Нанотехнология для культивирования живых клеток - сделано в Зеленограде

Три года назад были отобраны инновационные проекты для финансирования по Программе «У.М.Н.И.К.» Фонда Содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонда Бортника). Роман Морозов учился на кафедре Биомедицинских систем МИЭТа и участвовал в научных исследованиях Центра зондовой микроскопии и нанотехнологии. «Пока у меня нет команды, в будущем я хотел бы создать свою фирму», — говорил он о своих планах, как говорили и многие другие полные надежд молодые исследователи. Однако, компания НИОБИС вскоре действительно была создана, стала одним из первых стартапов Зеленоградского наноцентра в 2011 году, а результаты её работы — в области электростимулирования роста клеток на наноструктурированных поверхностях — с устойчивой периодичностью замелькали на выставках и в СМИ. Сегодня это успешный проект, который готовится перейти в следующую стадию своего развития и обрести серьёзных инвесторов.

На вопросы ответили Юрий Гришин, генеральный директор НИОБИС, и Роман Морозов, исполнительный директор компании НИОБИС.

- Научной основой для создания вашей фирмы стало исследование объемного биосовместимого нанокомпозита методами высокоразрешающей микроскопии, которым занималась группа разработчиков научно-образовательного центра «Зондовая микроскопия и нанотехнология» (НОЦ ЗМНТ) МИЭТ. С этого всё начиналось?

Ю.Г. - Началось всё еще в 2009 году — в рамках одной из федеральных целевых программ был получен грант на исследования, и побочным продуктом этого гранта стала как раз технология, которой сейчас занимается наша компания. Направление деятельности по гранту было немного другое, но параллельно появилась еще такая интересная идея, и мы решили попробовать её развить. Потом финансирование по гранту кончилось, по нему отчитались, как положено, а идея осталась. Денег на неё, конечно, не было, но какой-то прототип первого устройства ученые собрали «на коленке», и он действительно работал.

- Роман, можно поподробнее о первоначальном исследовании и о «побочной» идее? Исследование было связано с созданием биосовместимых имплантов-нанокомпозитов, замещающих хрящевую ткань у животных и людей? Вы уже рассказывали об этом в 2010 году…

Р.М. - Первоначальное исследование, в котором я участвовал, проходило в 2008-2009 годах,в рамках проекта по созданию и исследованию биосовместимых нанокомпозитов на основе углеродных нанотрубок, которые были разработаны коллективом кафедры БМС МИЭТ. Я, как оператор сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) в НОЦ ЗМНТ занимался определением пространственной структуры этого материала и пытался объяснить, как взаимодействуют альбумин и нанотрубки на наноразмерном уровне и по какому принципу при лазерном облучении из альбумина и нанотрубок формируется материал с уникальными свойствами, отличными от свойств нанотрубок и белка альбумина по-отдельности. Это была весьма нетривиальная задача: образцы материала, в отличие от его компонентов, не являлись наноразмерными и не предназначались для исследования на СЗМ без дополнительной подготовки, а аналогов такой пробоподготовки не существовало, впрочем, как и аналогов исследуемого материала. Тем не менее, мы достигли некоторых результатов: смогли определить пространственную структуру образцов нанокомпозита и примерно оценить зависимость структуры от условий формирования данного материала.

Далее возникла проблема, связанная с сертификацией данного материала. Дело в том, что на тот момент, да и до сих пор, в научной среде нет единого мнения по поводу токсичности углеродных нанотрубок, которые являются составным материалом нанокомпозита. Поэтому для составления собственного мнения по этому поводу и продолжения работы по биосовместимому композиту было решено исследовать взаимодействие между нанотрубками и клетками человека и животных на предмет токсичности.

В интервью 2010 года я рассказывал об этом, а также о новой разработке — установке элекстростимуляции культивирования различных клеток на матриксах из углеродных нанотрубок, хотя на тот момент это была только концепция в моей голове. Концепция подтвердилась после сборки и испытания первой лабораторной установки весной 2011 года. Её, как уже сказал Юрий, собирали в весьма ограниченные сроки, на весьма скромные денежные средства.

- Вопрос токсичности наноматериалов и сейчас всё еще вызывает смуту в народе — например, то и дело пишут о фильтрах Петрика, где применяются наночастицы. Какой тогда был сделан вывод в МИЭТе, по результатам того исследования?

Ю.Г. - Вообще в научном мире нет определенного мнения, что нанотрубки это хорошо или плохо — проводятся исследования… Почему, например, многие считали, что они токсичны при использовании с клетками? Проблема в том, что их необходимо еще правильно нанести на подложку, именно в этом все дело. Если расположить их беспорядочно — высыпал из пробирки и всё, готово — то нанотрубки ложатся не ровным слоем, одни направлены вверх, другие еще как-то. И при соприкосновении с клетками, из-за того, что нанотрубки, например, перпендикулярны поверхности и покровному стеклу, конечно, клетки травмируются, лопаются мембраны — а вывод делается «Ну да, токсично»…

- Это в вашем устройстве — но при естественном взаимодействии с наночастицами их же тоже никто не будет намазывать ровным слоем, когда человек их вдыхает или получает их с водой, если они входят в состав каких-то растворов или, например, в «нанокраску»?

Ю.Г. - Да, вдыхать лучше не стоит. Надо работать в специальных помещениях, обязательно должна быть вытяжка, потому что все-таки для организма это не совсем хорошо.

Р.М. - Честно говоря, я не знаю, какие именно частицы добавляют в нанокраску, есть ли они там вообще и действительно ли они имеют нано-, а не микроразмер. В любом случае токсичность наночастиц определяется их природой, например, двойная спираль ДНК имеет высоту 2,1 нм и является основой развития и функционирования живых организмов и по определению нетоксична. — Клетки в вашей установке растут, то есть размножаются делением — что именно там с ними происходит?

