Среди основных приоритетов: использование потенциала современных биотехнологий для создания новых сортов сельскохозяйственных растений и пород скота.
Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г. утверждена правительством 24 апреля 2012 г. Предполагается что в ходе реализации программы будут решены следующие задачи:
Выход на лидирующие позиции в области биотехнологий, включая отдельные направления биомедицины, агробиотехнологии и биоэнергетики.
- Создание конкурентоспособного сектора биоэкономики, который, в комплексе с наноиндустрией и информационными технологиями, станет базой для постиндустриального развития отечественной экономики.
- Формирование развитого внутреннего спроса на биотехнологическую продукцию и развитие экспорта.
- Формирование биотехнологической производственно-технологической базы, способной частично заменить имеющиеся производственные линии, основанные на химическом синтезе.
- Интеграция научно-технологического сектора России в международную науку, выход на опережающее развитие и обеспечение за счет этого модернизации промышленного сектора.
К 2020 г. доля биотехнологической продукции должна составить 1% от ВВП страны (около 1 трлн. руб.).
Программа разбита на два этапа: 2012—2015 и 2016—2020 гг. В общей сумме на нее будет израсходовано 1,18 трлн. руб. Для развития биоэнергетики будет потрачено 367 млрд. руб., промышленной биотехнологии - 210 млрд. руб., сельскохозяйственной и пищевой биотехнологии - 200 млрд. руб., биомедицины - 150 млрд. руб., биофармацевтику - 106 млрд. руб., морских биотехнологий - 70 млрд. руб., биотехнологии для лесного хозяйства - 45 млрд. руб., экобиотехнологии - 30 млрд. руб.
Целевыми показателями программы являются рост производства биотехнологической продукции в 33 раза, а объемов внутреннего потребления — в 8,3 раза. Импорт биотехнологической продукции будет снижен на 50%, а экспорт предполагается увеличить в 25 раз.
Основными средствами для достижения намеченных показателей будут служить: стимулирование спроса на продукцию биотехнологических производств, обеспечение конкурентоспособности данного сектора на мировом рынке, развитие науки и образования в сфере биотехнологий, организация экспериментальной производственной базы и информационно-аналитической инфраструктуры, а также развитие биотехнологий в регионах и расширение международного сотрудничества.
Ожидаемым результатом в сфере сельского хозяйства является повышение продовольственной безопасности страны, получение высококачественных, экологически чистых продуктов питания, создание новых технологий по переработке отходов сельскохозяйственного производства и восстановления плодородия почв. Наиболее приоритетными направлениями развития сельскохозяйственных биотехнологий определенны:
- создание новых сортов сельскохозяйственных растений и пород животных с применением постгеномных методов и биотехнологий;
- геномная паспортизация, призванная повысить эффективность селекционно-племенной работы и клонирования животных-производителей;
- биопрепараты для растениеводства;
- кормовые добавки для животноводства;
- ветеринарные препараты.
В проекте программы отмечается, что разработка новых методов биологической защиты растений даст возможность достичь более высоких урожаев, при снижении потерь и сведении к минимуму остатков действующих веществ химических препаратов в конечной продукции. Это крайне важно в связи с ужесточением требований к качеству продукции в странах импортерах российского зерна и урожая других культур. Выделение существенной финансовой поддержки на разработку сортов растений с использованием современных биотехнологий обосновывается тем, что в настоящее время в Российской Федерации практически отсутствуют собственные сорта и гибриды нового поколения, обладающие такими важными признаками, как засухоустойчивость, устойчивость к болезням, гербицидам, вредителям и другим неблагоприятным факторам. Их создание возможно при использовании постгеномных технологий. Реализация данного направления позволит существенно повысить рентабельность сельскохозяйственного производства и выйти на международный конкурентоспособный уровень.
Молекулярная селекция в животноводстве и птицеводстве будет направлена на повышение выраженности хозяйственно-полезных признаков, и позволит значительно повысить качество продукции, а также эффективность животноводческой отрасли.
Биотехнологии улучшения почв и организация широкомасштабного производства биоудобрений позволят поднять производительность сельскохозяйственных угодий при существенном снижении объемов внесения химических удобрений. Бактерии для переработки отходов удешевят и ускорят производство органических удобрений, которые можно будет использовать в органическом земледелии, снизив экологический ущерб от сельского хозяйства. Биопрепараты для ветеринарии, кормовые белки, премиксы и другие компоненты кормов, созданные отечественными учеными, будут обладать максимальной специфической эффективностью при использовании в российском животноводстве, и могут стать объектом экспорта в страны Европейского союза.
Утверждение данной программы демонстрирует серьезные намерения Правительства на развитие отечественных сельскохозяйственных биотехнологий, и использование их потенциала для повышения эффективности животноводство и растениеводства.
