Создание новых технологий и цифровых платформ для разработки, производства и оценки эффективности фармацевтических и иммунобиологических препаратов для быстрого реагирования на вновь возникающие инфекционные угрозы
Группа научных исследований: Передовые Цифровые технологии. Цифровое проектирование, математическое моделирование и управление жизненным циклом изделия или продукции (Smart Design) и технологии «умного» производства (Smart Manufacturing).
Срок реализации: 2020-2025 гг.
Решаемые научно-технические задачи, полученные и ожидаемые результаты
В 2020 году
I РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Направление: Анализ особенностей, возможностей и эффективности платформенных технологий в области разработки иммунобиологических препаратов, включая собственные ранее проведенные исследования
- 1.1 Важнейшие результаты по направлению научных исследований:
- 1.1.1 Анализ существующих платформ для разработки вакцин в отношении вирусных инфекций, включая собственные ранее проведенные исследования
- 1.1.2 Секвенирование патогенов, вызывающих ОРВИ с применением методов полногеномного секвенирования: оптимизация методов для проведения полногеномного секвенирования, в т.ч. с использованием технологий нанопорового секвенирования. Оценка эволюционного потенциала возбудителей ОРВИ с применением методов филогенетического анализа
- 1.1.2.2 Секвенирование вирусов SARS-CoV-2 из клинических образцов
- 1.1.3 Проведение серологических исследований по оценке коллективного иммунитета в отношении вирусов гриппа и коронавирусов, в том числе SARS-CoV-2 в разных группах населения
- 1.1.4 Комплексный анализ ситуации по гриппу и ОРВИ с разработкой решений по применению методов математического моделирования для прогнозирования потенциала возбудителей
- 1.2 Сопоставление полученных результатов по направлению научных исследований мировому уровню
2. Направление: Разработка элементов комплексных архитектурных решений для организации деятельности по проведению исследований, разработке и производству иммунобиологических препаратов на основе платформенных технологий
- 2.1 Важнейшие результаты по направлению
- 2.1.1. Тестирование существующих платформ в условиях in vivo
- 2.1.2 Выбор ключевых факторов оценки протективного иммунитета для генно-инженерных вакцин
- 2.1.3 Формирование концепции платформы для производства иммунобиологических препаратов
- 2.2 Сопоставление полученных результатов по направлению научных исследований мировому уровню
3. Направление: Разработка способов получения фармакологических веществ из природного растительного сырья и комплексные исследования их состава и свойств с использованием современные достижений в области фитохимии, комбинаторной химии и биомедицины
- 3.1 Важнейшие результаты по направлению
- 3.1.1 Использование клеточных линий для изучения вирусов гриппа
- 3.1.2 Использование клеточных линий для оценки противовирусной активности исследуемых соединений
- 3.1.3 Методологические подходы тестирования исследуемых соединений in vitro
- 3.1.4 Изучение механизма действия исследуемых соединений на клеточной модели гриппозной инфекции
- 3.1.4.1 Проведение ОТ-ПЦР
- 3.1.4.2 Подготовка кДНК-библиотек и проведение высокопроизводительного секвенирования
- 3.1.4.3 Биоинформатические методы анализа данных
- 3.1.4.4 Методы изучения взаимодействий биомолекул
- 3.1.4.4.1 Поверхностный плазмонный резонанс на чипе оптического биосенсора
- 3.1.4.1.2 Наращивание и очистка вируса гриппа
- 3.1.5 Моделирование in silico: изучение механизма действия и поиск молекулярных мишеней исследуемых соединений
- 3.2 Сопоставление полученных результатов по направлению научных исследований мировому уровню
II РАЗВИТИЕ НАУЧНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПРОВЕДЕНИЕ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО НАПРАВЛЕНИЮ
- 1.1. Ожидаемые результаты
- 1.2. Фактические результаты
- Организация лаборатории по разработке и внедрению комплексных архитектурных решений и управлению данными в медицине:
- предоставление данных о современном состоянии сбора и анализа данных в области респираторных вирусных инфекции;
- подготовка предложений по формированию регистра вакцинации
- Разработка элементов комплексных архитектурных решений для организации деятельности по проведению исследований, разработке и производству иммунобиологических препаратов на основе платформенных технологий, включая следующие результаты:
- тестирование существующих платформ в условиях in vivo;
- выбор ключевых факторов оценки протективного иммунитета для генно-инженерных вакцин;
- формирование концепции платформы для производства иммунобиологических препаратов
- Разработка способов получения фармакологических веществ из природного растительного сырья и комплексные исследования их состава и свойств с использованием современные достижений в области фитохимии, комбинаторной химии и биомедицины:
- разработка методов in vitro для производительного скрининга противовирусной активности полученных веществ в отношении широкого ряда патогенов
- Разработка элементов комплексных архитектурных решений для организации деятельности по проведению исследований, разработке и производству иммунобиологических препаратов на основе платформенных технологий, включая следующие результаты:
- апробация новых платформенных технологий по созданию иммунобиологических препаратов в условиях in vivo с оценкой основных факторов клеточного и гуморального иммунитета, а также профиля безопасности и эффективности. Разработка ускоренных подходов для проведения таких оценок. Поиск оптимальных животных моделей для инфекций, вызываемых различными возбудителями.
