Решение этих задач направлено на создание новых способов терапии и диагностики широкого круга социально значимых заболеваний, новых способов доставки лекарственных препаратов и их производства в самом организме (например, в эритроцитах-биореакторах) , создание принципиально новых растворов для переливания крови с дополнительными функциональными свойствами, которые необходимы для медицины чрезвычайных ситуаций.
К перспективным научным задачам относится изучение физиологии иммунной системы. Разработка способов модуляции ее механизмов актуальна и дает возможности для развития новых направлений медицины, включая иммунотерапию онкологических заболеваний.
Важной научной задачей в области развития диагностики и мониторинга онкологических заболеваний является разработка и создание диагностических тестов, основанных на идентификации и анализе циркулирующих опухолевых клеток и (или) циркулирующей опухолевой ДНК в периферической крови, оценке профиля некодирующих рибонуклеиновых кислот РНК в опухолевой ткани и (или) биологических жидкостях (кровь, моча, асцитическая жидкость и др.) . Актуальными являются задачи, связанные с молекулярным профилированием опухолей, в том числе обнаружение новых молекулярных детерминант - драйверных генов и маркеров метастазирования, изучение роли стволовых клеток и сигнальных путей, контролирующих метастатическую колонизацию опухолевыми клетками, нарушения в работе которых определяют прогрессию опухоли. Перспективным направлением является изучение протеомного профиля опухоль-ассоциированных клеток, путей их воздействия на первичную опухоль, а также факторов, определяющих формирование преметастатических ниш, механизмов и роли аутофагии в выживании опухолевых клеток. Актуальным остается исследование ангиогенных и антиангиогенных факторов опухолей и особенностей васкулогенной мимикрии. Исследование механизмов развития лекарственной резистентности опухолей позволит получить результаты для использования в синтезе препаратов нового поколения, которые помогут преодолеть приобретенную лекарственную резистентность. Одним из перспективных направлений современной фундаментальной онкологии является иммуноонкология, изучающая механизмы "ухода" опухоли от иммунологического "надзора", иммунологических чек-пойнтов. Результатом таких исследований должна стать разработка противоопухолевых вакцин нового поколения - Т-клеточных, неоантигенных вакцин.
Одной из научных задач современной физиологии сердечно-сосудистой системы является изучение процессов, происходящих на клеточном и молекулярном уровне (например, в кардиомиоцитах) в процессе ишемии-реперфузии. Изучение патофизиологических и функциональных аспектов гипоксии сердца, головного мозга и почек на клеточном и тканевом уровне, механизмов и эффективности реперфузии этих органов является актуальным.
Регенеративная медицина является перспективным направлением биомедицины, задачами которого являются изучение физиологических процессов регенерации и замещение тканей и органов, утраченных из-за болезни или травмы. Основными направлениями регенеративной физиологии и медицины являются клеточная физиология, генная терапия, тканевая инженерия и создание искусственных органов. Регенеративная медицина представляет собой междисциплинарное направление, объединяющее клеточных биологов, биохимиков, эмбриологов, специалистов по фармакологии и биоэтике.
Научные задачи в области космической биологии, физиологии и медицины применительно к длительным космическим полетам за пределы земной орбиты, а также формирования списка медицинских рисков, с которым столкнутся космические экипажи межпланетных миссий, ставят обсуждаемые космическими агентствами и правительствами разных стран планы отправки экспедиций к Луне и в дальнейшем к Марсу, организации там длительно функционирующих напланетных поселений. Решение поставленных задач в области космической физиологии и медицины позволит принять участие в международной кооперации стран, участвующих в дальнейшем освоении космического пространства и создать новые технологии обеспечения жизнедеятельности российских и международных космических экипажей.