Доклад на научно-практической конференции «Стратегическое управление в сфере национальной безопасности России: субъекты, ресурсы, технологии» .
– В условиях современного глобального финансово-политического ландшафта, на фоне экономического кризиса, достаточно сложно сохранить существующую систему производства. Для противодействия глобальным вызовам необходим стабильный рост экономической конкурентоспособности, основанный на масштабном применении прорывных технологий, и переход в новый технологический уклад.
– Одним из важных элементов нового уклада является активное использование клеточных технологий, методов генной инженерии, а также развитие других биотехнологий.
– Мировое сообщество уже осознало роль биотехнологий. Об этом свидетельствуют капиталовложения в эту отрасль, рост рынка биотехнологической продукции, совершенствование законодательной базы, разработка программ и стратегий. Только на биотехнологические исследования в развитых странах (США, ЕС) в год тратятся десятки миллиардов долларов.
– В настоящий момент наибольшая доля на рынке принадлежит биотехнологическому производству фармацевтических препаратов и в среднесрочной перспективе, по видимому эта ситуация сохранится. Однако, по мнению экспертов, в долгосрочной перспективе, с учётом неизбежного обострения проблемы обеспечения мировой экономики углеводородами на лидирующие позиции выйдет производство биопластиков и биотоплива.
– В ряде стран, уже сейчас отмечается постепенное замещение традиционных производств на биотехнологические. Так например, вклад биотехнологии в производство полимеров в США за период с 2001 по 2010 г. возрос с 1% до 15%. По оценкам, мировой рынок биотехнологий к 2025 г. достигнет уровня в 2 триллиона долларов.
– Российская Федерация, не является серьезным игроком на мировом биотехнологическом рынке. Доля России на нём составляет на сегодняшний день менее 0,1%. По сценариям западных экспертов, при сохранении существующих тенденций, в ближайшие годы страна, в лучшем случае, будет производить 0,25% глобального объема биотехнологической продукции. В настоящее время по уровню развития биоиндустрии Россия занимает 70-е место в мире.
– Основная доля на российском рынке биотехнологической продукции принадлежит биофармацевтике, что в целом соответствует мировым тенденциям. Однако необходимо отметить, что лишь около 25% от всей массы выпускаемых биотехнологических препаратов приходится на российские компании. Большая часть продукции производится на заводах принадлежащих зарубежным транснациональным фармацевтическим корпорациям.
– Следует отметить что, в системном плане существует понимание необходимости развития биотехнологий в России, что отмечено в «Стратегии национальной безопасности РФ до 2020 года». Конкретным инструментом управленческого планирования и реализации структурных изменений в российской биотехнологической отрасли должна стать Государственная комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года – «БИО2020». (Программа утверждена в апреле 2012 г.)
– Среднесрочной целью реализации Программы «БИО2020» является выход в 2020 году на объем биоэкономики в России в размере около 1% ВВП. Долгосрочной – достижения к 2030 году доли не менее 3% ВВП. В дальнейшем доля биотехнологий в российском ВВП продолжит рост.
– Стратегической целью Программы «БИО2020» является создание в России глобально конкурентоспособного, развитого сектора биотехнологий, который, должен стать одним из элементов модернизации и построения постиндустриальной экономики в стране.
– Финансовое обеспечение Программы предполагается за счет средств федерального бюджета, региональных и местных бюджетов, а также внебюджетного финансирования. Целевой объем ресурсного обеспечения Программы «БИО2020» по экспертным оценкам за период до 2020 г. должен составить 1,163 трлн. рублей.
– Программа «Био2020» получила высокую экспертную оценку со стороны как отечественных, так и зарубежных специалистов по биотехнологиям, в то же время на наш взгляд следует обратить внимание на следующие пункты:
1. В рамках реализации программы следует максимально усилить биокластерное направление. Именно кластеры способны обеспечить синергию основных игроков рынка. Функционирующие за рубежом комплексные производства являются наиболее продуктивным механизмом в биотехнологической промышленности.
2. В системе формирующих кластеров важное значение необходимо уделять развитию инновационных предприятий и стартапов, в связи с чем, следует расширять систему венчурного финансирования. Также следует максимально широко применить механизмы созданные при формировании инновационного центра «Сколково», «РОСНАНО» и Российской венчурной компании.
3. Необходимо более чётко проработать систему контроля расходования средств выделяемых на программу. Что подтверждается анализом реализации подобных программ в других отраслях, где отмечалось не целевое расходование финансирования в т.ч. в рамках коррупционных схем.
4. Следует полностью использовать возможности стратегии «технологического заимствования», для чего необходим постоянный мониторинг зарубежного опыта, как в научно-исследовательской, так и в управленческой сфере направленной на биоиндустрию. Это позволит в короткие сроки сократить существующее отставание российской биотехнологической отрасли.
