Распоряжение Президиума ран от 23 сентября 2008 г. №10104-653 "Об утверждении Порядка формирования Программ фундаментальных исследований ран". Актуальность
| Вид материала | Документы |
- Программа фундаментальных исследований президиума ран «Биоразнообразие» 2005-2008,, 173.94kb.
- Программа Ассоциация этнографов и антропологов России Институт этнологии и антропологии, 1172.05kb.
- Программа отчетной конференции по программе фундаментальных исследований Президиума, 123.52kb.
- Программа фундаментальных исследований Президиума ран, 3259.61kb.
- Тезисы докладов, 3726.96kb.
- С. Л. Соболев а омскийфилиа л утверждаю: Директор д ф-м н., профессор В. А. Топчий, 462.84kb.
- Тема проекта, 300.81kb.
- П. П. Ширшова ран мгту им. Н. Э. Баумана XII международная научно-техническая конференция, 200.72kb.
- Проблемы экологии биологических систем, 489.67kb.
- Проекты программы межрегиональных и межведомственных фундаментальных исследований (совместные, 423.42kb.
Развитие методов лазерной хирургии, включая лазерную нанохирургию, разработка сенсибилизаторов и методов фотодинамической терапии, использование высокоинтенсивных лазеров как источников рентгеновского излучения в биомедицине. Разработка теории и усовершенствование методов лазерной и светодиодной фототерапии.
Научная и практическая значимость: развитие эффективных и в то же время щадящих органосохраняющих технологий лечения; в том числе развитие новых источников для рентгеновского излучения и ускоренных частиц позволит значительно оптимизировать базу для лучевой диагностики и лучевой (адронной) терапии.
Использование эффекта избирательного повреждения раковых клеток при облучении светом лазера участков тела больного раком человека привело к бурному развитию метода фотодинамической терапии рака (ФДТ). Создание новых сенсибилизаторов для ФДТ и методов доставки лазерного луча к больным клеткам, а также разработка лазерно-флуоресцентных методов контроля за эффективностью ФДТ позволит увеличить действенность этого терапевтического метода.
Задел: Имеется опыт использования лазеров в практической хирургии (онкология, общая хирургия, травматология и ортопедия, кардиохирургия, оториноларингология, урология, гинекология); разработаны методы модификации хрящей для использования в травматологии и ортопедии, нейрохирургии, оториноларингологии; использования лазерно-информационных технологий в трансплантологии; опыт разработки новых видов фотосенсибилизаторов и источников излучения для ФДТ. В наличии сверхмощные лазерные установки, не имеющие аналогов в мире, которые будут использованы в качестве источников рентгеновского излучения и ускоренных частиц.
Исполнители – Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН (Шатура), Институт общей физики РАН (Москва), Институт прикладной физики РАН (Н.Новгород).
4. ИНФОРМАТИКА
1) Временной анализ и сжатие данных в медицинских исследованиях
В настоящее время активно развиваются исследования в области электрических и магнитных измерений сердечной и мозговой активности, создаются банки данных компьютерной и магниторезонансной томографии, электрографии, ангиографии. Все эти данные используются в телемедицине, поэтому задача временного анализа и сжатия этих данных является актуальной. Особенно следует подчеркнуть актуальность совместного анализа электрических и магнитных измерений в кардиографии и энцефалографии. Совместный анализ позволяет более детально рассмотреть электрофизиологические процессы в мозге и сердце, проводить своевременное распознавание патологических изменений с точной пространственной локализацией этих изменений. Для исследования электрических и магнитных сигналов будут использоваться методы теории стохастических дифференциальных уравнений и теории семимартингалов. Учитывая важность передачи кардиографических и энцефалографических данных по каналам связи, а также необходимость создания баз данных этих сигналов особую актуальность приобретает проблема сжатия данных. Еще более актуальна эта задача для передачи и хранения данных в компьютерной и магниторезонансной томографии.
Будут разработаны методы сжатия без потерь и с потерями на основе методов кодирования источников и дискретных вейвлет-преобразований. Разработанные методы позволят существенно снизить объем передаваемой и хранимой информации, необходимой при медицинских исследованиях.
Головной исполнитель: Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН.
