Стратегический проект «Технологии персонализированной медицины»

наверх

R&D проект "Технологии персонализированной медицины на основе фотоники, математического моделирования, нелинейно-динамических подходов и адресной доставки лекарств"

Проект призван ответить на следующие вызовы, обусловленные глобальными трендами и тенденциями:

– необходимость разработки новых эффективных подходов к доставке лекарств с решением сразу двух задач – терапевтически эффективно доставить лекарство в область патологии (разработка новых носителей для известных препаратов в комбинации неорганических наноструктур и полимерного матрикса) и управляемо высвободить капсулированный материал (мониторинг эффективности доставки лекарств in vivo);

потребность в чувствительных диагностических подходах для ранней диагностики заболеваний (обнаружения крайне низкого уровня маркеров заболеваний в кровотоке);
необходимость оптических технологий визуализации в терапии и медицинской диагностике онкологических, сердечно-сосудистых и хронических эндокринных заболеваний (приоритетные характеристики – неинвазивность исследования, простота управления, малые размеры и невысокая стоимость устройств);
потребность в новых чувствительных методах диагностики заболеваний органов кровообращения и дыхания с привлечением новейших наукоемких методов обработки и анализа сигналов живых систем и использованием математических моделей;
потребность в прорывных технологиях нейрореабилитационной медицины для лечения заболеваний центральной нервной системы (из 7000 зарегистрированных медицинских препаратов сейчас только 5% могут проходить через гематоэнцефалический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой);
потребность в развитии высоких технологий управления регенеративными свойствами сна на международном рынке портативных устройств (к 2022 году рынок носимых гаджетов составит $51 млрд).

Цель стратегического проекта: выход на передовые мировые позиции в области разработки и использования опережающих высокотехнологичных подходов персонализированной медицины на основе трансдисциплинарных методов и технологий, включая фотонно-волновые методы диагностики и терапии, новые методы регистрации, обработки и анализа данных и математические модели живых систем, эффективные подходы к доставке лекарств.

Задачи стратегического проекта:

Задача 1. «Новые методы и технологии диагностики, мониторинга и лечения социально значимых заболеваний».

Разработка технологий адресной доставки лекарств, поиска редких диагностических объектов, фотонно-волновых методов диагностики, мониторинга и лечения социально значимых заболеваний.

2022 - TRL-4; 2024 - TRL-6; 2030 - TRL-8

Бенефициар: клиники кожных болезней, онкологические центры и клиники; диагностические центры и лаборатории, COVID-госпитали, R&D центры фармацевтической промышленности, лаборатории доклинических испытаний фармпрепаратов, пациенты с имплантированными медицинскими устройствами.

Продукт/услуга на выходе:

технологии адресной доставки лекарственных средств, включая трансдермальную доставку, эндоваскулярную доставку к внутренним органам, управляемую доставку магнитных носителей;
диагностические технологии in vivo цитометрии для обнаружения циркулирующих опухолевых клеток и иных редких объектов в кровотоке и технологии малоинвазивной терапии патологий, связанных с посторонними объектами в кровотоке;
технологии комбинированной фототермической и фотодинамической терапии с использованием нанофототермосенсибилизаторов для лечения химио- и радиорезистентных опухолей;
методы линейной и нелинейной оптической диагностики и терапии онкологических и когнитивных заболеваний, мониторинга осложнений при диабете, работающие в широком диапазоне длин волн от дальнего ультрафиолетового и до терагерцового диапазона, с использованием биосовместимых оптических просветляющих агентов;
оптические технологии лечения инфекционных заболеваний на основе фотодинамического, фотокаталитического и фототермического эффектов для дезактивации вирусов и резистентных к антибиотикам микроорганизмов;
технологии идентификации нарушения оксигенации тканей при коронавирусной инфекции на основе просветляющей фотоплетизмографической визуализации;
технологии подзарядки имплантируемых устройств и роботов по оптическому каналу;
создание протоколов характеризации биомеханических и/или магнитных свойств клеток или тканей ex vivo и in vitro для доклинических испытаний фармпрепаратов.

Задача 2. «Математическое моделирование и анализ сигналов живых систем»

Создание математических, биомеханических и радиофизических моделей организма человека и животных.

