Что такое биоэкономика, как она меняет мир и какие перспективы
открывает – эти темы обсудили эксперты на Форуме будущих технологий,
который прошёл 25–26 февраля в Москве. Редакция портала «Москва
промышленная» решила разобраться, почему эта тема так актуальна для
страны в целом и для столичного индустриального сектора в частности.
Что такое биоэкономика
Биоэкономика – это способ развивать экономику,
опираясь не на нефть и уголь, а на технологии, подсмотренные у природы.
Растения, микроорганизмы, водоросли становятся основой для создания
новых материалов, топлива, лекарств, еды. Или важным дополнением для
улучшения уже существующих технологий.
Если сравнивать, то классическая экономика похожа на сбор диких
плодов: в прошлом году было много и крупных, в этом – мало и все мелкие,
будет ли урожай через год – неизвестно. Биоэкономика – это сад: его
нужно выращивать, но он дает урожай снова и снова. И плоды крупнее.
Биоэкономика помогает государству развиваться, приумножая существующие
ресурсы.
Повышение урожайности за счет биоинженерии и без химических
удобрений, которые добываются из недр, получение биотоплива без
использования нефти и другие замещающие технологии – это альтернатива
одноразовому использованию природных ресурсов. Углеводороды и другие
полезные ископаемые не закончатся завтра, но чем активнее цивилизация
будет применять принципы биоэкономики, тем дальше отодвинется момент,
когда ресурсы планеты исчерпаются.
Что такое природоподобные технологии
Это решения, которые работают так же, как природа. Человек не изобретает все с нуля, а подсматривает у живых систем. Например, бактерии умеют очищать воду лучше многих фильтров, а растения, используя минимум ресурсов, годами перерабатывают углекислый газ в кислород. Природоподобные технологии берут эти принципы и применяют в промышленности, медицине и строительстве.
Это похоже на то, как дети учатся у опытного учителя. Самая
древняя технология была придумана человеком всего 2,6 млн лет назад, это
изготовление каменных орудий труда. А природа миллиарды лет оттачивала
эволюционным отбором чудесные свойства отдельных видов флоры и фауны,
которые сейчас человечество может перенести в свои разработки.
Примером использования природного чуда во благо человека является недавний научный прорыв Ильи Ямпольского,
лауреата Национальной премии в области будущих технологий «Вызов»
2025 года. Изучая свечение грибов, он расшифровал весь биохимический
путь люминесценции. Потом с помощью генной инженерии встроил этот
механизм в растения и получил цветы, которые способны светиться
автономно, без применения каких-либо химических реактивов.
Перенос биохимической цепочки из одного биологического вида
в другой открывает новые возможности: с помощью биолюминесценции можно следить за изменением физиологического состояния организма, его
гормонального фона, распознавать патогенные состояния.
Как работает биоэкономика
Биоэкономика работает там, где живое и технологии пересекаются. Например, исследователи применяют синтетическую биологию для создания устойчивых материалов, используют биопринтинг для изготовления медизделий, а биоферменты – для улучшения качества продуктов.
Как устроены биофармацевтика и синтетическая биология
Биофармацевтика делает лекарства с помощью живых
клеток. Вместо сложных химических реакций используются бактерии. Это
можно сравнить с пекарней, где дрожжи делают тесто подходящим без
сложных машин. Но ведь, кроме хлебных дрожжей, есть еще сотни других
бактерий, которые можно использовать на благо людей.
Синтетическая биология идет дальше и позволяет переписывать
инструкции внутри клеток, как код в программе. Ученые задают клетке
новую задачу, например, вырабатывать лекарство или полезный белок, и она
начинает работать как маленький завод.
Как биотехнологии влияют на производство продуктов питания
В пищевой промышленности биотехнологии помогают
делать еду безопаснее, полезнее и доступнее. Например, новые методы
позволяют получать белок без долгого выращивания большого количества
животных – вырастить его с помощью микроорганизмов, как выращивают
дрожжи. Это снижает нагрузку на природу и помогает прокормить больше
людей без истощения природных ресурсов.
Если выращивание мяса пока еще остается экспериментом, то в молочной промышленности использование биотехнологий является хорошим тоном. Так, на Лианозовском молочном комбинате много лет производят кисломолочные продукты с помощью живых бактерий. Чтобы получить максимально полезный йогурт, молоко сквашивают двумя культурами – Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus в соотношении 1:1.
На какие вопросы отвечает биоэтика и почему она появилась
Биоэтика отвечает на вопросы о том, что можно и что нельзя делать с живыми организмами и человеком. Например, чьи гены допустимо менять, как использовать медицинские данные и где проходит граница между пользой и риском.
