Архитектор медицинского оборудования и консультант по здоровой старости, IT-генетик и клинический биоинформатик… Все это — профессии будущего, к которым надо готовиться прямо сейчас. Какие лаборатории Московского физико-технического института готовят специалистов на эти вакансии, читайте в нашем материале.

Indicator.Ru совместно с МФТИ продолжает рассказывать об актуальных научных направлениях и профессиях будущего. В этом материале мы узнаем, почему XXI век называют «веком живых систем» и какие лаборатории занимаются передовыми исследованиями в области life science на пересечении химии, физики, биологии, информатики и математики. Для каких специальностей эти знания окажутся особенно востребованными, поймем из «Атласа новых профессий» — альманаха перспективных отраслей и профессий на ближайшие 15–20 лет, созданного при поддержке Агентства стратегических инициатив (АСИ) и Школы управления «Сколково».

Разработка носимых устройств

Ампутация часто становится ударом для пациентов: они боятся, что после операции не смогут вести полноценную жизнь. Если в XX веке люди могли рассчитывать только на малофункциональный протез из дерева или металла, выполняющий в основном эстетическую функцию, то сегодня возможностей гораздо больше. Например, прогресс в области робототехники и конструирования экзоскелета позволяет делать многофункциональные механические руки, которые могут шевелить пальцами и хватать предметы. Инженеры еще совершенствуют подключение роботизированных конечностей к человеку: учат киберпротезы точно «понимать» команды пользователя, основываясь на данных мозговой и мышечной активности, и посылать обратные сигналы. В будущем тщательно продуманные киберпротезы смогут не только компенсировать физические изъяны, но и дать возможность полноценно использовать новые конечности.

Макет бионического протеза руки человека, который управляется с помощью мышечной активности. Евгений Пелевин/ Пресс-служба МФТИ

Где на Физтехе: Лаборатория прикладных кибернетических систем.

Актуально для профессий будущего: разработчик киберпротезов и имплантатов, архитектор медоборудования.

Персонализированная медицина

С конца прошлого века человечество шагнуло далеко вперед в развитии медицины. Несмотря на это, многие факторы могут мешать эффективному лечению. Среди них, например, индивидуальные молекулярно-генетические особенности человека, его метаболизма или типа раковой опухоли. Новые модели здравоохранения развиваются в направлении индивидуального подбора и дозирования препаратов, а также усовершенствования диагностических подходов на базе расшифровки всевозможных биологических данных. В МФТИ ученые разрабатывают генетический тест, который позволит персонализировать лекарственную терапию онкобольных пациентов, а также алгоритмы, которые смогут найти причины возникновения наследственных заболеваний.

Где на Физтехе: Лаборатория трансляционных исследований и персонализированной медицины, Лаборатория функционального анализа генома.

Актуально для профессий будущего: эксперт персонифицированной медицины, генетический консультант.

Механизмы старения и здорового долголетия

Человечество стареет: во многих странах увеличивается средний возраст основной части населения и ожидаемая продолжительность жизни. Это происходит благодаря тому, что медицинское обслуживание вышло на качественно новый уровень и, как следствие, снизило смертность от инфекционных и сердечно-сосудистых заболеваний. Что эта тенденция означает для человечества? Людям важно уже не просто прожить дольше, но и до преклонного возраста вести активную жизнь. В связи с этим исследовательские команды по всему миру активно изучают механизмы старения на молекулярном уровне и ищут новые геропротекторы — соединения, которые влияют на продолжительность жизни. В МФТИ на различных экспериментальных моделях исследуют влияние химических соединений и субстратов из природных источников, а также работают над получением клеточных моделей возраст-зависимых заболеваний, например, онкологических и нейродегенеративных.

Елена Марусич, заместитель заведующего лабораторией разработки инновационных лекарственных средств и агробиотехнологий, изучает продолжительность жизни на модели нематод C. elegans. Евгений Пелевин/ Пресс-служба МФТИ

Где на Физтехе: Лаборатория продолжительности жизни и генетики старения, Лаборатория разработки инновационных лекарственных средств и агробиотехнологий.

