Health Net - Санкт-Петербургский политехнический университет

1
Цели кластера
Стратегической целью кластера является создание сегмента
медицины, базирующегося на совокупности “прорывных”
технологий, определяющих возможность появления новых
рынков высокотехнологичной продукции и услуг, а также
быстрого
распространения
передовых
технологий
в
медицинской и фармацевтической отраслях.
Организация координатор – СЗФМИЦ им. Алмазова
Научно-технические комиссии кластера по
направлениям
Приборостроение, аддитивные технологии,
материаловедение, суперкомпьютерные технологии и
моделирование
Кураторы
Информационные технологии в медицине и биологии
Васильев В.Н.
Инновационные лекарства и биотехнологии
Наркевич И.А.
Молекулярная и клеточная биология ,
персонифицированная и регенеративная медицина
Шляхто Е.В.
Медицинский менеджмент и экономика
здравоохранения
Медико-техническое, медико-биологическое и
медицинской образование
Рудской А.И.

Кутузов В.М.,
Пармон Е.В.

Реабилитация и восстановительное лечение
Таймазов В.А.
Телекоммуникационные технологии в медицине
Кутузов В.М.
Участники
Рудской А.И.




Северо-Западный федеральный медицинский
исследовательский центр им. В. А. Алмазова
Национальный исследовательский университет
информационных технологий, механики и оптики
Санкт-Петербургский электротехнический
университет им. В. И. Ульянова
Национальный государственный университет
физкультуры, спорта и здоровья им. Лесгафта
Санкт-Петербургская государственная химикофармацевтическая академия
Санкт-Петербургский политехнический университет
Петра Великого
Научно-инновационное взаимодействие с ведущими медицинскими
центрами Северо-Западного региона
2
 Санкт-Петербургский клинический научно-практический центр
специализированных видов медицинской помощи (онкологический)
 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Цель – мобилизация возможностей участников для решения фундаментальных
биологических задач, разработки и внедрения:
•Новых медицинских материалов и приборов
•Методов тераностики для онкологии
•Развития методов информационных
и организационных методов в обслуживании онкобольных
•Улучшения качества подготовки специалистов
Идея
in
vivo
In
silico
in
vitro
Научно-инновационное взаимодействие с ведущими медицинскими
центрами Северо-Западного региона
3












Телемедицинские технологии
Медицинская
кибернетика
и
бионика,
медицинская физика
Биоинформатика, структурная биология
Big Data и системы поддержки принятия
решений в медицине
Медицинское приборостроение и сенсорика
Биотехнологии и нанотехнологии в медицине
Инновационные подходы к управлению
медицинским учреждением
Технологии реабилитации и восстановительного
лечения
Математическое моделирование в биологии и
медицине
Клеточные технологии и тканевая инженерия,
аддитивные технологии и биопринтинг
Визуализация в медицине
Аging (проблема естественного старения)
Принято на первом заседании Координационного совета
Медицинского
научно-образовательного
кластера
«Трансляционная медицина» от 12 октября 2015 года для
дальнейшего рассмотрения на НТС при Правительстве С.Петербурга
29 марта НТС Санкт-Петербурга
Участие в реализации приоритетных направлений
развития для региона в области медицинских
инноваций до 2020 года.
4
Новый суперкомпьютерный центр СПбПУ «Политехник»

мировой рейтинг основного суперкомпьютера - 131 место
/ноябрь 2015, Top500.org/

текущий рейтинг двух новых систем в стране - 3 и 9 места
/сентябрь 2015, supercomputers.ru/

базовая производительность систем: 658,1 и 170,1 Tflops
/производительный ПК ≈
0,05 Tflops/

объем оперативной памяти
48.38 TB, SSD 85.4 TB, HDD 1200 TB
/производительный ПК≈ 0.016 TB, SSD 0.128 TB, HDD
2 TB/
Tflop/s
Признанная школа специалистов в области разработок и применения
высокопроизводительных вычислений:




Big Data
Разноуровневое моделирование от атомов и молекул до сложных биосистем
и процессов
Конструирование новых приборов, веществ и материалов
Прогнозирование биологических рисков нанотехнологий

US National Strategic Computing Initiative (2015 Jul)
/From Peta Flops and Bytes To Exa /Пета:10+15 Экса:10+18
To out compete is to out compute
В конкурентной борьбе победит тот, кто победит в вычислениях
5
Онкологические заболевания
/Лаб. молекулярной онкологии и вирусологии