2) Разработка математических моделей и информационных технологий медицинской диагностики, прогнозирования, распознавания и анализа биомедицинских данных
Одной из наиболее актуальных и трудных проблем современной медицины являются создание системы ранней диагностики тяжелых заболеваний на преклинической стадии и разработка методов прогнозирования течения заболевания и результатов его лечения. Решение указанных проблем требует автоматизации анализа диагностической информации, автоматизации принятия диагностических, профилактических, терапевтических или оперативных решений в практической медицине, и создания математических моделей течения и прогнозирования лечения для отдельных тяжелых заболеваний (онкология, гематология, болезнь Альцгеймера, заболевания иммунной системы, генетически обусловленные заболевания и др.).
Специфика биомедицинской информации характеризуется очень большими объемами данных, их разнородностью и комплексностью (медицинские изображения, текстовые документы, количественная и мультимедийная информация, сигналы), неполнотой, высоким шумом сигнала и противоречивостью.
Планируемые фундаментальные исследования, посвященные разработке математических моделей и информационных технологий медицинской диагностики, прогнозирования, распознавания и анализа биомедицинских данных будут проводиться совместно с ведущими институтами Отделения биологии РАН, медицинскими НИИ, ЦКБ РАН и другими клиническими учреждениями:
- прогнозирование непосредственных и отдаленных результатов в рамках неоадъювантного лечения сарком костей высокой степени злокачественности (РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН и ИБХФ им. Н.М.Эммануэля РАН);
- анализ статистики лечения пациентов при камнях чашечек в клинических условиях с целью поиска корреляций между методами лечения мочекаменной болезни и клиническими обследованиями, и разработки методик коррекции лечения (Урологическая клиника Московской медицинской академией им. И.М.Сеченова и Государственная академия тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова);
- анализ эффективности различных видов лечения дегенеративного заболевания позвоночника и выбору оптимального вида лечения (НИИ нейрохирургии им. Н.Н.Бурденко РАМН, Медицинский центр Банка России);
- прогнозирование отдаленных результатов хирургического лечения атеросклероза на основе анализа клинических данных, дискретно-логических методов классификации и мультиалгоритмических композиций (Клиника факультетской хирургии РГМУ);
- дифференциальная диагностика гемобластозов и определение закономерностей опухолевого роста (анализ морфологии опухолевых клеток, на основе автоматизации обработки гистологических и цитологических препаратов) (Гематологический научный центр РАМН, ЦКБ РАН);
- построение модели болезни Альцгеймера (Институт биологии развития РАН им. Н.К.Кольцова).
3) Разработка методов анализа биометрических изображений
Работа направлена на создание новых математических методов анализа биометрических изображений, используемых для локализации объектов и определения их геометрических параметров, необходимых для формирования диагностических признаков. Объектами исследования являются изображения томографических, магнитографических, электрографических сечений и изображения радужной оболочки глаза.
Предлагается новый подход к обнаружению объектов, совмещающий достоинства интегральных методов локализации и методов активных контуров, метод локализации объектов, основанный на использовании дискретизированного преобразования Хоу, метод оптимизация параметров интегрального преобразования в фазовом пространстве с использованием стохастической геометрии.
Будут разработаны методы измерения геометрических параметров пространственных объектов по малому числу наблюдаемых проекций, которые составляют основу фундаментальных научных исследований, проводимых в рамках проекта. Планируется создание медицинской информационной системы в едином информационном пространстве диагностических, биометрических, медицинских данных. Это позволит создать автоматизированные рабочие места для врачей (АРМ хирурга) и автоматизировать работу кабинета медицинской статистики.
Будет разработана компьютерная система реконструкции структуры коронарных сосудов по данным рентгеновской ангиографии, где аналогичные методы используются для реконструкции пространственной сосудистой системы.