5. На начальных этапах реализации Программы, для становления биотехнологической отрасли, необходимо сосредоточится на создании относительно простых биотехнологических производств. Например, на выпуске топливного этанола в зернопроизводящих районах. Важным стимулом для развития биотопливной промышленности может стать внесение изменений в налоговый кодекс, направленные на выделение топливного этанола в отдельную акцизную категорию.
Причём мы считаем, что производство топлива должно быть, прежде всего, ориентировано на региональный и внутренний рынок. Это позволит отказаться от затратных субсидий, выделяемых на транспортировку больших объемов зерна к портам, что особенно важно для Уральского и Сибирского регионов.
6. В среднесрочной и долгосрочной перспективе отрасль должна ориентироваться на производство биотехнологической продукции с высокой добавленной стоимостью, такой как биопластики и биоматериалы, а также биотопливо второго и третьего поколения.
7. Существующая система производства биофармацевтической продукции, с высокой зависимостью от иностранных компаний, не соответствует стратегии национальной безопасности России. Следует постепенно переводить выпуск биофармацевтики в руки отечественных компаний. Долгосрочной целью для них может стать создание системы дифференцированной и персонифицированной медицины, способной решить ряд социальных проблем.
По нашему мнению, переход к новому технологическому укладу со значительной долей биотехнологий, является наиболее стратегически верным путём развития России. Сохранение существующей модели развития, в ближайшем будущем грозит для страны потерей технологического суверенитета, деиндустриализацией и утратой технологических достижений.
Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г. Утверждена Председателем Правительства РФ В. В. Путиным 24 апреля 2012 г. Целью программы является выход России на лидирующие позиции в области разработки биотехнологий, в том числе по отдельным направлениям биомедицины, агробиотехнологий, промышленной биотехнологии и биоэнергетики. Создание конкурентноспособного сектора биоэкономики.
Основные термины Биотехнология (технология живых систем) 1) дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии;
Основные термины 2. Производственное использование биологических структур для получения пищевых и промышленных продуктов и для осуществления целевых превращений. Биологические структуры в данном случае - это микроорганизмы, растительные и животные клетки, клеточные компоненты: мембраны клеток, рибосомы, митохондрии, хлоропласты, а также биологические макромолекулы (ДНК, РНК, белки - чаще всего ферменты).
Основные термины Биотехнология "белая" - производство биотоплив, ферментов и биоматериалов для различных отраслей промышленности. Биотехнология ветеринарная - часть сельскохозяйственной биотехнологии, предметной областью которой является использование биотехнологии для лечения животных. Биотехнология "зеленая" - разработка и внедрение в агрокультуру генетически модифицированных растений. Биотехнология "красная" - производство биофармацевтических препаратов (протеинов, ферментов, антител) для человека, а также коррекция генетического кода.
Рынок биотехнологий К 2025 г. достигнет 2 трил. долларов США. Доля России на рынке биотехнологий составляет 0, 1% (по некоторым сегментам – биоразлагаемые материалы, биотопливо равна 0 %).
Этапы реализации программы 1 этап 2011 -2015 гг. развитие внутреннего спроса и экспорта биотехнологической продукции. 2 этап 2016 -2020 гг. создание условий для проведения глубокой модернизации технологической базы соответствующих отраслей промышленности за счет массового внедрения в производство методов и продуктов биотехнологии.
Инструменты поддержки развития биотехнологий Стимулирование спроса на биотехнологическую продукцию. Содействие повышению конкурентоспособности биотехнологических предприятий. Развитие образования в сфере биотехнологий. Развитие науки в сфере биотехнологий. Развитие экспериментальной производственной базы. Международное сотрудничество. Поддержка биотехнологий в регионах. Взаимодействие бизнеса науки и образования
Приоритетные направления развития биотехнологий Биофармацевтика Биомедицина Промышленная биотехнология Биоэнергетика Сельскохозяйственная биотехнология Пищевая биотехнология Лесная биотехнология Природоохранная (экологическая) биотехнология Морская биотехнология
Направления экологической биотехнологии 1. Биоремедиация - комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболического потенциала биологических объектов - микроорганизмов, растений, грибов, насекомых, червей и других организмов. Комплекс мероприятий в данной сфере формирует условия для активного применения биотехнологических методов при ликвидации последствий вредного воздействия на окружающую среду.
. 2 «Экологически чистое жилье» Комплекс мероприятий направлен на создание широкого класса биотехнологических продуктов, применяемых в производстве строительные материалов, внедрение экологически чистых технологий строительства, использование биоматериалов в инженерных системах и в процессе обслуживания зданий, сооружений и территорий застройки.
