Статья: Прогноз научно-технологического развития российской медицины на ближайшее десятилетие

(Ларин А.И.)

(«Главный врач», 2021, № 8)

В статье представлен прогноз научно-технологического развития Российской Федерации в области медицины и здравоохранения на ближайшее десятилетие. Рассмотрены основные направления научно-технологического развития медицины и здравоохранения и точки технологического прорыва. Публикация подготовлена на основе прогноза научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 года, утвержденного Правительством РФ.

Эффективность системы здравоохранения и качество медицинской помощи во многом определяются состоянием материально-технической базы и внедрением новых медицинских и организационных технологий в практическое здравоохранение. Что нам ожидать в ближайшее десятилетие от науки и современных технологий? Часть ответов на этот вопрос содержится в утвержденном Правительством РФ прогнозе научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 года (далее — прогноз).

Прогноз является одним из основных документов системы стратегического планирования и определяет наиболее перспективные и вероятные области развития науки и технологий, обеспечивающие реализацию конкурентных преимуществ страны. Долгосрочный прогноз формирует единую платформу для разработки долгосрочных стратегий, целевых программ, а также прогнозных и плановых документов среднесрочного характера. Медицине и здравоохранению посвящен третий раздел прогноза.

Ключевыми факторами развития медицины и здравоохранения становятся старение населения, увеличение распространенности онкологических, сердечно-сосудистых и инфекционных заболеваний, болезней обмена веществ, патологий мозга и связанные с этим значимые показатели смертности, заболеваемости и экономических потерь от указанных болезней. Подобные вызовы обусловливают появление новых рынков, динамика которых будет определяться потребностями в современных способах и методах диагностики и лечения, неинвазивных надежных экспресс-технологиях мониторинга в домашних условиях, дистанционных методах предоставления медицинских услуг, характеризующихся профилактической направленностью, безопасностью и высокой эффективностью.

В мире сформировался устойчивый спрос на новое качество жизни, включая возможности компенсации утраченной функции организма, органа или его части. Следствием этого стал активный рост рынков медицинских биотехнологий и услуг высокотехнологичной и персонализированной медицины. Дальнейший прогресс в области биоинформационных, постгеномных и протеомных технологий предоставит медицине возможность персонализации терапевтического воздействия.

Перспективы развития данного направления определяют следующие вызовы:

• повышение онкологической заболеваемости и смертности;
• рост смертности вследствие сердечно-сосудистых заболеваний;
• распространение заболеваний, связанных с низким уровнем гигиены;
• рост заболеваний, связанных с нарушением метаболических процессов;
• повышение заболеваемости хроническими обструктивными болезнями легких;
• распространение болезней больших городов;
• распространение аллергических патологий;
• рост заболеваний, связанных со старением населения;
• рост патологий опорно-двигательного аппарата вследствие распространения изменения образа жизни.

Развитие приоритетного направления в средне- и долгосрочной перспективе определяется следующими окнами возможностей:

• экономические и социальные: усиление потребностей в материалах с новыми свойствами; рост спроса на неинвазивную диагностику; повышение спроса на дистанционные методы диагностики; рост спроса на приборы «домашней медицины»; рост спроса на экстремальную медицину; рост спроса на органы и ткани для замещения; смена основных игроков на мировых рынках фармацевтики;
• научно-технологические: развитие направленной регуляции клеточной дифференцировки; усиление потребностей в технологиях для персонализированной медицины; развитие принципов таргетной терапии; развитие исследований в области эпигенетики; развитие теории канцерогенеза; возможность прижизненной визуализации структурно и функционально измененных клеток; распространение «умных» лекарств; расширение применения биоэлектронных интерфейсов; развитие исследований в области регуляции экспрессии генома; появление электронных аналогов органов чувств; развитие методов управления когнитивными функциями.