2022 - TRL-3; 2024 - TRL-5; 2030 - TRL-6

Бенефициар: Лечебные, научные и диагностические медицинские центры, клиники и поликлиники;

производители медицинского оборудования; пациенты с патологиями кардиологического и пульмонологического профиля; академические институты медицинского профиля; образовательные организации (в части обучающих медицинских практикумов)

Продукт/услуга на выходе:

математические модели функционирования основных систем организма, технологии восстановления персонифицированных моделей органов и систем организма на основе медицинских данных, программно-аппаратные комплексы для диагностики социально значимых заболеваний на основе данных моделей, технологии предсказания поведения организма при терапевтических воздействиях и хирургических вмешательствах;
неинвазивные технологии скрининга состояния периферических сосудов на основе технологий измерения параметров объемного кровотока, методы картирования нейрогенных и трофических нарушений у пациентов с сахарным диабетом и сохранности периферической симпатической иннервации;
автоматизированные системы поддержки принятия врачебных решений при диагностике различных социально значимых патологий органов, тканей и систем организма, планировании стратегии и тактики персонифицированной терапии и хирургии.

Задача 3. «Развитие прорывных технологий для нейрорегенеративной медицины».

Нейробиологические исследования анатомии и физиологии иммунной системы мозга.

2022 - TRL-4; 2024 - TRL-5; 2030 - TRL-8

Бенефициар: лечебные и диагностические медицинские центры, нейрореабилитационные клиники, реанимационные отделения, научные центры по нейробиологии мозга.

Продукт/услуга на выходе:

технология неинвазивной фото- и звуковой стимуляции лимфатического дренажа для освобождения тканей мозга от продуктов крови, токсинов и ненужных метаболитов во время сна и повышения его резервных возможностей;
технологии синтеза новых фармакологических препаратов на основе векторных носителей для модуляции лимфодренажных и очистительных свойств центральной нервной системы;
технологии звукового и фотодинамического повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера с целью доставки лекарственных препаратов в мозг.

Задача 4. «Образовательный медицинский кластер»

Создание научно-образовательного кластера фундаментальной медицины и медицинских технологий в партнерстве СГУ, медицинских вузов и организаций исследовательского профиля

Бенефициар: Сфера здравоохранения (в области подготовки медицинских кадров)

Продукт/услуга на выходе:

подготовка специалистов с учетом высокой технологизации современной медицинской науки и практики, предполагающей формирование профессиональных компетенций на стыке медицины, химии, физики, информатики и математики по специальностям «врач-биофизик», «врач-биохимик», «врач-кибернетик»;
разработка онлайн курсов и практикумов для университетов России.

Ожидаемые результаты стратегического проекта

Результаты СП к 2030 году на уровне мира:

в области научных знаний – передовые позиции в мире в области биофотоники как критической технологии для лечения социально значимых заболеваний и перехода к персонализированной медицине; исследований и технологий оптического просветления биотканей, необходимых для более глубокого понимания трехмерной организации тканей и органов, архитектоники сосудистых и альвеолярных систем в норме и при патологиях;

изучения механизмов, лежащих в основе феномена очищения тканей мозга от токсинов; системные знания мирового уровня о биофизике функционирования периферических сосудов; математические модели кровообращения и дыхания, чувствительные методы анализа сигналов этих систем, дающие качественно новую информацию об особенностях функционирования элементов организма;

в области технологий и инноваций – новые превосходящие зарубежные аналоги технологии и методы для медицинской отрасли и биомедицинских исследований: технологии адресной доставки лекарств; оптимальная стратегия противоопухолевой комбинированной фототермической и фотодинамической терапии с использованием золотых нанокомпозитов в качестве фототермосенсибилизаторов, которая сможет применяться для лечения опухолей, устойчивых к химио- и лучевой терапии; технологии идентификации нарушения оксигенации тканей при коронавирусной инфекции, картирования нейрогенных и трофических нарушений у пациентов с сахарным диабетом, диагностики и лечения периферической сосудистой системы и симпатической иннервации; программные продукты для анализа биомедицинских данных, моделирования процессов, происходящих в организме; прорывные портативные смарт-технологии управления восстановительными свойствами сна для нейрореабилитационной медицины на мировом рынке гаджетов «умного сна».

Результаты СП к 2030 году на уровне страны и региона:

в области развития человеческого капитала – принципиально новые возможности для наукоемкой и цифровой подготовки специалистов (в том числе разработчиков) в области медицинских технологий, трансформация классического медицинского образования в области подготовки врачей-биофизиков, врачей-кибернетиков и врачей-биохимиков с учетом перспективных потребностей рынка труда в здравоохранении, биомедицинской науке и образовании.

Результаты СП к 2030 году на уровне университета:

	Показатель по направлению СП	Ед.изм.	2020	2030
1	Количество специалистов. магистрантов и аспирантов	чел.	114	200
2	Удельная доходность на лабораторию	млн/1 НР	2,7	4,8
3	Количество молодежных научных коллективов	ед.	5	12
4	Количество международных коллабораций	ед.	4	10