Головной исполнитель: Институт систем обработки изображений РАН
5. ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
Основные задачи, связанные с созданием новых лекарственных препаратов в России, вытекают из анализа сложившейся структуры и тенденций отечественного рынка фармакологических препаратов. В 2007 г. объем фармацевтического рынка России в стоимостном выражении составил 298 млрд. руб. (или около 12 млрд. долларов; для сравнения, в США объем каждого из 10-ти наиболее продаваемых препаратов составляет более 10 млрд. долларов). Отечественный фармацевтический рынок продолжает оставаться импорт-ориентированным. По оценкам специалистов, сегодня Россия импортирует 70% потребляемых лекарств, как правило, это препараты-дженерики, т.е. лекарственные вещества, разработанные более 20 лет назад, на которые истек срок действия оригинального патента. Практически отсутствует производство субстанций, предприятия на 95-97% используют для производства готовых лекарственных средств импортные компоненты. По данным департамента экономической безопасности ТПП в России за последние годы не было зарегистрировано ни одного принципиально нового отечественного лекарства, а появление новых лекарственных средств связано с реализацией наработок прошлых лет. Такая огромная диспропорция в долях отечественных и зарубежных лекарственных средствах и возникшая зависимость обеспечения населения от импортных препаратов представляет реальную угрозу национальной безопасности, что явилось основанием для принятия в феврале 2008 г. решения Совета Безопасности о кардинальном изменении политики в области создания отечественных лекарственных средств.
В соответствии с поручением Правительства от 6 марта 2008 г. в настоящее время подготовлена концепция «Стратегии развития фармацевтической промышленности РФ до 2020 года», согласно которой основное внимание и значительные средства в ближайшие годы должны быть направлены на разработку оригинальных отечественных лекарственных препаратов, доля которых к 2020 году на Российском рынке должна составить не менее 50% (или в количественном выражении – 200 инновационных препаратов).
Таким образом, развитие фундаментальной базы создания новых оригинальных отечественных лекарственных средств становится одной из ключевых задачей, стоящей перед институтами РАН.
Основные научные направления в рамках данного раздела связаны с поиском и созданием лекарств для лечения наиболее распространенных и социально-значимых заболеваний, в частности:
- препараты для лечения сердечно-сосудистых заболеваний;
- препараты для лечения онкологических заболеваний;
- препараты для лечения нейродегенеративных заболеваний и неврологических расстройств;
- противовирусные препараты;
- препараты для лечения и предупреждения наиболее распространенных инфекций.
Вместе с тем, для обеспечения эффективного поиска, отбора и испытаний новых оригинальных отечественных лекарственных кандидатов в рамках данной Программы представляется совершенно необходимым решения ряда специальных вопросов, которые могут быть выделены в виде отдельных приоритетных научных проектов.
Важнейшим условием для успешной реализации указанных задач является разработка методов направленного синтеза и повышение эффективности отбора потенциальных лекарственных кандидатов на основе привлечения широкого спектра современных методов скрининга и оптимизации структуры наиболее перспективных соединений.
Конкретные задачи, которые необходимо решить для достижения этих целей:
1) Для обеспечения направленного синтеза биологически активных соединений – потенциальных лекарственных препаратов помимо общей поддержки синтетических исследований необходимо создание мощной информационной базы, обеспечивающей доступ специалистам к дорогостоящим базам данных по имеющимся и разрабатываемым лекарственным препаратам и возможным мишеням их действия, включая патентные базы данных. Стоимость таких услуг для коллективного пользователя может составить до 500 тыс. долларов в год. Стоимость услуг по закупке и использованию стандартных программ для обеспечения виртуального пре-скрининга массивов соединений, синтезируемых в институтах РАН, для коллективного пользователя может составить от 200 до 300 тыс. долларов в год.
2) Ключевым вопросом обеспечения рационального отбора перспективных веществ для дальнейшей передачи на доклинические испытания является создание комплексной системы по скринингу соединений на ключевые биомишени. В настоящее время ни в РАН, ни в других ведомствах такой комплексной системы скрининга нет. Поэтому огромное число синтезируемых в институтах веществ находится вне поля фармакологического скрининга. По самым сдержанным оценкам стоимость комплекса приборов для обеспечения скрининга на биомишени, связанные с наиболее распространенными, социально-значимыми заболеваниями (онкология, сердечно-сосудистые, инфекционные и вирусные, неврологические заболевания) может составить не менее 4-5 млн. долларов плюс ежегодное выделение средств на закупку стандартных реактивов для скрининга (около 1 млн. долларов в год).