- Сбор и анализ данных о динамике развития эпидемиологической обстановки в мире, связанной с распространением вирусов;
- Проведение массового полногеномного секвенирования вирусов ОРВИ с оценкой их патогенных свойств;
- разработка концепций, позволяющих моделировать краткосрочную изменчивость вирусов, включая методы биоинформатики и эпидемиологическое моделирование;
- оценка статуса популяционного иммунитета населения к гриппу и ряду других ОРВИ, включая коронавирусы; прогнозирование развития эпидемических событий на предстоящий сезон
- Разработка концепции, методологической базы и методики проведения вакцинации населения иммунобиологическими препаратами, включая следующие результаты:
- Методология проведения исследований об эпидемиологической обстановке и методология вакцинации населения в зависимости от особенностей эпидемиологической обстановки (включая подходы к сбору, обработке и анализу данных);
- Методика проведения вакцинации населения иммунобиологическими препаратами;
- Требования к системе поддержки принятий решений (СППР) в области деятельности по вакцинации.
- Апробация методологии проведения исследований об эпидемиологической обстановке на данных о динамике развития эпидемиологической обстановки в мире, связанной с распространением вирусов (включая пандемию коронавируса 2019-2020 гг.);
- Разработка способов получения фармакологических веществ из природного растительного сырья и комплексные исследования их состава и свойств с использованием современные достижений в области фитохимии, комбинаторной химии и биомедицины:
- продолжение исследований по разработке методов производительного скрининга противовирусных соединений in vitro
- Разработка архитектуры системы поддержки принятий решений (СППР) в области деятельности по проведению исследований, разработке и производству иммунобиологических препаратов, основанной на современных технологиях сбора, передачи, хранения, обработки и анализа данных, включая следующие результаты:
- обоснование выбора платформы для получения иммунобиологических препаратов в отношении широкого спектра патогенов;
- разработка критериев для ускоренного тестирования новых иммунобиологических препаратов в условиях чрезвычайной угрозы общественного здравоохранению;
- продолжение работ по массовому секвенированию вирусов, вызывающих респираторные инфекции с расширением спектра патогенов; разработка протоколов для секвенирования патогенов у пациентов из ОРИТ при неустановленной природе инфекции; анализ экзомов в геноме человека, потенциально ответственных за восприимчивость к отдельным вирусным инфекциям;
- разработка алгоритмов краткосрочного моделирования вирусной эволюции на основе данных филогенетического анализа;
- оптимизация эпидемиологических моделей распространения гриппа и коронавируса на основе данных о популяционном иммунитете населения в отдельных возрастных группах;
- Организация научно-производственной лаборатории дизайна и разработки генно- инженерных вакцин и препаратов:
- проведение исследований in vitro и in vivo в отношении препаратов и иммунобиологических препаратов, разработанных в лаборатории;
- поиск алгоритмов для таргетной разработки веществ с противовирусной активностью широкого спектра действия
- Реализация и тестирование СППР в области деятельности по проведению исследований, разработке и производству иммунобиологических препаратов, основанной на современных технологиях сбора, передачи, хранения, обработки и анализа данных;
- Разработка комплексных, тиражируемых архитектурных решений для управления процессами проведения исследований, разработки и производства иммунобиологических препаратов на основе анализа деятельности центра и его лабораторий, включая следующие результаты:
- модели эпидемиологического распространения инфекций в условиях предсуществующего популяционного иммунитета (эпидемии) и его отсутствия (пандемии);
- краткосрочные модели эволюции возбудителей ОРВИ в популяции;
- протоколы по секвенированию возбудителей ОРВИ, включая секвенирование неизвестных патогенов из образцов от пациентов;
- анализ восприимчивости отдельных групп населения к различным ОРВИ на основе исследований по секвенированию отдельных экзомов генома человека
- Разработка новых материалов и способов для адресной доставки фитопрепаратов:
- алгоритмы быстрого производительного тестирования новых веществ in vitro в отношении широкого спектра патогенов
- алгоритмы для таргетной разработки веществ с противовирусной активностью широкого спектра действия
- Реализация и тестирование СППР в области деятельности по вакцинации населения иммунобиологическими препаратами;
- уточненные модели эпидемиологического распространения инфекций в условиях предсуществующего популяционного иммунитета (эпидемии) и его отсутствия (пандемии);
- комплексные краткосрочные модели эволюции возбудителей ОРВИ в популяции;
- протоколы по секвенированию возбудителей ОРВИ, включая секвенирование неизвестных патогенов из образцов от пациентов;
- анализ восприимчивости отдельных групп населения к различным ОРВИ на основе исследований по секвенированию отдельных экзомов генома человека
- Разработка комплексных, тиражируемых архитектурных решений для управления процессами проведения исследований, разработки и производства иммунобиологических препаратов на основе анализа деятельности центра и его лабораторий, включая следующие результаты:
- Референтная система моделей процессов разработки и производства иммунобиологических препаратов на основе платформенного подхода;
- Референтная модель ИТ-архитектуры деятельности по вакцинации населения иммунобиологическими препаратами;
- Референтная модель СППР в области деятельности по вакцинации населения иммунобиологическими препаратами.
- Разработка новых материалов и способов для адресной доставки фитопрепаратов (часть 2)
- Опытная эксплуатация и доработка СППР в области деятельности по проведению исследований, разработке и производству иммунобиологических препаратов;
- Опытная эксплуатация и доработка СППР в области деятельности по вакцинации населения иммунобиологическими препаратами.