Направление науки: 3.1. Физиологические науки
Перечень приоритетных направлений фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021 - 2030 годы
Направление фундаментальных и поисковых научных исследований | Раздел фундаментальных и поисковых научных исследований |
| 3.1.1. Высшая нервная деятельность, нейрофизиология и физиология когнитивных функций | 3.1.1.1. Системные, клеточные и молекулярные механизмы памяти |
| 3.1.1.2. Взаимодействие нейронных сетей головного мозга в онтогенезе, при обучении и патологиях мозга | |
| 3.1.1.3. Механизмы когнитивных функций, сна и сознания | |
| 3.1.1.4. Разработка программ и устройств, обеспечивающих возможность управления физическими объектами по параметрам активности головного мозга человека | |
| 3.1.1.5. Нейровизуализация нейрохимических процессов в головном мозге человека | |
| 3.1.2. Физиология висцеральных систем | 3.1.2.1. Нейрогуморальные, молекулярно-клеточные и генетические механизмы функционирования висцеральных систем |
| 3.1.2.2. Физиологические механизмы нервной, гормональной и иммунной регуляции висцеральных функций | |
| 3.1.3. Физиология сенсорных и двигательных систем | 3.1.3.1. Механизмы функционирования сенсорных систем |
| 3.1.3.2. Адаптация центральных и периферических механизмов регуляции к условиям изменяющейся гравитации | |
| 3.1.3.3. Интегративные механизмы сенсорно-моторной регуляции позы и локомоции | |
| 3.1.3.4. Управление двигательными возможностями человека и биопротезирование | |
| 3.1.4. Физиология крови | 3.1.4.1. Молекулярная физиология эритроцитов и транспорт газов в организме |
| 3.1.4.2. Физиология свертывания крови и фибринолиза | |
| 3.1.4.3. Гемодинамика и реология крови и плазмы | |
| 3.1.4.4. Кроветворение: эритропоэз и продукция тромбоцитов, синтез белков плазмы | |
| 3.1.5. Физиология иммунной системы | 3.1.5.1. Молекулярно-клеточные механизмы регуляции иммунного ответа |
| 3.1.5.2. Сигнальные пути активации клеток иммунной системы при формировании иммунного ответа | |
| 3.1.6. Фундаментальные основы онкологии | 3.1.6.1. Совершенствование современных технологических платформ для диагностики и мониторирования онкологических заболеваний |
| 3.1.6.2. Опухоль и микроокружение | |
| 3.1.6.3. Опухоль и ангиогенез | |
| 3.1.6.4. Пути преодоления лекарственной резистентности опухолей | |
| 3.1.6.5. Иммунологический контроль опухоли | |
| 3.1.6.6. Тканевая инженерия с трансплантацией искусственно выращенных аутологичных тканей и органов | |
| 3.1.7. Экология человека: симбионты и инфекции | 3.1.7.1. Роль микрофлоры в регуляции физиологических функций висцеральных систем организма |
| 3.1.7.2. Физиология микроорганизмов-симбионтов человека | |
| 3.1.8. Физиологические механизмы геномной регуляции | 3.1.8.1. Геномные нейротехнологии избирательной регуляции нервных клеток в определенных участках мозга |
| 3.1.8.2. Пластичность клеток при изменении микроокружения, дифференцировке и трансдифференцировке стволовых и прогениторных клеток | |
| 3.1.8.3. Эпигенетическая регуляция физиологический функций | |
| 3.1.9. Новые стратегии фармакологической коррекции нарушений физиологических функций при болезнях человека | 3.1.9.1. Роль рецепторов и шаперонов в развитии психических заболеваний и тревожно-депрессивных расстройств |
| 3.1.9.2. Выяснение механизмов развития заболеваний сердца и сосудов для разработки новых средств фармакотерапии | |
| 3.1.10. Физиология экстремальных состояний и гравитационная физиология | 3.1.10.1. Влияние магнитного поля Земли и космической радиации на физиологические системы и когнитивные функции |
| 3.1.10.2. Изучение механизмов нервной, гормональной и иммунной регуляции висцеральных функций в условиях микрогравитации | |
| 3.1.10.3. Механизмы адаптации к факторам длительных космических полетов биологических объектов различной таксономической принадлежности | |
| 3.1.11. Эволюционная физиология, развитие и старение | 3.1.11.1. Пути эволюции нервной, висцеральных, двигательных, сенсорных, эндокринной и иммунной систем |
| 3.1.11.2. Принципы организации и эволюции систем адаптации организма к изменяющимся условиям существования | |
| 3.1.11.3. Физиологические и клеточные механизмы эмбриогенеза и старения | |
| 3.1.11.4. Поиск эффективных биомаркеров старения и геропротекторов | |
| 3.1.12. Механизмы гомеостаза, обновления клеток и регенерации тканей | 3.1.12.1. Фундаментальные механизмы поддержания гомеостаза в организме |
| 3.1.12.2. Сигнальные механизмы, опосредующие действие микроокружения на клетки | |
| 3.1.12.3. Клеточные и неклеточные компоненты тканевых ниш как факторы модификации межклеточных взаимодействий | |
| 3.1.12.4. Роль фиброза в регенерации органов и тканей | |
| 3.1.12.5. Физиология обновления клеток | |
| 3.1.13. Физиология сердечно-сосудистой системы; кровообращение человека | 3.1.13.1. Физиологические механизмы кровоснабжения органов и тканей человека |
| 3.1.13.2. Компенсаторные возможности человека при нарушенном кровоснабжении органов и тканей | |
| 3.1.13.3. Регуляция артериального сосудистого тонуса | |
| 3.1.13.4. Механизмы адаптации кардиомиоцитов к ишемии и реперфузии | |
| 3.1.13.5. Физиология барорецепторной активности и вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы | |
| 3.1.13.6. Системы кровообращения при критических состояниях организма человека |
Направления науки: 3.2. Медико-биологические науки; 3.3. Клиническая медицина; 3.4. Профилактическая медицина
К основным научным задачам развития медицинских наук, решение которых откроет принципиально новые возможности для получения ожидаемых прорывных научных результатов, относятся следующие.