Это направление работ могло бы быть организовано под эгидой Программы в качестве самостоятельной подпрограммы, обеспечивающей консолидацию работ академических институтов Биологического и Химического отделений в области создания лекарственных препаратов.
3) Доклинические исследования. В настоящее время на базе институтов РАН созданы уникальные возможности для проведения доклинических испытаний по международным стандартам “GLP” . В частности, лаборатория по биотестированию в филиале ИБХ в Пущино и центр коллективного пользования по доклиническим испытаниям на базе ИФАВ РАН (для полного завершения работ по модернизации этого центра требуется дополнительно 10-12 млн. рублей в 2008-2009 годах). Консолидация работы этих двух наиболее современных в РФ центров позволит проводить не менее 10 доклинических исследований новых препаратов (в год), разрабатываемых в рамках Программы.
4) Конкурентоспособность отечественных разработок.
В качестве примера перспективности и конкурентоспособности разработок, имеющихся в академических институтах можно привести препарат Димебон, разработанного в ИФАВ РАН в качестве средства для лечения болезни Альцгеймера (БА) и ряда других нейродегенеративных расстройств. По данным завершившихся клинических испытаний по 2-й фазе препарат Димебон проявил способность улучшать когнитивные функции и память у больных БА не только по сравнению с плацебо, но даже по сравнению с исходным состоянием пациентов в отличие от всех других известных препаратов. Таким образом, сейчас препарат Димебон рассматривается в качестве наиболее перспективного средства для лечения БА (Lancet, 2008, v.372, p.179-180, p.207-213). Лицензия на этот препарат за рубежом принадлежит компаниям «Медивейшн» и «Файзер», но в России все права принадлежат отечественным разработчикам. В настоящее время, в рамках комплексных исследований, проводимых в ИФАВ РАН, Институте биохимической физики РАН, Институте биохимии РАН, Институте общей генетики РАН, Институте фармакологии РАМН, химическом ф-те МГУ проводятся направленный поиск, синтез и исследований новых биоизостерных аналогов Димебона – как нового поколения стимуляторов когнитивных функций и памяти.
6. ПРОБЛЕМА СОЗНАНИЯ В КЛИНИКЕ
Проблема сознания всегда привлекала внимание человека. Хотя мы и находимся в материальном мире и сами принадлежим к нему, живем мы в мире нашего сознания: наших впечатлений, мыслей и чувств. Последние достижения науки о мозге дали возможность решать проблему методами естественных наук. Помимо теоретического значения, исследование сознания имеет непосредственные практические выходы в медицину, воспитание и образование, организацию труда, особенно в экстремальных условиях, и, наконец, в проблему искусственного интеллекта и разработке интерфейса между мозгом и компьютером.
По проблеме имеется серьезный задел, и такие работы активно проводятся во многих институтах РАН. Высокий уровень этих разработок продемонстрирован на трех международных конференциях, проведенных в стране в 2008 г.: Конференции по когнитивных наукам, Конференции по проблемам восстановления сознания после травмы и Международном конгрессе по психофизиологии. Исследования по данному направлению могут включать три основные проблемы.
1) Системная организация процессов мозга, лежащих в основе сознания и когнитивных функций. Значение проблемы заключается в том, что молекулярно-биологические основы работы мозга в принципе сходны у человека и животных. Высшие функции мозга возникают в результате определенной организации процессов мозга, развития в эволюции новых структур. При этом возрастает как специализация структур, ответственных за выполнение определенных функций, в том числе специализация полушарий, так и их интеграция за счет развития нервных связей. Приоритетные исследования в этом направлении проводятся в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии, Институте мозга человека, Институте физиологии им. Павлова, Институте эволюционной физиологии и биохимии им. Сеченова, ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем» и др. Ожидаемые результаты: описание мозговой основы психических, в том числе когнитивных, функций мозга и их нарушения при нервных и психических заболеваниях.
2) Молекулярно-биохимические основы работы мозга. Исследование системной организации процессов мозга базируется на понимании основ работы нервной системы. При этом важную роль играет изучение механизмов памяти, так как психические функции возникают, как показывают исследования, в результате сопоставления новой информации с памятью. Исследования в этом направлении проводятся в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии, Институте мозга человека, Институте физиологии им. Павлова, Институте эволюционной физиологии и биохимии им. Сеченова, Институте биологии развития им. Кольцова, Институте биофизики, Институте цитологии и др. Работы по данной проблеме важны для создания лекарств, понимания механизмов их действия.
