Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

О проблемах биологической безопасности в условиях развития нанотехнологий

Ключевые слова:  биологическая безопасность, Интервью, нанотехнологии, Ярыгин В.Н.

Опубликовал(а):  Асмолова Екатерина Александровна

12 января 2012

Мир, в котором мы живем, стремительно меняется и многое из того, что раньше казалось фантастикой, становится реальным. Возможно, сегодня мы стоим в двух шагах от научно-технической биомедицинской революции, основывающейся на достижениях, в том числе в области нанотехнологий, способной явить нам «чудо» регенерации систем, органов и тканей человеческого организма, решить проблемы генетически обусловленных болезней, а также биологического старения.

Молодым врачам еще предстоит постичь и научиться применять на практике все то, что касается наномедицины. Это новое перспективное научное медицинское направление, в основе которого лежит точечное воздействие на организм на атомном и молекулярном уровнях, а также использование предназначенных для этой цели новых физических принципов, миниатюрных нанороботов, информационных и телекоммуникационных технологий, нанокомпьютеров с искусственным интеллектом. Но, как и у любого «переворота», у нанотехнологической революции могут быть свои последствия, предсказать которые с высокой точностью сегодня не представляется возможным.

Представляем Вашему вниманию интервью с Владимиром Никитичем Ярыгиным, долгое время работавшего в области биомедицины, академиком РАМН, доктором медицинских наук, профессором, членом Президиума РАМН, заведующим кафедрой биологии Российского государственного медицинского университета им. Н.И. Пирогова.

Интервью взяла Екатерина Александровна Асмолова.

Е.А.: Владимир Никитич, спасибо за то, что согласились дать интервью! Для молодых врачей Вы являетесь примером ученого-медика и руководителя с большой буквы. Многих интересует, с чего все начиналось? Почему Ваш выбор пал именно на медицину?

В.Н.: Если Вы говорите о позиции руководителя, то, все что было в прошлом, остается в виде приобретенного тем или иным лицом опыта. Сейчас меня следует рассматривать исключительно как руководителя кафедры биологии*. А вот в медицинской сфере я оказался, можно сказать, случайно.

Будучи абитуриентом, первым вузом, в двери которого я постучался, оказался Московский авиационный институт, где мне было предложено попробовать свои силы в поступлении на экономический факультет (формальное основание, как я думаю, - свежая спортивная травма). Шел 1958 год – расцвет ракетостроения, самолетостроения – не удивительно, что экономический факультет меня тогда не прельщал. Я отказался от этой стези.

Потом я, как и многие в том возрасте, в котором я был, стал прислушиваться к советам и мнению родителей. Так я оказался во 2-м Московском государственном медицинском институте им. Н.И. Пирогова (впоследствии 2-й МОЛГМИ – РГМУ). Должен заметить, что я окончил этот вуз с отличием, и никогда, это я совершенно искренне говорю, никогда не испытывал чего-то похожего на чувство досады, неудовлетворенности тем, что я студент медицинского факультета. Вместе с тем нужно отметить, что я ни дня не проработал практикующим врачом. Моя стезя – это преподавательская деятельность и научные исследования.

* В.Н. Ярыгин ректор 2-го МОЛГМИ - РГМУ в 1984-2007гг. Прим. редакции

Е.А.: На протяжении многих лет Вам удается быть «на острие» медицинской науки. А что было в начале Вашего профессионального пути – когда Вы только стали молодым ученым?

В.Н.: Мне везло. Я начал свою исследовательскую работу с мало понятной для отечественных цитологов и гистологов темы «Двуядерные нервные клетки». Исходную работу (1837 года) я нашел в библиотеке, она была написана на немецком языке, готическим шрифтом - весьма сложным для восприятия, но я ее прочел - и это того стоило! Эта стартовая работа привела меня в область популяционно-клеточной биологии. Исследования в этой области являются чрезвычайно важными для медицины потому, что именно это научное направление дает нам ответы на два актуальных вопроса.

