, которой так боятся наши современники. Каких только сюжетов не демонстрируют некоторые безответственные телеканалы – вплоть до людей, которые ели какие-то продукты с генами кактуса, и у них на коже выросли колючки, как у этого растения… разумный человек задался бы вопросом: столько лет мы едим картофель со всеми его генами – однако картофельной кожурой до сих пор никто не оброс, за что же генам кактуса такая честь? Впрочем, разумные люди такие телеканалы и не смотрят.
В действительности, ничего особенно страшного в генетически модифицированных продуктах нет, правда, могут быть некоторые особенности. Возьмем, к примеру, картофель с генами камбалы – он «не по вкусу» колорадскому жуку, для человека же ничем не отличается от обычной картошки, но людям, страдающим аллергией на рыбу, его действительно лучше не есть. Поэтому правы те, кто требует указывать на упаковке генномодифицированных продуктов соответствующую информацию, но бояться их не стоит, речь идет лишь об индивидуальных различиях. А сюжеты о страшных мутантах, убегающих из лабораторий генных инженеров, оставим авторам фильмов ужасов.
Впрочем, генная инженерия – лишь одна из отраслей генной инженерии. Существует еще биоинженерия тканей, клеточная биоинженерия – они имеют дело с клетками и тканями, изъятыми из организмов и живущими на питательных средах. Такие тканевые и клеточные культуры нужны для научных исследований – например, для медицинских на стадии in vitro. Кроме того, клетки могут продуцировать некоторые вещества, применяемые и в медицине, и в парфюмерии, и в некоторых отраслях промышленности.
Актуальная задача современной биоинженерии – научиться выращивать из собственных клеток организма пациента (стволовых, прежде всего) ткани и органы для трансплантации – ведь пересадка чужих органов связана с массой проблем и медицинского, и этического характера. Большие надежды возлагаются на генную биоинженерию и в плане лечения различных врожденных болезней, связанных с генными и хромосомными мутациями.