3. «Биологические коллекции и биоресурсные центры» В Российской Федерации зарегистрировано около 100 коллекций культур, состав которых охватывает практически все известные группы микроорганизмов. Комплекс мероприятий по развитию биоколлекций направлен на обеспечение эффективной системы регистрации, хранения и использования зарегистрированных микроорганизмов, обеспечения централизации, стандартизации и доступности генетических ресурсов биотехнологического назначения.
Ответственный за разработку и реализацию комплекса мер по направлению «Биоремедиация» - Минприроды России. Ответственный за разработку и реализацию комплекса мер по направлению «Экологически чистое жилье» - Минрегион России. Ответственный за разработку и реализацию комплекса мер по направлению «Биологические коллекции и биоресурсные центры» - Минобрнауки России.
Микробиологическая трансформация как основа биотехнологий Токсичные ксенобиотики биообезвреживаются в окружающей среде различными путями: 1. полная деградация (минерализация, полная деструкция); 2. неполная деградация (трансформация, частичная минерализация, частичная деструкция); 3. связывание поллютантов или их метаболитов с другим веществом – матрицей (полимеризация, конъюгация, конденсация).
Полная деградация соединения используются микроорганизмами как источник углерода и энергии, участники метаболизма; полное разрушение ксенобиотиков происходит в результате совместных действий организма и абиотических факторов; наиболее эффективный способ – микробная минерализация.
Особенности процесса деградации В процессе деградации (минерализации) различают 2 ступени: 1. первичное биоразложение, при этом образуются вещества, которые не проявляют свойств трансформируемого вещества; 2. полное биоразложение, когда молекула ксенобиотика превращается в минеральные вещества и продукты, связанные с нормальными метаболическими процессами микроорганизмов.
Неполная деградация (трансформация) Трансформация – превращения, которые существенно изменяют, главным образом упрощают, структуру органического вещества, но не приводят к его полной деструкции. Трансформация (микробиология) – изменение органических соединений под действием одного или нескольких ферментов микроорганизмов, сопровождающихся накоплением в среде продуктов трансформации, при этом не происходит синтеза веществ de novo
Обезвреживание токсичного ксенобиотика приводит к детоксикации. Однако иногда в процессе биотрансформации нетоксичный или малотоксичный ксенобиотик становится токсичным и накапливается в окружающей среде (например, при трансформации отдельных пестицидов). Этот процесс называется токсификация.
Неполная деградация Трансформация – превращения, которые существенно изменяют. Главным образом упрощают структуру органического вещества, но не приводят к его полной деструкции Трансформация (микробиология) – изменение органических соединений под действием одного или нескольких ферментов микроорганизмов, сопровождающихся накоплением в среде продуктов трансформации, при этом не происходит синтеза веществ de novo
Биодоступность – способность различных соединений подвергаться биотрансформации. Она определяется генетическими свойствами организмов, осуществляющих трансформацию и условиями окружающей среды.
Полимеризация (конъюгация) Сохраняется основная структура органического соединения и происходит его связывание с другим соединением с образованием продукта с большей молекулярной массой.
Организмы, осуществляющие деструкцию гетеротрофные бактерии дрожжи плесневые грибы некоторые автотрофные бактерии цианобактерии
Факторы, повышающие эффективность селекции микроорганизмов-деструкторов Использование монокультуры или сообщества микроорганизмов, выделенных из сред, загрязненных ксенобиотиками (изоляты). Использование биологического агента, изолированного из той же загрязненной природной или техногенной среды, для очистки которой он предназначен.
Факторы, повышающие эффективность селекции микроорганизмовдеструкторов Использование микроорганизмов, выделенных из мест с застарелыми загрязнениями или с неоднократным поступлением ксенобиотиков (велика вероятность, что число микроорганизмов, деградирующих ксенобиотик, увеличилось под действием естественного отбора. Для выделения таких изолятов используется метод накопительных культур. Накопление биологического материала для деградации вещества – загрязнителя на этом же субстрате или на его легко утилизируемых аналогах.
Варианты биоочистки и биоремедиации 1 вариант: для участков с застарелыми загрязнениями (обитает дикая, аборигенная микрофлора, способная их трансформировать) применяется удаление загрязнения in situ (по месту) без внесения биопрепаратов. В этом случае биодеградация лимитируется факторами окружающей среды и свойствами самого загрязнителя (содержание кислорода в среде, растворимость загрязнителя и т. д.)
2 вариант: Предварительное получение биологически активного штамма и накопление жизнеспособных клеток, а затем их внесение в виде биопрепарата в загрязненную среду. Этот вариант целесообразно применять в северных регионах и при обработке мест с не застарелыми загрязнениями.