Первый вопрос: как возникает тот или иной рабочий орган, та или иная рабочая ткань?

Все начинается с клеток молодых, совершенно не специализированных ни в функциональном, ни в структурно-морфологическом смысле. Должно родиться несколько поколений клеток, произойти несколько делений, прежде чем сформировавшаяся ткань приобретет те качества, которые сделают ее работающей на весь организм. Сейчас это кажется очевидным, ведь со студенческой скамьи будущие доктора и ученые-медики изучают клеточный морфогенез, но так было не всегда. И здесь нельзя не сказать о значимости трудов Р. Вирхова, в которых он обратил внимание на то, что каждая клетка возникает исключительно от предсуществующей, а так же указал на значение клеточной патологии. В конце концов, если земная жизнь целиком и полностью связана с клеточной популяцией, то и патология тоже с ней связана.

Так мы выходим на второй вопрос, решение которого относится к компетенции клеточно-популяционной биологии. Существуют клетки, которые делятся на протяжении всей нашей жизни: клетки эпидермиса кожи, слизистых, эпителиальной выстилки пищеварительной трубки – это физиологическая (гомеостатическая) регенерация клеток. А если, скажем, нервные клетки, возникнув, не делятся, не происходит новообразования клеток, то каков объем восстановительного потенциала нервной ткани? До какой степени можно уменьшать эти популяции, сохраняя функции различных органов?.. Так я пришел к регенеративной медицине. Это новая область медицины, базирующаяся на результатах исследований последних лет, в основе которых лежат уникальные свойства стволовых клеток и их «потомков».

Е.А.: Сегодня большое внимание уделяется проблеме, которая стала очень актуальной только некоторое время назад – биологической безопасности. Все об этом говорят, но порой не совсем представляют, что же это такое. Что включает в себя термин «биологическая безопасность»?

В.Н.: Биологическая безопасность – это очень широкое понятие. Если раньше оно присутствовало в голове у каждого скорее на бессознательном уровне, то теперь оно все более четко осознается учеными биологами разных направлений исследований и интересов. Биология изучает жизнь во всех ее проявлениях, в том числе взаимодействие человека с другими формами жизни. По сути, термин «биобезопасность» сейчас рассматривается как сохранение живыми организмами своей биологической сущности, биологических качеств, системообразующих связей и характеристик. В это входит, в том числе, предотвращение широкомасштабной потери биологической целостности, которая может произойти в результате того или иного воздействия: например, внедрения чужеродных форм жизни в сложившуюся экосистему; воздействия генной терапии или инженерии или вирусов; возникновения неблагоприятной экологической обстановки, загрязнения воды и почвы; бактериальной загрязненности пищи.

Е.А.: Какие основные проблемы биологической безопасности Вы бы обозначили?

В.Н.: Круг интересов человека бесконечно широк и единственной кладовой, откуда он мог черпать материалы для реализации своих замыслов и иногда фантазий, была и по сей день остается природа. В третье тысячелетие человечество вошло с громадными знаниями в области наук о жизни и колоссальным потенциалом их практического использования. Путем манипулирования молекулами ДНК и РНК современный человек может произвольно и направленно изменять наследственность окружающего его живого мира - бактерий, растений, животных и человека. Это открывает беспрецедентные возможности для технологического прогресса (биотехнология и биоинженерия), революционных прорывов в медицине (генная терапия) и сельском хозяйстве (трансгенные, или генетически модифицированные, растения и животные). Вместе с тем - и в связи с этим - биологическая безопасность становится одной из главных проблем человечества в наступившем тысячелетии.

Если вначале мы видели угрозы токсичного и бактериального характера, то сегодня опасности исходят из прогресса биологической науки, в первую очередь, молекулярной биологии и ее практических применений, таких как: генная и белковая инженерия, генная терапия, иммунология, молекулярное управление развитием и пр.