Новые представления о патогенезе
онкозаболеваний

Новая онкологическая платформа
/Лаб. междисциплинарного исследования наносистем

Наноплатформы радиотерапии
СПЕЦИАЛИСТЫ:
НАУЧНЫЕ ИДЕИ /
ОРИГИНАЛЬНЫЕ
КОНЦЕПЦИИ
ВИЧ инфекции
туберкулез
инфекции, передающиеся
преимущественно половым путем
гепатит В
гепатит С
болезнь, вызванная вирусом
иммунодефицита человека (ВИЧ)
злокачественные новообразования
сахарный диабет
психические расстройства и
расстройства поведения
болезни, характеризующиеся
повышенным кровяным давлением
/Из
ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА Р
Ф от 01.12.2004 · № 715 с
поправками 2012 года
/Лаб. молекулярной онкологии и вирусологии


Вакцина против ВИЧ/СПИД «ДНК-4»
Прототипы лекарственных средств
СИНТЕЗ
ОБРАЗЦОВ
Психические расстройства
/Лаб. молекулярной нейродегенерации

Новые мишени для терапии болезни Альцгеймера

Прототипы лекарственных средств
ЭКСПЕРИМЕНТ
ОБЪЕДИНЕНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ,
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ и
СУПЕРКОМПЬТЕРНЫХ
РЕСУРСОВ
Туберкулез
/Лаб. молекулярной

микробиологии
Резистентность к антибиотикам
ОБЪЕКТЫ:


Данные большого объема / Big Data.
Механизмы, определяющие динамику сложных биосистем
/например, определяющих процессы развития опухолей или вирусных инфекций,

нейродегенеративных или сердечно-сосудистых заболеваний
Молекулы и атомно-молекулярные ансамбли, различной природы
Нанотехнологии. Экология.
Производство., №2, 2013
Этапы формирования сектора наук о жизни СПбПУ
I. НАЧАЛО: каф. биофизики, ФМедФ
II. Междисциплинарные исследования и концепции: ЦПИ
III. Уникальные экспериментальные возможности: НИК «Нанобиотехнологии»
IV. Приглашение ведущих ученых
V. Суперкомпьютерные технологии
VI. НАСТОЯЩЕЕ: взаимодействие с клиниками
StrAU ‘Bio-inspired Development and School
of Life Sciences and Biomedical Technologies’
2015
-
Фото
руководителя
-
-
Prof. Evgeny V. Shlyakhto, Director general of the Federal
Almazov North-West Medical Research Centre
Academician of the RAS
Head of Medical Educational-Research Cluster ‘Translation
Medicine’ /SPbPU is cofounder
President of the Russian Society of Cardiology
Traditional
engineering
Life Sciences for Physics and Engineering /lifeinspired technology and molecular observatory
Trials and
Errors Method
Physics and Engineering for Medicine and Life
Sciences /technology-inspired medicine
Intuition
Bio-inspired development of Peter the Great St. Petersburg Polytechnic
University in the framework of the 4th technological revolution based on
convergent platform of physics, biology, and digital technologies.
Foundation of SPbPU School of Life Sciences and Biomedical Technologies as a
main tool of these changes.
List of current structural subdivisions which
will be part of the StrAU:
1.
Scientific Research Complex
‘Nanobiotechnology’
2.
Laboratory ‘Systems Biology and Bioinformatics’
3.
Research and Education Centre ‘Biomechanics
and Medical Engineering’
4.
Competence Centre ‘Medical Physics and
Bioengineering’
5.
Centre for Advanced Studies
6.
Centre ‘RASA – SPbPU’
7.
Department ‘Biophysics’ with two base
departments at Institute of Influenza and SPb
Nuclear Physics Institute
8.
Division of Federal Almazov North-West
Medical Research Centre /X-Ray Diagnostics
Research Department, MRI Research
Laboratory and CT Research Laboratory
2020
Multi-scale (from molecules to regulatory
networks and systems) investigation, modelling,
and well oriented design for R&D teams
building and global challenges decision
Classical
specialties
Personality’s trajectories of learning: scienceeducation-business for changing workplaces,
and integrated platform for strategic partners of
the University
Traditional
physical and
engineering
education
Modern Life Sciences educational programs for
a polytechnic university based on
interdisciplinary researches and individual’s
motivations for staff and students
Random
startups, noncooperated
divisions
Coordination (StrAU internal, other StrAU and
external partners) for common activity for
national markets and world competition
Indicators
2016 planned
StrAU faculty members
80
Students
800
Publications per year
150
Position in QS Subject
Biological Sciences
TOTAL INCOME
Материалы к консультации с ФГАНУ «Социоцентр» по подготовке заявки СПбПУ, Москва, 02.02.2016
2016: NA
2017: NA
2018: 301-400
2019: 301-400
2020: 251-300
255 mln. rub.
8
6
Эксперимент
Новые
медицинские
материалы и
технологии
Теория
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Центр перспективных исследований
cas@spbcas.ru
Вычислительный
эксперимент
3
МЕДИЦИНСКИЕ
НАУКИ
БИОЛОГИЯ
АГРОНАУКИ

