Новое поколение отечественной науки. Лауреаты премии молодым ученым — о своих проектах
Молодые ученые столицы расшифровывают язык стволовых клеток, чтобы управлять процессами регенерации в организме, разрабатывают новые фотоактивные соединения для лечения онкологических заболеваний, изучают последствия глобального потепления для рек России и расширяют возможности компьютерного зрения. Они решают важные и актуальные научные задачи. В феврале авторы самых перспективных исследований и технологий получили премию Правительства Москвы. Рассказываем об их проектах и о том, что значит для них победа на престижном конкурсе.
Программирование стволовых клеток для здорового долголетия
Премию Правительства Москвы молодым ученым присуждают с 2013 года за достижения в естественных, технических и гуманитарных науках. Она включает 22 номинации в двух направлениях — это исследования (по математике, физике, медицине, астрономии и другим наукам) и практические разработки (в сферах фармацевтики, нанотехнологий, авиации). Подать заявку на соискание премии могут аспиранты, научные сотрудники, кандидаты наук, не достигшие 36 лет. Возрастное ограничение для докторов наук — до 40 лет включительно. Лауреаты получают вознаграждение в размере четырех миллионов рублей. Если речь идет о научном коллективе, сумму делят поровну между участниками.
В номинации «Медицинские науки» победу одержал доцент факультета фундаментальной медицины Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Петр Тюрин-Кузьмин. Он расшифровал язык стволовых клеток, с помощью которого те управляют процессом обновления организма.
«Регенеративная медицина — одно из перспективных направлений для исследований в современном здравоохранении. Она направлена на восстановление поврежденных клеток до исходника, то есть до здорового состояния. В основе регенерации лежат стволовые клетки. Это своего рода универсальные заготовки, которые позже превращаются в клетки мышц, костей и других органов. Они обновляют организм на протяжении всей жизни человека. Когда зрелая клетка стареет или ее функциональность нарушена, она получает гормональный сигнал: уступи молодой и здоровой. А стволовой приходит указание, чье место она должна занять. Более чем в 99 процентах случаев организм самостоятельно выявляет и устраняет возникающие нарушения, однако редкие сбои в этих процессах могут приводить к развитию заболеваний. Если, скажем, следует восстановить кость, а образуется жировая клетка, может возникнуть остеопороз. Задача ученых — помочь найти такие ошибки. Не просто активизировать стволовые клетки, а направить их в нужное русло, обеспечив здоровое долголетие. Этим я и занимался в своем исследовании», — рассказал лауреат.
Ученый выяснил: чтобы у стволовой клетки появилась та или иная специализация, ей надо послать гормональные сигналы в строгом порядке и соблюдая временные интервалы. Он описал, какой путь та проходит шаг за шагом. Обнаружил и переходное, так называемое инициированное состояние, когда клетка особенно чувствительна к сигналам. Но гормоны лишь приказчики, они говорят, какую ткань (печени, крови, кости) восстановить. После подключаются управленцы: те стволовые клетки, которые передают конкретные поручения коллегам. Они общаются друг с другом паракринными сигналами. Петр Тюрин-Кузьмин изучает, как воздействовать и на этот процесс, чтобы восстановились именно поврежденные клетки, а не часть здоровой ткани. В сотрудничестве с физиками он трудится над вопросом доставки молекулы-сигнала до конкретной клетки при помощи наночастиц или сверхтонких кремниевых нитей. Победа в премии для ученого была долгожданной.
«Я подавал заявку на нее раз двенадцать: сначала как кандидат, потом как доктор наук. В 39 лет воплотил желаемое. Для меня честь стать лауреатом премии. Это признание моих заслуг. А вознаграждение я смогу вложить в семью — она у меня большая, я отец пятерых детей. В планах на будущее — дойти со своим исследованием до клинических испытаний. Тем, кто начинает научную карьеру, я бы посоветовал не стесняться задавать самые странные вопросы — они могут стать фундаментом для нового открытия», — поделился он.
«Лучший город для развития инноваций». Участники конкурса «Новатор Москвы» — о своих проектах и поддержке столицыОт идеи до успешного бизнеса: как программа «Академия инноваторов» помогает молодым изобретателямКарбид кремния, особо стойкие огнеупоры и наночастицы. Как столичные компании создают материалы нового поколенияСобянин рассказал о перспективных разработках резидентов кластера «Ломоносов»
Точечное облучение раковых клеток и бактерий
Другое отмеченное исследование посвящено новым фотоактивным соединениям, которые могут стать основой для инновационных медицинских препаратов. Его авторы, научные сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина Дмитрий Бунин и Евгения Сафонова, участвовали в номинации «Наука мегаполису».
«Мы изучали химические соединения, такие как фталоцианины и порфирины, которые способны играть роль фотосенсибилизаторов — при воздействии света они преобразуют окружающий их кислород в активные формы, а те, в свою очередь, окисляют биологические молекулы, такие как белки и липиды. Это можно использовать при лечении онкологических заболеваний. Если доставить фотосенсибилизатор в опухоль и облучить ее, пораженные клетки уничтожатся. Мы создали новое поколение таких веществ с улучшенными свойствами. Они растворяются в воде (это важно для введения в организм) и в то же время достаточно гидрофобны, чтобы проникать в клетку. Они поглощают свет в правильном энергетическом диапазоне, который глубже погружается в ткани, и работают точечно», — отметил Дмитрий Бунин.