Возьмем, к примеру, создание новых рекомбинантных генов, ранее не существовавших в природе, и прогрессирующее распространение трансгенных, или генно-модифицированных организмов, используемых в качестве сельскохозяйственных культур и пород (рис, соя, кукуруза, картофель и пр.), а также в микробиологической промышленности. Здесь потенциальная опасность заключается в возможности неконтролируемого распространения новых видов и генов, нарушающих природное равновесие и живые системы. Еще более серьезную опасность представляет собой манипулирование человеческой наследственностью.

Еще совсем недавно пресса пестрила новостями о том, что геном человека расшифрован полностью! Величайший проект завершен. Хорошо ли это или плохо? С одной стороны, теперь многих наследственных заболеваний можно будет избежать, человек может быть предупрежден об угрозе рака, болезни Альцгеймера и многих других недугах за многие годы, если не десятилетия, до начала их развития, и тогда он ограничит себя в курении или не пойдет работать на вредное производство. Располагая столь индивидуальной информацией, можно будет осуществлять персонифицированное здравоохранение. Продолжительность, качество жизни должны возрасти. Но из возможности получения подобной информации вытекает и более серьезная проблема - обеспечения ее сохранности. Представьте, что данные полного геномного секвенсирования со всеми вашими предрасположенностями стали доступны, к примеру, страховой компании! Если уже сейчас широко применяются тесты на курение, от результатов которых зависят условия страхования, то каков будет страховой взнос, если выяснится, что через какое-то время вы можете серьезно заболеть или и вовсе покинуть этот свет? Любая информация при определенном подходе может быть использована во благо или против нас, не говоря уже о такой жизненно-важной, как геном человека.

Если говорить о генной терапии, то прогресс в лечении симптомов наследственных дефектов без искоренения самих дефектных генов, как это предполагается всей стратегией генной терапии, будет неизбежно приводить к накоплению вредных генов в человеческой популяции и, следовательно, к деградации генофонда в будущем. В конечном счете, это может привести к геронтологическому кризису.

Всегда нужно задумываться о последствиях, как не навредить, о том, как то или иное открытие или изобретение может быть использовано, в мирных или иных целях.

Е.А.: Изменился ли перечень угроз с развитием нанотехнологий?

В.Н.: Шумихи вокруг нанотехнологий много. Новейшие технологии и разработки – с этим не поспоришь! А по сути, век нанотехнологий – это всего лишь переход на новый размерный уровень. Вот у Леонардо да Винчи не было микроскопа, поэтому это была так называемая макроанатомия, когда исследования делались невооруженным глазом, и нужно сказать, массу вещей увидели и «понаоткрывали»! Но настала пора чем-то глаз вооружить, повысить его разрешающую способность. Так появился микроскоп (сначала светооптический, потом электронный) и наука - микробиология. А сейчас мы с вами являемся свидетелями и даже участниками перехода с микроуровня (10−6м) на наноуровень (10−9м). И здесь есть ряд очень важных обстоятельств, с которыми приходится считаться.

Во-первых, уникальная биологическая активность наночастиц. Вследствие своих небольших размеров они, могут связываться с нуклеиновыми кислотами (вызывая, например, образование аддуктов ДНК), белками, встраиваться в мембраны, проникать в клеточные органеллы и, тем самым, изменять функции биоструктур. Следует обратить внимание на то, что наночастицы могут не вызывать иммунный ответ. Процессы переноса наночастиц в окружающей среде с воздушными и водными потоками, их накопление в почве, донных отложениях могут также значительно отличаться от поведения частиц веществ более крупного размера.

Другой не менее важный момент – это невероятная проникающая способность наночастиц. А проникнув туда, куда не следовало бы проникать, они могут натворить таких дел, о последствиях которых сейчас никто ничего определенного пока сказать не может.

Очень высокая удельная поверхность наноматериалов увеличивает их адсорбционную емкость, химическую реакционную способность и каталитические свойства. Это может приводить, в частности, к увеличению продукции свободных радикалов и активных форм кислорода, и далее к повреждению биологических структур (липиды, белки, нуклеиновые кислоты, в частности, ДНК).