3) Моделирование функций мозга и проблема искусственного интеллекта. Создание математических моделей работы нервной системы является эффективным средством изучения ее работы. Оно также необходимо для создания устройств искусственного интеллекта, разработки нового поколения компьютеров, способных не только вычислять, но и понимать. Важной задачей является также сопряжение работы мозга и компьютера, что решается путем создания интерфейсов между ними. Соединение мозга и компьютера даст возможность снабдить мозг точной и высокоэффективной памятью и способностью к быстрому перебору вариантов решения. Такой интерфейс необходим также для больных с нарушениями двигательной сферы, а в перспективе и для управления транспортными средствами. Работы в этом направлении активно ведутся в нашей стране и за рубежом. В РАН такие работы выполняются в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии, Институте мозга человека, Институте прикладной физики, Институте радиоэлектроники, Физическом институте им. Лебедева, Институте проблем передачи информации им. Харкевича, Институте проблем информатики, Институте проблем управления им. Трапезникова и др.
7. НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
Хронические нейродегенеративные заболевания (НДЗ), развиваются в результате гибели определенных популяций нейронов мозга, что приводят к нарушению когнитивных функций и в первую очередь потери памяти при болезни Альцгеймера, моторного поведения при болезни Паркинсона, репродуктивной функции и к бесплодию при синдроме гиперопролактинемии, генерализованной патологии мозга и висцеральных органов при рассеянном склерозе. НДЗ страдает значительная часть населения (1-5%) в основном в пожилом возрасте, причем после 55-60 лет их частота быстро возрастает. Отдельные НДЗ, такие как гиперпролактинемия и рассеянный склероз, развиваются и в молодом возрасте. После проявления первых симптомов, большинство заболеваний быстро прогрессирует, что неизбежно приводит к полной инвалидизации и смерти больного. Поэтому НДЗ рассматриваются не только как медицинская проблема, но и как серьезная социальная и экономическая проблема, поскольку, наряду с высококвалифицированной медицинской помощью, необходима реабилитация и социальная поддержка, что обходится в сумму до 25 000 $ в год на одного пациента.
Важной особенностью хронических НДЗ является то, что первые симптомы проявляются только через 20-30 лет после начала заболевания и гибели 70-80% специфических нейронов мозга. При этом нейробиологи и неврологи исходит из представлений о том, что мозг создан с большим запасом прочности, а поэтому 20-30% сохранившихся нейронов вполне достаточно для нормального функционирования. Однако основанное на этих представлениях лечение больных не позволило до сих пор вылечить ни одного больного, ни в одной стране мира. Это свидетельствует либо о фатальности НДЗ, либо о принципиально неверном подходе к пониманию их патогенеза, диагностики и лечения.
В исследованиях последних лет, проводимых, в том числе и в рамках программы ФНМ, было показано, что в процессе дегенерации специфических нейронов включаются многочисленные компенсаторные механизмы, нивелирующие функциональную недостаточность дегенерировавших нейронов, что и объясняет позднее проявление первых признаков заболевания и неэффективность существующего лечения. Действительно, заболевание диагностируют и начинают лечить в тот момент, когда почти полностью разрушена нейрональная система регуляции и исчерпаны компенсаторные возможности мозга.
Исходя из выше изложенного, сформулированы новые представления о патогенезе НДЗ, и обоснована необходимость разработки диагностики задолго до проявления первых симптомов – в «доклинической» стадии заболевания, а также превентивного лечения, направленного на остановку или хотя бы на замедление гибели нейронов задолго до проявления первых симптомов. Несмотря на то, что эта концепция относится ко всем хроническим НДЗ, в будущем в рамках программы ФНМ предлагается сосредоточить особое внимание на болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона, в том числе и с сочетанным синдромом гиперпролактинемии. По возможности, важно развивать и исследования рассеянного склероза, учитывая медицинскую и социальную значимость этих работ.
В работе по этому разделу участвуют: Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Институт радиотехники и электроники РАН, Институт физиологически активных веществ РАН, Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.