Важнейшей задачей является разработка показателей, градаций, методик и критериев оценки неблагоприятного влияния факторов окружающей и производственной среды на здоровье человека, системы оценки и управления рисками развития профессиональных и экологически обусловленных заболеваний, мониторинга состояния здоровья населения и потребности в медицинской помощи в Российской Федерации. Будут разработаны информационные системы прогнозирования влияния экологических факторов на здоровье, технологии снижения риска развития эколого-зависимых состояний и заболеваний, мониторинг природно-очаговых инфекционных заболеваний, информационные системы прогнозирования и немедикаментозной профилактики производственно-обусловленных, метеозависимых и других заболеваний, эколого-гигиенических требования формирования производственных зон.
К перспективным научным задачам относятся создание высокочувствительных аналитических методов идентификации и количественного определения новых и потенциально опасных загрязнителей природного и антропогенного происхождения в объектах окружающей среды, пищевой продукции и биологических средах организма, разработка методов управления рисками загрязнения новыми опасными веществами объектов окружающей среды и пищевой продукции, в том числе биотехнологического происхождения.
Актуальными будут разработка системы диагностики и первичной профилактики нарушений пищевого статуса и алиментарно-зависимых заболеваний, создание лечебно-профилактических норм питания для работающих во вредных условиях труда на основе оценки пищевого статуса и данных элементного, геномного, протеомного и метаболомного анализа, изучение регуляторной роли минорных биологически активных веществ в адаптации организма, актуализация норм физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации, разработка технологий профилактики и лечения алиментарно-зависимых заболеваний человека с введением в рацион новых специализированных пищевых продуктов, в том числе функциональных питьевых вод направленного профилактического и оздоровительного действия, разработка подходов коррекции состава кишечной микробиоты при алиментарно-зависимых заболеваниях. Будут проводиться исследования, направленные на решение проблем безопасности пищи, в том числе получаемой с помощью нано- и биотехнологий, разработаны принципы персонализированной диетотерапии с использованием генодиагностики и биомаркеров.
Актуальной в области микробиологии и вирусологии будет разработка новых подходов к созданию вакцин против заболеваний, вызываемых возбудителями с высокой степенью изменчивости, и новых поколений вакцин на основе генно-инженерных технологий, методов обратной генетики и нанотехнологий, в том числе против туберкулеза, ВИЧ, гепатита В и С, гриппа. Будут совершенствоваться и развиваться диагностические тест-системы и методы экспресс-диагностики, устанавливаться молекулярные механизмы функционирования РНК-содержащих вирусов, вызывающих особо опасные заболевания человека и животных, макро- и микроэволюции вирусных РНК геномов и структуры зараженной вирусом клетки, разрабатываться новые противоинфекционные лекарственные средства (антибактериальные, противовирусные химиопрепараты) . Будут разработаны новые терапевтические противоинфекционные средства на основе малых интерферирующих РНК, новые подходы противоинфекционной терапии на основе физических методов воздействия на патогены, новые иммунобиологические препараты (адъюванты и миниантитела) , сформирована система эффективного эпидемиологического надзора за возбудителями инфекционных заболеваний, созданы эпидемиологические модели для проведения прогнозно-аналитических исследований по оценке предотвращенной заболеваемости бактериальными и вирусными инфекциями в зависимости от охвата вакцинацией групп риска, созданы каталоги бактериофагов, специфичных ко всем значимым патогенным бактериям, разработаны новые схемы лечения микобактериоза в зависимости от типа микобактерии, изучены взаимосвязи активных веществ, производимых микробиотой, и физиологических процессов в организме, ее влияние на развитие различных патологий у человека.