Угрозы для России в указанной сфере:

• высокая смертность вследствие сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, травм и отравлений;
• недостаточная эффективность существующих мер по предупреждению инфекционных заболеваний;
• неэффективная система реабилитации;
• высокая стоимость лекарственной терапии социально значимых заболеваний;
• высокий уровень алкоголизации населения, в т.ч. молодежи;
• параллельный всплеск «болезней нищих» (туберкулеза, педикулеза и т.п.) и «болезней богатых» (стрессов, нервных патологий, расстройств личности и т.п.) вследствие усиливающегося социального расслоения населения;
• склонность россиян к самолечению и высокий уровень недоверия к официальной медицине.

Перспективные рынки, продукты и услуги

Наиболее высокие темпы роста в ближайшей перспективе ожидаются в сферах фармацевтики и диагностических систем. Создаваемые здесь продуктовые группы будут расширяться вне зависимости от общей концепции развития здравоохранения. Прогресс таких технологических направлений, как клеточные технологии, тканевая и органная инженерия, генетическая инженерия, будет определяться внутренней конъюнктурой и глобальными экономическими вызовами. Наименьшую положительную динамику покажет область небиодеградируемых материалов: ее рост замедлится в долгосрочном периоде. После 2020 г. усилится развитие рынков, связанных с системами лабораторной и функциональной диагностики, имплантами, лекарственными средствами и системами адресной доставки. В дальнейшем ожидается постепенное сращивание фармацевтического и медико-биологического секторов, активное использование биотехнологий для создания новых лекарственных средств и медицинских устройств. Биомедицинские исследования в средне- и долгосрочной перспективе призваны в наибольшей степени фокусироваться на регенеративной медицине, молекулярной и функциональной диагностике.

Перспективные рынки и продуктовые группы можно разделить на следующие группы:

1. Регенеративная медицина: тканевые и органные эквиваленты, полученные с применением генно-инженерных и клеточных технологий; таргетные биологически активные вещества для регенерации поврежденных тканей; активные молекулярные компоненты стволовых клеток для регенерации тканей; технологии и препараты на основе модифицированных клеточных систем для конкурентной терапии аутоиммунных, онкологических и неврологических заболеваний; неорганические и органические материалы неживотного происхождения для направленной регенерации целевых органов и тканей.

2. Биодеградируемые материалы: новые хирургические материалы на основе биодеградируемых полимеров; сложные макромолекулярные комплексы для подвижных частей имплантов и биоорганические системы для ускорения остеоинтеграции костных имплантов; биозамещаемые материалы для ортопедии, повторяющие архитектонику костной ткани.

3. Небиодеградируемые материалы: композиционная керамика и лекарственные цементы; перевязочные средства и трансдермальные пластыри; материалы-миметики для протезирования.

4. Системы диагностики: высокочувствительные сенсоры физических и физиологических параметров человека; реагенты; аппаратно-программные комплексы для анализа статических макромолекулярных маркеров; диагностические системы многофакторного статистического анализа количественных и качественных данных о низко- и высокомолекулярных маркерных молекулах; протеомные и геномные биомаркеры.

5. Сложные импланты: индивидуально-совместимые («умные») импланты на металлической, керамической или полимерной основе, не требующие периодической замены; импланты с биоактивными покрытиями для ускорения остеоинтеграции и совмещения с тканями; биорезорбируемые импланты для восстановления поврежденных сосудов; стенты.

6. Хирургическая техника: системы инвазивной визуализации, в т.ч. удаленного управления; робототехника; хирургические лазеры; системы микроманипулирования (для высокопрецизионных хирургических манипуляций).

7. Лекарственные средства и системы их адресной доставки: рекомбинантные белковые препараты; препараты на основе нуклеиновых кислот, в т.ч. для генной терапии; препараты на основе моноклональных антител, обеспечивающие высокую специфичность действия; компоненты и системы направленной доставки лекарственных средств, в т.ч. на основе неорганических наноматериалов.

8. Системы прижизненной неинвазивной визуализации: позитронно-эмиссионные томографы и контрасты для визуализации ультравысокого разрешения; магниторезонансные томографы ультравысокого разрешения; системы визуализации на основе биофизических характеристик сред организма (эффекта Доплера и т.п.).