Собственно специалисты в области наук о жизни

Представители других специальностей,
работающие над решением задач наук о жизни

Ученые и инженеры, разрабатывающие
приборы и материалы для биомедицины
НАУКИ
о
ЖИЗНИ
Social
sciences
БИОТЕХНОЛОГИИ
Behavioral
sciences
Число публикаций СПбПУ 2012-2015
логарифмическая шкала
Сектор – направление в пространстве исследований и разработок, а не унитарная
организационная структура университета
11
Сектор наук о жизни в развитых странах
Азии, Америки и Европы:

Объемы сектора достигли 50% от общих
затрат на R&D по всем направлениям

Растет доля занятых в секторе и
полученных ими патентов. Количество
научных публикаций в области
превышает 66%

По разделу “Life Sciences” в первой
десятке мест разных рейтингов
обязательно присутствуют 2-3 ведущих
технических университета мира
National Science Foundation, National Center for Science and Engineering
Statistics, Higher Education Research and Development Survey, FY 2014.

2015, Nov - США планируют расширение программ по старению
на 29% и перспективных трансляционных исследования на 10%
/NIH, 2016, средний прирост других направлений 4%/

2015, Jul - US National Strategic Computing Initiative
/From PetaFlops/PetaBytes to Exa Пета:1015 Экса:1018

2015, Jan - US Precision Medicine Initiative
/1 000 000 volunteers, genome sequence, microbiome composition, health history, lifestyle, and diet
Науки о жизни – доминирующий сектор исследований и разработок ведущих
университетов мира
12
 2009
 2013
Индексом относительной активности определяется как доля статей по
предметным областям к общему объему статей учреждения по отношению
к глобальной доли статей в тех же предметных областях от общего объема
статей.
Усиление политехничности Политехнического университета
2
СПбПУ один из первых технических вузов страны, ставший
развивать биомедицинское направление в образовании,
исследовании и разработках
Борис Павлович
Константинов
/1910-1969/ создатель
кафедры биофизики
 1966 – Кафедра биофизики
/ранее, с 1951 кафедра изотопов/
 1997 – Факультет медицинской физики и биоинженерии
/с 2013 кафедра медицинской физики
ныне в составе ИНТиТ
Первый зав. кафедрой биофизиики
Семен Ефимович Бреслер и Френсис
Крик, 1958 г.
 2001 – Центр перспективных исследований
 2009 – Научно-исследовательский комплекс
"Нанобиотехнологии"
Владимир Олегович
Самойлов
Декан первого в стране факультета
по подготовке «врачей-исследователей»
«Из биолога невозможно сделать физика, а из физика сделать биофизика довольно просто»
Вице-президент АН СССР Б. П. Константинов
4
Nature, 2004
Биоинформатика
Нанобионика и нанобиотехнологии
Риски нанотехнологий
Вычислительные модели сложных систем
Нанобиотехнологии –панорама
направлений//Российские
нанотехнологии, 2008
ИНФО
Междисциплинарные
точки роста
БИО
НАНО
Апробация концепций на международных
конференциях и в международных проектах
Центр перспективных исследований
Центр создан в 2001 г. в ходе выполнения Распоряжения Правительства РФ № 909-р от 29.06.2000г. Кадровое ядро Центра образовали специалисты Института
высокопроизводительных вычислений и баз данных Миннауки России – первого научного суперкомпьютерного центра в стране.
«Для развития в СПбГТУ перспективных междисциплинарных исследований и наукоёмких разработок на стыке компьютерных информационных технологий, био- и
нано- технологий создать … /Из приказа СПбГТУ № 134 от 27.03.2001 г.
5
Парк уникального научного оборудования:

Спектрометрия ЯМР

Масс-спектрометрия

Хромато-масс-спектрометр LCMS-IT-TOF (Shimadzu, Япония)

Уникальная комплексная установка для исследования динамики
нанобиомашин (УСУ «Лазерный Пинцет»)
ЯМР – спектрометр Varian DirectDrive NMR System 700 MHz