Актуально для профессий будущего: консультант по здоровой старости, молекулярный диетолог.

Разработка лекарственных молекул

Процесс разработки нового лекарства в зависимости от многих факторов занимает в среднем пять-десять лет, и только в случае однозначного успеха препарат попадает на фармацевтический рынок. Чтобы создать подходящее соединение, ученым нужно определить механизм его действия: биологическую мишень (конкретный белок или ген, на который будет направлено лекарство), физико-химические параметры, фармакокинетические свойства и многое другое. В процесс разработки активно привлекаются современные компьютерные технологии, например алгоритмы глубокого обучения, которые позволяют прогнозировать свойства структур молекул. Таким образом, физиологически активные молекулы «рождаются» на суперпозиции глубоких и фундаментальных знаний, а также опыта в области медицинской, биологической и органической химии, клеточной биологии и компьютерного моделирования.

Где на Физтехе: Лаборатория медицинской химии и биоинформатики.

Актуально для профессий будущего: биофармаколог, клинический биоинформатик.

Создание трансгенных растений и животных

По прогнозу ООН, население Земли будет неумолимо расти: к 2030 году оно достигнет 8,6 миллиарда человек, а к 2050 — 9,8 миллиарда. Если пищевая индустрия не будет успевать за ростом, то население планеты вскоре может начать голодать. Причиной этому станут неадаптированность существующих сортов к глобальному потеплению, деградация почв, нерациональное использование ресурсов и подверженность сельскохозяйственных животных и растений вирусам и инфекциям. Решить продовольственную проблему помогут генные инженеры. Они могут создавать генетически модифицированные организмы за счет переноса фрагмента ДНК из одного организма в другой, что позволяет направленно менять определенные признаки растений и животных. Так, компания Monsanto с помощью технологии CRISPR/Cas9 планирует создавать сорта для нетипичных климатических зон под конкретные географические условия. На Физтехе же работают над модификацией домашней птицы, которая позволит курам или уткам стать невосприимчивыми к вирусу гриппа, что в том числе позволит предотвратить передачу смертоносной разновидности вируса человеку.

Аспирантка ФБМФ Екатерина Антонова оценивает эффективность инструментов, которые помешают проникновению вируса в клетку птицы Евгений Пелевин/ Пресс-служба МФТИ

Где на Физтехе: Лаборатория геномной инженерии.

Актуально для профессий будущего: ИТ-генетик, архитектор живых систем, ГМО-агроном.

Направленная доставка лекарств

Многие лекарства на пути к целевым объектам, тканям и клеткам, воздействуют и на окружающие их здоровые области. Например, химиопрепараты атакуют не только опухолевые, но и, например, здоровые активно делящиеся клетки волосяных фолликул, костного мозга и слизистых оболочек. Поврежденными могут также оказаться клетки сердца, почек и других органов. Чтобы решить эту проблему, ученым необходимо научиться доставлять химические соединения непосредственно к мишеням. Например, разработать систему направленной доставки лекарств, способных самостоятельно проводить логический анализ совокупности биохимических сигналов микроокружения и осуществлять локализованное управляемое терапевтическое воздействие максимально эффективным образом.

Где на Физтехе: Лаборатория медицинской химии и биоинформатики, Лаборатория нанобиотехнологий, Лаборатория дизайна лекарственных форм.

Актуально для профессий будущего: биофармоколог, клинический биоинформатик.

Холодильник для заморозки клеток. Евгений Пелевин/ Пресс-служба МФТИ

Область Life science сочетает в себе элементы многих наук, поэтому специалисты должны быть одновременно компетентны в физике, математике, химии и биологии, а также обладать базовыми медицинскими знаниями. Именно от этих универсальных исследователей будет зависеть качество жизни людей в XXI столетии.