Перспективные направления научных исследований

В среднесрочный период в нашей стране возможно достижение значительных научных и практических результатов в таких направлениях, как биосовместимые биополимерные материалы; самостерилизующиеся поверхности для медицины; тест-системы на базе геномных и постгеномных технологий для диагностики рака, системных, инфекционных и наследственных заболеваний; биосенсоры и биочипы для клинической диагностики с использованием новых типов биологических устройств; методы быстрой идентификации токсических веществ и патогенов.

В ряде отраслей, включая, например, биодеградируемые материалы на основе градиентной керамики или медицинский текстиль с уникальными терапевтическими свойствами, потенциал российских разработок уже сегодня оценивается достаточно высоко.

Успехи инновационной фармацевтики — биотехнологий, технологий химического синтеза, направленного терапевтического воздействия, производства современных эффективных вакцин — позволят отечественным компаниям выйти на перспективные мировые рынки, а государству — повысить качество жизни граждан.

Информационно-коммуникационные технологии в здравоохранении

Алгоритмы и программное обеспечение для математического моделирования процессов, происходящих в живых организмах (например, ускорение процессов моделирования структур и динамики макромолекул). Алгоритмы и программное обеспечение для построения сложных трехмерных сцен по изображениям и видеоряду в режиме реального времени (компьютерное зрение). Модели и программное обеспечение для формирования детализированных цифровых онтологических профилей пациентов, болезней, способов лечения и др., обеспечивающих многоаспектный учет медицинских и экстрамедицинских параметров на недоступном в настоящий момент уровне. Программное обеспечение поддержки принятия решений в области предсказательной медицины; носимые беспроводные датчики.

Перспективные лекарственные кандидаты

Скрининг и повышение эффективности лекарственных кандидатов на основе использования новых фармакологических мишеней, а также новых научных данных о механизмах возникновения и развития заболеваний человека. Модели на основе клеточных линий и/или лабораторных животных для доклинического исследования заболеваний человека. Новые лекарственные кандидаты, в т.ч. разнонаправленного действия, с использованием как ранее известных, так и вновь открытых мишеней методами генной инженерии, биотехнологии, компьютерного моделирования и медицинской химии. Компоненты и системы направленной доставки лекарственных средств для повышения эффективности, улучшения фармакокинетических параметров и снижения токсичности лекарственных кандидатов, а также лабораторные протоколы их получения. Новые вакцины, в т.ч. комбинированные.

Ожидаемые результаты: новые лекарственные средства, разработанные до стадии получения доклинического доказательства концепции, включая препараты для профилактики и лечения широкого круга социально значимых болезней (сердечно-сосудистых, неврологических, онкологических, гематологических, аутоиммунных, эндокринных, инфекционных и др.), в т.ч. новые фармацевтические молекулы с обоснованными терапевтическими мишенями; коллекция экспериментальных животных и клеточных линий для воспроизведения социально значимых заболеваний; новых высокоэффективных вакцин, включая конъюгированные и ДНК-вакцины, для профилактики и лечения инфекционных и онкологических заболеваний, при которых малоэффективна иммунизация традиционными методами; лекарственные средства на основе рекомбинантных белков и моноклональных антител; препараты для регенеративной медицины, а также высокоэффективные лекарственные средства, действующие через новые молекулярные мишени.

Молекулярная диагностика

Аппаратно-программные комплексы, основанные на технологиях анализа статических (контекстных) макромолекулярных маркеров, для обеспечения оптимальных стратегий лечения и формирования индивидуального прогноза развития заболеваний. Аппаратно-программные комплексы, аналитические устройства и реагенты для анализа динамических (изменяемых) макромолекулярных маркеров, а также лабораторные протоколы их использования. Аппаратно-программные комплексы, аналитические устройства и реагенты для анализа низкомолекулярных соединений, а также лабораторные протоколы их использования. Методы обнаружения инфекционных агентов и лабораторные протоколы их использования. Комбинаторная молекулярная сенсорика, в т.ч. на основе аптамеров, для создания универсальных средств диагностики и анализа статических и динамических факторов патологических состояний. Молекулярная и клеточная патология, в т.ч. исследование изменения молекулярно-генетической компоненты внутриклеточных сигнальных путей, нарушения структуры и функции отдельных клеток и тканей в контексте развития патологических процессов для разработки технологий персонифицированной медицины.