Высокая способность к аккумуляции. Возможно, что из-за малого размера наночастицы не распознаются защитными системами организма, не подвергаются биотрансформации и не выводятся из организма. Это ведет к накоплению наноматериалов в растительных, животных организмах, а также микроорганизмах, передаче по пищевой цепи, что увеличивает их поступление в организм человека.

Таким образом, совокупность перечисленных факторов свидетельствует о том, что наноматериалы могут обладать совершенно иными физико-химическими свойствами и биологическим (в том числе токсическим) действием, чем вещества в обычном физико-химическом состоянии. Поэтому они должны во всех случаях быть отнесены к новым видам материалов и продукции, потенциальный риск которых для здоровья человека и состояния среды обитания должен тщательно исследоваться, измеряться и по возможности минимизироваться.

В связи с переходом на наноуровень проблема биологической безопасности требует поиска и создания новых подходов ее решения. На исследования свойств и особенностей воздействия наноматериалов, медицинских препаратов, производимых с применением нанотехнологий, на поиск гарантий их безопасности биомедицинское сообщество тратит колоссальные средства.

Е.А.: Существуют ли какие-либо нормы и критерии медико-биологической безопасности применения нанотехнологий в здравоохранении сегодня?

В.Н.: Нормативная база по применению нанотехнологий сейчас только подготавливается. Хотя есть, например, приказ Федеральной Службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека об утверждении и внедрении методических рекомендаций по оценке безопасности наноматериалов, в котором приводится алгоритм определения уровня потенциальной опасности наноматериалов для здоровья человека.

В названном выше документе также перечислены принципы проведения исследований безопасности наноматериалов, требования к применяемым тест-системам и отчетам о проведенных исследованиях, определены методы изучения основных физических, химических и молекулярно-биологических свойств наноматериалов и критерии оценки безопасности наноматериалов в экспериментах на лабораторных животных. Здесь можно также найти методы исследования возможного мутагенного действия, определения аддуктов ДНК и пр.

На сегодняшний день подготовлено более 30 нормативно-правовых документов, которые, в частности, определяют требования к ассортименту и созданию банка стандартных образцов наноматериалов для унификации методов при мониторинге безопасности. Созданы требования к банку данных по оценке риска наночастиц и наноматериалов. Сформулированы концепции отбора стандартных образцов наноматериалов абиогенного и биогенного действия при создании их банка данных. Определён подход к разработке документов, регламентирующих требования к стандартным образцам. Подготовлено руководство по составлению паспорта безопасности наноматериалов.

Рисунок. Схема алгоритма определения уровня потенциальной опасности наноматериала для здоровья человека (Источник: приказ № 280 Федеральной Службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека об утверждении и внедрении методических рекомендаций по оценке безопасности наноматериалов, в котором приводится алгоритм определения уровня потенциальной опасности наноматериалов для здоровья человека от 12 октября 2007 г.)

Применительно к медицине, все, что выводится на человека, будь то новый пищевой продукт или биологически активная добавка к пище, новый лекарственный препарат или новый материал на основе хлопка, композитный материал для пломб или протезы из титана или современных наноматериалов – все это требует проверки на биологическую совместимость и биодеградируемость, токсикологическую безопасность. Если речь идет о медикаментах, то помимо всего прочего необходимо определить пути выведения (экскреции) лекарственных веществ и их метаболитов из организма; требуются дорогостоящие доклинические и клинические исследования, а вдобавок еще и время для наблюдения за последствиями. Без этого не обойтись - ведь значимость имеют не только и не столько сиюсекундные эффекты нанотехнологических продуктов, а те, которые могут проявиться в ближайшей (5—10 лет) и в более отдалённой перспективе (через 25—30 лет), кумулятивный эффект нанопродуктов вряд ли сейчас нам понятен, он может сказаться через десятилетия, на других поколениях.