Биоэтика работает как светофор, который помогает не нарушить
важные моральные правила. Это понятие появилось потому, что
биотехнологии стали развиваться быстрее, чем общество успевало
их осмысливать.
Профессии будущего, связанные с биоэкономикой
С развитием биоэкономики уже появились новые профессии. Это биоинженеры, которые настраивают клетки как программы, специалисты по биоматериалам, создающие замену пластику, агробиотехнологи, улучшающие растения без вреда для природы. Наверняка появятся биоэтики, они будут оценивать риски новых решений. И еще десятки других специалистов, для которых пока нет названий. Эти профессии будут нужны так же, как сегодня нужны программисты, потому что работа с живыми системами становится основой экономики будущего.
Кто сейчас готовит кадры для биоэкономики
Например, Центр пищевых и биотехнологий РОСБИОТЕХ –
университет, который готовит технологов пищевого производства и ведет
научные исследования в области биотехнологий и биоинженерии. Его ученые
создали установку для производства компонентов для микробиологических
питательных сред для импортозамещения дрожжевого экстракта, мясного
пептона и сердечно-мозговой вытяжки. Также специалисты РОСБИОТЕХ
участвуют в разработке для компании «ВкусВилл» мягкой барьерной упаковки
Terraform Rec, которую в отличие от обычной пищевой пленки можно
перерабатывать.
В структуре университета МИСиС есть Институт биомедицинской инженерии, ученые и студенты которого участвуют в федеральной программе «Приоритет-2030» и проектах «Биомедицинские материалы и биоинженерия», «Материалы будущего». Практические результаты: тканевой пистолет для заживления ран и роборука-биопринтер, с помощью которого была проведена первая в мире операция по биопечати на человеке.
Какие биотехнологии применяют в Москве?
Экология
«Чистые технологии». Компания развивает биоконверсию органических отходов с помощью личинок мух черной львинки. Личинки перерабатывают пищевые остатки: от овощной кожуры до производственных отходов в белковую массу и зоогумус. Мусор превращается в ресурс: белковую добавку для кормов и органическое удобрение.
«Ем Полимер». Проект развивает биодеградацию пластиковых отходов с использованием личинок Galleria mellonella. Биодобавки и ферментативные механизмы ускоряют разрушение полимеров без токсичных остатков. Решение оформлено в автономный контейнер с солнечным питанием: модуль можно разместить рядом с источником отходов. Полное разрушение пластика заявлено в 120 дней вместо десятилетий на свалке. Биотехнология здесь не про «сортировать и перерабатывать», а про полное уничтожение пластика.
Биофармацевтика
Р-Фарм.
Компания разработала инновационный биотехнологический препарат – первое
в мире зарегистрированное моноклональное антитело с прямой блокадой
интерлейкина-6 (ИЛ-6) для терапии ревматоидного артрита. В основе –таргетная биология: молекула адресно «доходит» до ключевого медиатора
воспаления, снижая активность аутоиммунного процесса. Такой подход
меняет саму стратегию лечения: от подавления симптомов к работе
с механизмом заболевания.
Велфарм.
Биотехнологический препарат компании – Fc-пептидилированный белок,
агонист рецепторов тромбопоэтина. Он стимулирует выработку тромбоцитов
в костном мозге при хронической иммунной тромбоцитопении. Технология
сочетает рекомбинантную инженерию белка и продление циркуляции
в организме за счет Fc-фрагмента. В результате пациент получает более
устойчивый и прогнозируемый терапевтический эффект.
BIOCAD.
Российская биотехнологическая компания разработала биоаналог
трастузумаба – моноклональное антитело для терапии HER2-положительного
рака молочной железы. Препарат относится к классу таргетных и способен
воздействовать на опухолевые клетки, блокируя рецептор HER2. Это пример
того, как московские биотехнологии сокращают дистанцию между
лабораторией и клиникой.
Пищевая промышленность
Лианозовский молочный комбинат.
Предприятие использует биотехнологические закваски и пробиотические
культуры при производстве детских творожков и кисломолочных продуктов
«Агуша». Например, биокефир без сахара делают на основе закваски
с добавлением дрожжей и бифидобактерий ВВ12. А питьевой йогурт «Агуша»
с клубникой и земляникой производится с использованием живой закваски,
в которой есть бифидобактерии.
«Эконад».
Компания выпускает лимонады на основе переработанной молочной
сыворотки. Напиток сохраняет полезные свойства молочного сырья, но при
этом полностью убирает характерный привкус и запах. В лимонадах нет
сахара, консервантов и ароматизаторов, зато напиток сохраняет кальций,
магний, витамины группы В, А, Е, молочный белок и пребиотики.
О технологиях, событиях и людях большого города читайте на сайте Москва промышленная.