Ожидаемые результаты: новые методы и системы диагностики, основанные на технологиях определения структуры и функции биологических молекул (нуклеиновых кислот, белков, липидов, полисахаридов, низкомолекулярных соединений), в т.ч. диагностические методы, тест-системы и комплексы, ориентированные прежде всего на выявление социально значимых болезней до их дебюта; новые высокопроизводительные методы лабораторной диагностики для обнаружения, количественного и структурного анализа белков и других макромолекулярных метаболитов, включая липиды, гликопротеины, РНК и др.; методы и инструменты для лабораторной и экспресс-диагностики социально значимых болезней (сердечно-сосудистых, онкологических, гематологических, инфекционных, эндокринных и др.) на основе анализа перечисленных молекулярных маркеров; новые методы и комплексы для количественного определения низкомолекулярных метаболитов, ионов и микроэлементов — маркеров воспаления на различных стадиях, а также хронических болезней; средства анализа индивидуальной предрасположенности к сердечно-сосудистым болезням, патологиям печени, заболеваниям репродуктивной системы, нарушениям липидного обмена.

Молекулярное профилирование и выявление молекулярных и клеточных механизмов патогенеза

Идентификация и количественное определение транскриптов, белков и их модификаций (вариантов альтернативного сплайсинга, посттрансляционных модификаций, одноаминокислотных полиморфизмов) в тканях человека. Повышение чувствительности и производительности методик измерения белкового состава образцов клинического материала. Получение для продуктов каждого гена экспериментальных данных о его присутствии в организме пациента с диагностированным заболеванием. Взаимодействие инфекционных и паразитарных объектов различной природы с организмом хозяина, включая эпидемиологические, молекулярно-генетические, иммунологические и метаболические аспекты патогенеза, выявление молекулярных и клеточных мишеней, а также эффекторных молекул для диагностики, профилактики и терапии. Молекулярные основы когнитивной функции, в т.ч. построение сигнальных путей, структурно-функциональная характеризация тканей, клеток и клеточных элементов, обеспечивающих когнитивную функцию, выявление молекулярных и клеточных мишеней, а также эффекторных молекул для диагностики, профилактики и терапии.

Ожидаемые результаты: электронный каталог (атлас) белков человека, содержащий экспериментальные данные о протеоме тканей и органов и функциональных связях белков — маркеров заболеваний; аппаратно-программные комплексы, реагенты и материалы для протеомного профилирования; высокопроизводительные методы анализа реализации генетического материала в виде совокупности молекул РНК (транскриптома), белков (протеома) и низкомолекулярных соединений (метаболома); высокочувствительные молекулярные детекторы, позволяющие выявлять в биологических пробах единичные макромолекулы; протеомные биомаркеры — потенциальные молекулярные мишени заболеваний; реагенты для количественных исследований белковых маркеров, присутствующих в концентрациях ниже 10 — 12 м.

Биомедицинские клеточные технологии

Методы регенерации тканей и органов человека с применением аутологичных и донорских клеток человека, тканевых эквивалентов, стимулирующих регенерацию препаратов, продуктов культивирования клеток. Методы культивирования, модификации и перепрограммирования клеток человека. Системы эффективного культивирования клеток человека, воздействия на их свойства и направленной дифференцировки для тканевой инженерии и клеточной терапии. Тканевые эквиваленты и искусственные живые органы человека. Биологически активные вещества для направленного восстановления структуры измененных заболеванием органов и тканей человека. Препараты, стимулирующие регенерацию на основе продуктов культивирования клеток человека. Управление клеточными функциями путем воздействия факторами различной природы на внутриклеточные и внеклеточные сигнальные пути, транскрипционные и трансляционные комплексы. Биоинженерия, в т.ч. тканевая инженерия, тканевые эквиваленты и искусственные органы, скаффолды различной природы, клеточные элементы, культуры клеток и тканей для медицины. Искусственные живые системы, в т.ч. искусственные клеточные элементы и химерные клетки. Методы безопасной консервации и хранения клеточных продуктов. Оценка биобезопасности биомедицинских препаратов и клеточных продуктов.