Решение вопроса безопасности в сфере наноиндустрии представляет глобальный интерес и имеет в настоящее время приоритетное значение. Об этом говорит создание межведомственной рабочей группы по организации работ на системной основе в области медико-санитарного обеспечения безопасности наноиндустрии. В эту группу, кроме представителей Минздравсоцразвития России, Федерального медико-биологического агентства, Роснауки, Роспотребнадзора, входят представители Роскосмоса, Ростехрегулирования, Минобрнауки России, Минобороны России, Российской академии наук, Российской академии медицинских наук и ещё ряда ведомств.

Е.А.: Владимир Никитич, благодарю Вас за интересный рассказ! Желаю новых успешных исследований. Всего Вам доброго!




Комментарии
Ой! И что же будет с нами лет через 30 при участии НАНО ?
odnaev odiljon radjabovich, 28 апреля 2012 22:25 
umryom

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Останки древнего нанонаутилуса
Останки древнего нанонаутилуса

PHD и Postdoc позиции в Сколтехе / машинное обучение
В группе проф. А.Шапеева открыты позиции научного сотрудника и аспиранта по применению машинного обучения для представления и оптимизации свойств материалов при их сильном растяжении.

Конкурс на лучший проект в области популяризации научных знаний для школьников «Школа юных ученых»
Цель Конкурса РАН «Школа юных ученых» - популяризация современных достижений науки и техники и развитие интереса к науке как к будущей профессии среди школьников. В рамках конкурса проводится отбор лучших проектов в области популяризации научных знаний для школьников, включающих одно или серию обучающих мероприятий любой формы организации на усмотрение участника конкурса. Это могут быть лекция, мастер-класс, деловая игра, исследовательская лаборатория, семинар, дискуссионный клуб, симуляционная игра, квест-марафон, лабораторная работа и др.

Самая тонкая плоская линза из Гарварда
Исследователи из Гарвардского университета продемонстрировали первую плоскую линзу, которая работает во всём диапазоне видимого света. Новая линза является метаповерхностью. Она представляет собой пластинку прозрачного кварца, покрытую миллионами крошечных столбиков из диоксида титана, каждый из которых имеет ширину в несколько десятков и высоту в несколько сотен нанометров

СТО АСМК.021МУ-2015 и добавленная стоимость инноваций: как не споткнуться на рынке интеллектуальной собственности
Зорина Юлия Геннадьевна (эксперт-аудитор по интеллектуальной собственности), Парвулюсов Юрий Юрьевич (вице-президент фонда «ФИНАС»), Розов Денис Викторович (руководитель правового управления оборонного предприятия), Фокин Геннадий Васильевич (председатель технического комитета по стандартизации и депозитарий стандартов профессионального менеджмента интеллектуальной собственности серии «Интеллектуальная собственность и инновации»), +7(495)4904726, +7(985)0234384, +7(916)2050579, gvf@finas.su, www.finas.su
Правовой нигилизм и пренебрежение правовыми нормами гражданского оборота интеллектуальной собственности, искажение учета нематериальных активов (несоответствие первичной документации требованиям пункта 3 ПБУ 14/2007) и отсутствие эффективной системы документооборота менеджмента интеллектуальной собственности — грозят упущенной выгодой и административными, налоговыми, уголовными правонарушениями. Как поправить положение?

Форум тьюторов (1 часть)
Асмолова Екатерина
6 и 7 февраля 2016 года в рамках мероприятий X Всероссийской олимпиады школьников «Нанотехнологии – прорыв в будущее!» проходила Открытая Нанотехнологическая Школа-конференция для школьников, студентов и преподавателей. Представляем Вашему вниманию краткий фототчет Форума Тьюторов.

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.

Проекты или прожекты?

Проектная деятельность школьников становится все более популярной, фактически превращается в "обязаловку" для школ и их воспитанников. При этом, что это такое и как с этим быть, знают не очень многие. Этот небольшой опрос ставит себе целью оценить, как сейчас понимаются вопросы проектной деятельности всеми потенциальными участниками этого непростого процесса.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.