Инверсный солеустойчивый датчик тройного
резонанса 1H/13C/15N
Инверсный широкополосный датчик тройного
резонанса 1H/{15N-31P}/13C
Широкополосный датчик прямого наблюдения {15N-31P}/1H
Лазерный Пинцет
Масс-спектрометр с ионно-циклотронном резонансом Varian FT-ICR MS 9.4T
 Фурье преобразованием
 Два ионных источника ионизации: электроспрей и МАЛДИ
 Сверхвысокое разрешение для определения состава и структуры высокомолекулярных
соединений.
Технологическое и аналитическое оборудование для
материаловедения
НИК «Нанобиотехнологии» / рук. М.А. Ходорковский, 2009
6
Программы мегагрантов и «5-100»
Созданы новые лаборатории (2012-2014 гг.):
Лаб. молекулярной нейродегенерации / И. Безпрозванный, США
Лаб. молекулярной микробиологии / К. Северинов, РФ, США
Лаб. системной биологии и биоинформатики / С. Нуждин, США
Лаб. молекулярной биологии нуклеотид-связывающих белков / М. Ходорковский, РФ
Лаб. полимерные материалы для тканевой инженерии и трансплантологии / В. Юдин, РФ
Лаб. молекулярной онкологии и вирусологии / А. Козлов, РФ
Лаб. междисциплинарного исследования наносистем /А. Богданов, РФ
Междисциплинарный Центр RASA / В. Сафаров, Франция/ - подразделение, объединяющее русскоговорящих
ученых, занимающих рейтинговые позиции за рубежом:
Лаб. биоинформатики / Д. Фришман, Германия
Лаб. медицинских технологий / В. Васильев, США
Лаб. нанопроизводства / Б. Чичков, Германия
Лаб. микрокапсулирования и управляемой доставки биологически активных соединений
/ Г. Сухоруков, Великобритания
.
Лаб. синтетической биологии / А. Пичугин, Франция
Лаб. функциональных покрытий / С. Михайлов, Швейцария
Качественное расширение фронта исследований
8
Лекционные курсы
Актуальные проблемы медицинской экологии и
биотехнологии
Анатомия
Белковая инженерия
биологии стволовых клеток
Биологические мембраны
Биология и основы генетики, Общая цитология
Биологические основы радиационной безопасности
Биомеханика
Биоорганическая химия
Биотехнология
Генетическая инженерия
Геномика
Гистология
Лазерные технологии в медицине
Масс-спектрометрия
Медицинская биофизика
Медицинская биохимия
Медицинская генетика
Метаболическая биохимия
Молекулярная биология клетки
Молекулярная вирусология
Молекулярная генетика
Молекулярная иммунология
Молекулярная медицина
Молекулярная физиология
Молекулярная эволюция
Молекулярное клонирование (лабораторные)
Молекулярные методы нейробиологической
инженерии
Молекулярные механизмы репарации
Молекулярные механизмы репликации
Наносистемы: свойства и применение
Нейробиология
Нормальная физиология
Общая биология
Общая и медицинская радиобиология
Общая патология
Основы атомной и молекулярной спектроскопии
Основы биометрии
Основы кристаллографии в нейробиологии
Патология опорно-двигательного аппарата
Посттравматические нарушения
Прикладные проблемы нейробиологии
Реабилитология
Регуляция внутриклеточных процессов
Современные методы биофизики
Современные проблемы биофизики
Современные технологии протезостроения
Терапевтические науки
Токсикология
Транскрипция и регуляция экспрессии генов
Трансляция генетического кода
Физика белка
Физико-химические основы цитологии
Физиология
Физиология высшей нервной деятельности
Физическая биохимия
Физические основы теоретической биомеханики
Фракционирование биологически активных веществ
Химия высокомолекулярных соединений
Химия и фолдинг белков
Частная биомеханика
Частная патология
Экология
Экспериментальные методы биофизики
Экспериментальные методы исследований в
нейробиологии
Электронная техника в медико-биологических
исследованиях
66 лекционных курсов для бакалавров и магистрантов
12 направлений подготовки специалистов по биомедицине
БАКАЛАВРИАТ:
•
•
•
•
•
Биоинформатика
Биохимическая физика
Медицинская и биоинженерная физика
Физика биомедицинских технологий и систем
Физическая и биомедицинская электроника
МАГИСТРАТУРА:
•
•
•
•
•
•
•
Биоинформатика
Материалы и технологии для медицины и
биотехнологии
Медицинская ядерная физика
Нейробиологическая инженерия
Реабилитационные системы и оборудование
Физика медицинских технологий
Физико-химическая биология и биотехнология
ПРИВЛЕКАЕМЫЙ ППС:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Городская больница № 26
Военно-медицинская академия
Северо-западный гос. медицинский университет
СПб гос. Медицинский университет им. И.П.
Павлова
СПб научно-практический центр медикосоциальной экспертизы, протезирования и
реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта
Лен. областной кардиодиспансер
НИИ экспериментальной медицины
Институт высокомолекулярных соединений РАН
Цитологический институт РАН
ПИЯФ
СПбГЭТУ «ЛЭТИ»