Современные прорывные технологии и открытия находятся на стыке различных областей наук. Яркий пример такой конвергенции – природоподобные и биоподобные технологии, которые используют принципы, «подсмотренные» у природы. Такие технологии являются естественными для окружающей среды, могут применяться для решения экологических задач. С их помощью можно решить глобальные проблемы человечества и сделать нашу жизнь комфортнее и безопаснее.
На образовательной программе будут реализованы проекты, стоящие на стыке биотехнологии, экологии, робототехники и искусственного интеллекта.
1. Концепция разработки новых лекарств на основе исследования атомарной структуры макромолекул
2. Древний Генбанк
Описание проектов
1. Концепция разработки новых лекарств на основе исследования атомарной структуры макромолекул
Руководитель проекта: Самыгина В.Р.
Аннотация: Целью проекта является формирование концепции разработки новых лекарств и лекарственных форм на основе исследований структуры макромолекул, вирусов и клеток на атомарном уровне. В ходе работы над проектом будут подготовлены образцы и проведен анализ структуры макромолекул для создания новых лекарств с использованием уникального научного оборудования НИЦ «Курчатовский институт» (в форме удаленного доступа): синхротрона, рентгеновского лазера на свободных электронах и электронного микроскопа. В процессе реализации проекта будут получены капсулы для адресной доставки лекарств.
Партнер проекта: Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
Руководители проекта: Шипилина Л.Ю., Семилет Т.В., Швачко Н.А.
Аннотация: Во все времена одной из важнейших возделываемых сельскохозяйственных культур являлись злаки, так как они представляют собой основу рациона человека, входят в состав кормов для животных и важное сырье для многих отраслей промышленности. Доказательством этого является найденное в 2019 году крупное скопление культурных злаков в детинце Усвятского городища. Усвяты - один из древнейших городов Северо-Запада России, расположен на территории Псковской области (впервые упомянут в русских летописях под 1021 г.). Данная находка датируется ХII веком и насчитывает более 34 тыс. зерен, основу которых составляет ячмень и несколько видов пшеницы. Одним из главных качеств такого "древнего генбанка" является прекрасно сохранившаяся форма и микрорельеф зерен, а также зерновые пленки. Наличие таких морфометрических параметров позволит выделить отдельные фрагменты ДНК и определить генетическую индивидуальность подвидов ячменя и пшеницы.
В связи с этим в рамках данного проекта предполагается:
1. Подобрать оптимальный метод для выделения наиболее качественной ДНК ячменя и пшеницы из погребенных зерен Усвятского городища. Выбранный нами метод позволит выделить и очистить максимально возможное количество древней ДНК злаковых.
2. Амплификация выделенной ДНК при помощи набора «whole-genome amplification kit». Данный набор позволит увеличить количество фрагментов древней ДНК, несмотря на возможные повреждения (деградацию) ДНК от времени хранения.
3. Проведение полимеразной цепной реакции (ПЦР) на "древней" ДНК с использованием сайт-специфичных маркеров. Данный метод позволит определить степень родства между видами древних и современных злаковых.
Полученные результаты в дальнейшем будут использоваться для установления филогенетических отношений между видами, а именно оценки эволюционной близости отдельных триб злаковых и рассмотрений отдельных изменений внутри популяции. Проведенная работа будет важных вкладом в развитие исследований в палеоботанике и палеогенетике растений.
Партнер проекта: Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова
1. Исследование органических и биорганических соединений в остатках на древних археологических артефактах (Историческое материаловедение в изучении культурного наследия)
1. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Органическая химия. 11 класс. Профильный уровень. М.: Русское слово. - 2008. - 352 с.
2. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Органическая химия. 10 класс. М.: Просвещение. - 2012. - 192 с.
2. Концепция разработки новых лекарств на основе исследования атомарной структуры макромолекул
1. Основы биохимии для медицинских колледжей/Л.М. Пусталова.—Изд.4-е.—Ростов н/Д: Феникс,2010.—440,[5] е.: ил.—(Медицина)
2. Занимательная коллоидная химия/ А.Д. Зимон —Изд.4-е.доп. и перераб.—М.: Агар,2002.—168 с.
3. Метагеномный биопроспектинг для поиска новых ферментов в экосистемах
1. Льюин Б. Гены. – 2011.
2. Щелкунов С. Н. Генетическая инженерия. – 2015.
3. Альбертс Б. и др. Основы молекулярной биологии клетки //М.: Бином. – 2015.
4. Нельсон Д. Л., Кокс М. М., Ленинджер А. Основы биохимии Ленинджера. – 2011.
4. Разработка мозг-компьютерного интерфейса для управления виртуальной верхней конечностью с использованием данных электроэнцефалографии
1. Кропотов Ю.Д. Количественная ЭЭГ, когнитивные вызванные потенциалы мозга человека и нейротерапия (первая глава, остальное - по желанию)
2. Каплан А.Я. и др. Экспериментально-теоретические основания и практические реализации технологии «Интерфейс мозг – компьютер»
3. Каплан, А. Я. Нейрофизиологические основания и практические реализации технологии мозг-машинных интерфейсов в неврологической реабилитации
5. Создание нейротренажера на базе теxнологии интерфейс мозг-компьютер на волне Р300 для целей пост-инсультной реабилитации
1. Биология: Общая биология. 10-11 класс: учебник. Базовый уровень // В.В. Пасечник, А.А. Каменский, Е.А. Криксунов – М.: Дрофа, 2018
2. Прикладная электрофизиология. Методические материалы: теория и лабораторные работы // М.: ООО «Битроникс», 2017
3. Базовый курс «Программирование на Python»
6. Древний Генбанк
1. Жимулев, И.Ф. Общая и молекулярная генетика/ И.Ф. Жимулев. − Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2006. − 479 с.
2. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции/ С.Г. Инге-Вечтомов. – Санкт-Петербург. – Изд-во Н-л, 2015. – 720 с.
3. Пухальский, В.А. Введение в генетику/ В.А. Пухальский. − М.: Колосс, 2007. − 224 с.
Начальник отдела структурной биологии Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»
Старший научный сотрудник Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И.Вавилова, кандидат биологических наук
Младший научный сотрудник лаборатории постгеномных исследований Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И.Вавилова
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, заведующая лабораторией постгеномных исследований ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»
Первый заместитель директора по науке НИЦ «Курчатовский институт», член Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию, кандидат физико-математических наук
Заместитель руководителя комплекса синхротронно-нейтронных исследований по стратегическому развитию НИЦ «Курчатовский институт», член Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию, методист программы «Большие вызовы», кандидат физико-математических наук