Планируется создание каталогов бактериофагов, специфичных ко всем значимым патогенным бактериям, создание новых поколений вакцин против бактериальных и вирусных инфекций, изучение симбиотических микробиоценозов пищеварительного тракта и роли микробиоты кишечника человека в норме и патологии, создание федерального криогенного банка биообразцов природных симбиотических микробиоценозов пищеварительного тракта здоровых людей, выявление мишеней для новых групп антимикробных и противовирусных препаратов на основе изучения молекулярных механизмов резистентности микроорганизмов и вирусов к лекарственным соединениям, создание новых биотехнологических методов мультианализа резистентности инфекционных возбудителей.
К перспективным научным задачам относятся конструирование нового поколения векторных вакцин с целью обеспечения комбинированной защиты от возбудителей ОРВИ, установление молекулярных механизмов функционирования РНК-содержащих вирусов, вызывающих особо опасные заболевания человека и животных, макро- и микроэволюции вирусных РНК-геномов и структуры зараженной вирусом клетки, создание системы мониторинга за возбудителями вирусных гепатитов и создание федеральной базы данных циркулирующих штаммов, разработка компьютерной программы развития эпидемий на территории России, разработка методик стратификации групп риска формирования множественной лекарственной устойчивости у пациентов с инфекциями, связанными с оказанием медицинской помощи, с целью оптимизации антибиотикотерапии.
Актуальным в онкологии будет изучение молекулярных механизмов, обеспечивающих опухолевые клетки способностью формировать резистентность к терапевтическому действию современных лекарственных средств. Планируются разработка и валидация современных методов скрининга и диагностики злокачественных опухолей, создание новых противоопухолевых препаратов, поиск перспективных мишеней для противоопухолевой терапии, разработка методов персонализированного лечения, в том числе с использованием методов ядерной медицины, эффективных способов доставки лекарственных препаратов в опухоли, определение генетических мутаций - маркеров предрасположенности к онкологическим заболеваниям с последующим созданием базы данных мутаций популяции, связанных с риском развития онкологических заболеваний, и реестра "пациентов" - носителей мутаций в Российской Федерации.
Актуальным в неврологии и психиатрии будут изучение механизмов развития и функционирования мозга, пластичности нейронов и глии, нейрогенеза и нейродегенерации, обучения и памяти, интеллекта, сознания и личности, фундаментальных и прикладных аспектов социально значимых заболеваний нервной системы. Будут установлены нейропсихологические, клеточные и молекулярно-генетические основы активного долголетия, технологии ранней диагностики нейродегенеративных заболеваний как основы для превентивной нейропротекции. Предусмотрены создание новых технологий нейроинтерфейсов медицинского назначения, изучение нейрофизиологических основ когнитивной деятельности мозга, функций интеллекта, обучения и памяти. Планируется изучение структурных, метаболических, нейрофизиологических механизмов поддержания сознания и его нарушений при очаговых и диффузных заболеваниях мозга с ультраструктурным анализом с использованием методов нейровизуализации, что позволит использовать информацию для технологий машинного обучения и искусственного интеллекта. При операциях на мозге человека в сознании будет изучаться индивидуальная нейроанатомия функционально значимых корковых и проводящих путей мозга. Планируется создание новых реабилитационных технологий при острых и хронических заболеваниях ЦНС на основе установления фундаментальных механизмов пластичности мозга. Будут выявлены наиболее значимые маркеры и лабораторные тесты для прогнозирования развития и течения дегенеративно-дистрофической патологии позвоночника, созданы алгоритм комбинированной и гибридной нейровизуализации и схемы лечения с помощью виртуальной и дополненной реальности.
Актуальным в кардиологии будут разработка методов ранней диагностики и персонализированного лечения сердечно-сосудистых заболеваний на основании изучения клеточно-молекулярных, генетических, нейрогуморальных, иммунных и гемодинамических механизмов их развития, геномных, протеомных и метаболомных исследований в клинике и эксперименте, поиск эпигенетических механизмов, определяющих развитие инфаркта миокарда и сердечной недостаточности на основе анализа дифференциальной экспрессии регуляторных микроРНК и выявления связи полиморфизма генов, кодирующих микроРНК и их мишеней, а также анализа эпигенома и транскриптома с использованием омиксных технологий, определение прогностических маркеров нестабильности атеросклеротических бляшек и разработка методов предиктивной молекулярной диагностики развития острого коронарного синдрома, идентификация клеточных механизмов нарушения репаративного ангио-артериогенеза и регенеративных процессов в миокарде, разработка основ компьютерного анализа электрического поля сердца с использованием технологии телеметрии, разработка новых методов коррекции нарушений ритма сердца (в том числе с сочетанной патологией) , включая хирургическую коррекцию, создание биосовместимых имплантатов на основе биологических и полимерных материалов для хирургического лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы с использованием математического моделирования, приемов тканевой инженер