Ожидаемые результаты: продукты на основе регенеративных и клеточных технологий для восстановления нарушенной заболеванием структуры органов или тканей при сердечно-сосудистых, онкологических заболеваниях, нарушении функции внутренних органов, ожоговой болезни, трофических язвах, болезнях обмена веществ и травмах, в т.ч. тканевые эквиваленты для восстановления поверхностных повреждений (ожогов, ран, язв и т.д.), для использования в травматологии и при лечении сердечно-сосудистых заболеваний; среды для получения бесклеточных продуктов культивирования стволовых клеток; методы трансплантации тканеинженерных конструкций, включая их кровоснабжение и иннервацию; клинические протоколы клеточной терапии для наследственных болезней и болезней обмена веществ; биозамещаемые материалы для использования в регенеративных процессах с применением бесклеточных технологий; биозамещаемые тканеинженерные конструкции, позволяющие экстренно восстанавливать иннервацию и кровообращение после травм; эквиваленты органов человека (поджелудочной железы, печени, зрительного и слухового анализаторов); методы генетической коррекции аутологичных стволовых клеток и использования стволовых клеток с индуцированной плюрипотентностью для лечения сердечной недостаточности, регенерации миокарда после инфаркта, восстановления нарушенного кровообращения, периферических нервов и нервной ткани.

Биодеградируемые и композитные материалы медицинского назначения

Материалы специализированного действия для наружного применения. Биомеханически совместимые кардиологические и кишечные импланты и стенты с функциональными покрытиями. Композитные материалы с функциональной структурой для дентальных и челюстно-лицевых имплантов. Материалы для ортопедии, повторяющие архитектонику костной ткани. Материалы, стимулирующие регенеративные процессы при трансплантации и регулирующие клеточную активность и дифференцировку в организме.

Ожидаемые результаты: изделия нового поколения из многокомпонентных биосовместимых материалов для кардиологии, онкологии, ортопедии, травматологии, стоматологии и других областей медицины, включая импланты на металлической, керамической и полимерной основе с биоактивными покрытиями для тканевой и костной имплантации, биорезорбируемые матрицы, а также гибридные скаффолды, кишечные и кардиологические стенты, высокоэффективные антисептические перевязочные материалы и др.

Биоэлектродинамика и лучевая медицина

Контактные устройства для взаимодействия клеток с искусственными системами, для замещения функций поврежденных органов. Интегрированные электронные управляющие устройства для восстановления поврежденных функций и мониторинга текущего состояния организма, в т.ч. в удаленном режиме. Системы визуализации внутренней структуры со сверхвысоким разрешением. Высокочувствительные сенсоры физических и физиологических параметров человека.

Ожидаемые результаты: методы и аппаратно-программные комплексы для диагностики и лечения, основанные на технологиях направленного действия электромагнитных полей, высокоэнергизированных излучений, электродинамическое моделирование клеток и тканей; новые интерфейсы для регистрации и коррекции состояния организма; лабораторные протоколы применения электродинамических методов и методов лучевой терапии.

Геномная паспортизация человека

База данных и база знаний генотипов и гаплотипов населения РФ. База данных и база знаний клинико-ассоциированных одиночных и множественных нуклеотидных полиморфизмов, генов и генных сетей, влияющих на эффективность фармакотерапии. Образцы аппаратно-программных комплексов и лабораторные протоколы применения реагентов для полногеномного секвенирования ДНК, анализа протеомных, транскрипционных и эпигенетических профилей человека.

Ожидаемые результаты: национальные базы данных геномной информации; сеть центров прикладных геномных исследований; банк данных потенциальных биомишеней.

Подписано в печать

26.07.2021

---