В лаборатории вещества показали высокую активность против раковых клеток. А еще они будут полезны при бактериальных инфекциях. Их можно нанести на рану или ожог в виде геля. В отличие от антибиотиков, это локальная терапия. Научный коллектив тоже хочет протестировать свою работу в условиях больниц.
«Премия Правительства Москвы считается престижной, и я надеюсь, что благодаря ей мы найдем партнеров для развития проекта. Она доказывает, что наш труд значим. В науке нет возрастных стереотипов — если ты увлечен своим делом, тебе предоставят все возможности для реализации», — заключил химик.
От ИИ-диагностики до генной терапии: какие решения для борьбы с раком создают московские инноваторыСтоличных медиков наградили за лучшие инновационные проекты в области медициныБудущие новаторы. Какие медицинские изобретения создают московские школьники
Искусственный интеллект при сборе урожая
Робот движется по яблоневому саду и, заметив спелые красные плоды, останавливается. Он поднимается на платформу, чтобы дотянуться до ветвей, и рукой-манипулятором бережно снимает яблоки. Это не фантастическая задумка, а проект, над которым работают столичные ученые. Компьютерное зрение для робота создавал Никита Андриянов — доцент кафедры искусственного интеллекта факультета информационных технологий и анализа больших данных Финансового университета при Правительстве Российской Федерации. За него он получил премию в номинации «Информационно-коммуникационные технологии».
«Задача нашей команды ученых — автоматизация сельского хозяйства. Сбор урожая связан с тяжелым ручным трудом, даже выносливые люди не способны эффективно работать в течение всего дня. А машинам это по плечу. Я занимался “глазами” устройства. Чтобы обучить его видеть яблоки на деревьях, нужно было взять около 20 тысяч картинок с этими плодами, каждый отметить, выписать координаты. Зато как было приятно видеть, когда экспериментальный робот нашел и сорвал подвешенный фрукт! Особенность моей технологии в том, что несколько нейросетей объединены в “ансамбль”. Это позволило достигнуть точности распознавания более 95 процентов. Искусственный интеллект находит яблоки в любых условиях (дождь, туман, ночь), составляет алгоритм, как их собрать, рассчитывает движения рук», — уточнил Никита Андриянов.
У него в планах — научить устройство распознавать заболевания деревьев, определять, когда требуется полив или внесение удобрений, а также общаться с аналогичными роботами. По сути, создать киберферму. Разработку уже применяют в агрокомплексах.
«Мне 35 лет, это первый мой проект, удостоенный награды. Москва предлагает много мер поддержки изобретателям начиная со школы. Я ежегодно вхожу в жюри конференций для учащихся 7–11-х классов “Наука для жизни” и “Инженеры будущего”. Полезно пробовать себя в разных программах. А сам я иду к докторской диссертации», — добавил новатор.
Прикоснуться к миру науки. Как в академических классах московских школ готовят будущих ученыхНейросети, маркеры лжи и супербактерии: чем занимаются участники проекта «В центре науки»Авторы самого технологичного робота. Как московские школьники победили на турнире в Абу-ДабиАндроид-лингвист, модульный планетоход и VR-перчатка: какими изобретениями удивили московские старшеклассники
Прогнозирование речных стоков в эпоху глобального потепления
Московские ученые вносят вклад и в решение мировых проблем. Заведующий лабораторией региональной гидрологии Института водных проблем Российской академии наук Андрей Калугин интересуется изменением климата. 35-летний исследователь опубликовал цикл из 25 статей о последствиях глобального потепления в речных бассейнах России. Он получил премию в номинации «Науки о Земле».
«Глобальное потепление уже вносит коррективы: где-то учащаются наводнения, где-то наступает засуха. А объем воды влияет на сельское и городское хозяйство, энергетику. Благодаря физико-математической модели можно рассчитать, как изменится сток на конкретном участке в ближайшие годы и вплоть до конца XXI века. География охватывает речные бассейны от Арктики до Дальнего Востока и юга европейской территории России. Гидрологическая модель включает цифровую модель рельефа, почвенные и ландшафтные характеристики, базы метеорологических данных. Достаточно добавить сведения о температуре и влажности воздуха, осадках, чтобы произвести расчет. Полезна модель и для мегаполисов. Возможный дефицит воды в бассейне Москвы-реки может компенсироваться подачей воды из Волги по каналу имени Москвы — система городского водного хозяйства выстроена эффективно. В теплый период учащаются обильные осадки, что требует от гидроузлов Москворецкой водной системы особого регулирования стока. К подобным вызовам необходимо готовиться заранее, и модель в этом пригодится», — пояснил он.
Премия вдохновила Андрея Калугина на новые научные исследования.
«Она также поможет мне воплотить мечту стать доктором наук. На защите диссертации комиссия учитывает все достижения кандидата: научные публикации и проекты, участие в конференциях, награды. То, что исследование получило такую премию, показывает, насколько оно актуально и полезно», — подчеркнул собеседник mos.ru.
Столица комплексно поддерживает ученых: строит научные городки, предлагает льготные условия высокотехнологичным производствам, проводит конкурс «Новатор Москвы» и многое другое. Подробнее — в нашей статье.
Оперативно узнавайте главные новости в официальных каналах города Москвы в мессенджерах MAX и «Телеграм».