Р.М. - Правильно говорить, что клетки культивируются. В лунки (аналог чашки Петри) шестилуночного планшета, на дне которых располагаются покровные проводящие стекла с матриксом из УНТ, добавляется жидкая питательная среда с клетками. Клетки оседают на поверхности матрикса, где и начинают процесс деления под действием электрического поля. Путем измерения параметров поля можно управлять внутренними процессами жизнедеятельности клеток, таким образом, ускоряя или замедляя процессы деления.

- Одно из перспективных применений установки — создание вакцин и сокращение времени на их разработку. Каким образом это реализуется на практике?

Ю.Г. - Для того, чтобы разработать новую вакцину, разработчикам необходимо большое количество клеточного материала, который будет заражен вирусом для дальнейшего выделения антигена. Выращивание этой биомассы занимает время, а мы ускоряем этот процесс. В исследованиях мы использовали различные линии клеток, в том числе ФЭЧ — фибробласты эмбриона человека, клетки зелёной мартышки, опухолевые клетки (глиобластомы, Хиля), нервные клетки. Особенность нашей установки в том, что в ней можно выращивать только клетки адгезивного типа, то есть, клетки, которые растут на поверхности, поскольку наша технология предусматривает их рост на покровных стеклах.

- Могут ли это быть клетки внутренних органов, например?

Р.М. - Адгезивные линии клеток, то есть клетки, которые делятся на поверхности, например: фибробласты, нейроны, остеобласты, стволовые клетки. Это могут быть клетки сердечной ткани, клетки скелетной мышцы, кардиогенные клеточные линии.

- Каковы сегодня альтернативные технологии роста клеток для той же разработки вакцин?

Р.М. - Например, это разработка фирмы Ion-optix — C-Pace Culture Pacer (www.ionoptix.com), эта компания более пяти лет на рынке, они начали исследовательскую деятельность с 1994 года. Уточню, что с точки зрения обывателя их установка имеет внешнюю схожесть с нашей, и последняя её версия, использующая шестилуночный планшет, появилась позднее нашей разработки, хотя она уже продается. Тем не менее, принцип работы различен: Ion-optix воздействует на культивируемые клетки электрическим полем, образуемом в питательном растворе, используя биполярную систему электродов. Наша технология основана на воздействии на клетки электрическим полем, на котором они непосредственно культивируются, то есть тем самым матриксом из УНТ — электрический потенциал подводится непосредственно к мембране каждой клетки. Вследствие этого наша технология в отличие от конкурентной позволяет уменьшить подаваемое напряжение и увеличить допустимое время воздействия, что в свою очередь увеличит эффективность электростимуляции.

Другой аналог — MEA Multichannelsystems из Германии, но это система для несколько других применений — таких, как подача и снятие электрических сигналов с культивируемых нервных клеток для задач создания управляемой нервной ткани.

Ю.Г. - С аналогами свои сложности. Технология там используется принципиально другая, и подробных сведений о ней, конечно, никто не дает — только под соглашение о неразглашении, так что трудно сказать…

- Напрямую произвести маркетинговые исследования на вашем рынке сложно?

Ю.Г. - Да, безусловно, поскольку в России такого не делается, но всем это интересно. Много потенциальных заказчиков, в том числе различных центров, которые работают с клетками, лабораторий, различных НИИ. «В Наноцентр нас пригласили после «РИТМа Зеленограда»

- Кто занимался первой разработкой вашей компании: ученые из МИЭТа или студенты, аспиранты?

Ю.Г. - Разработкой занимался Роман вместе с двумя аспирантами. Я сам экономист, сопровождал этот проект с 2011 года. Так вот, получилось так, что денег уже никаких не было, но был прототип, и нас с ним позвали на известную ежегодную зеленоградскую выставку «РИТМ Зеленограда». Там нашу разработку отметили, и она заинтересовала Наноцентр — нам предложили создать стартап.

- Значит, вас пригласили именно на РИТМе, после чего и был создан стартап? То есть, выставка реально приносит пользу?

Ю.Г. - Да, сначала мы писали бизнес-план, делали подробные расчеты, специалисты их смотрели…

- Обычно жалуются, что очень много времени и сил отнимает написание всех этих бумаг и бизнес-планов — что когда выходишь на какую-то инвестицию, получается, что занимаешься уже не наукой, а пишешь бумаги. Было такое?

Ю.Г. - Конечно. Мы довольно долго всё писали, надо было сделать достаточно подробные расчеты с технической и экономической точки зрения, вплоть до всех налогов и т.д. Понятно, что это все-таки прикидка детального бизнес-плана по деятельности, он будет корректироваться в зависимости от ситуации, от конъюнктуры рынка… Времени это, конечно, заняло прилично, но сейчас уже мы разделили обязанности: кто-то отвечает за бумажки, кто-то за разработку.

- Сколько времени прошло от приглашения, которое вы получили на РИТМе до получения статуса стартапа Зеленоградского наноцентра?

Ю.Г. - Официально, на самом деле, довольно много, поскольку мы являемся одним из первых стартапов наноцентра.

- И они тоже учились работать со стратапами на вас?

Ю.Г. - Да, и они на нас, и для нас это был совершенно новый опыт; на тот момент еще не было полной ясности о требованиях к полному комплекту документов, и в целом всё это у нас заняло где-то год, наверное, до получения финансирования. Саму компанию мы создали после РИТМа, в мае — РИТМ был осенью, значит, где-то через полгода, когда в Наноцентре уже было принято решение о том, что наш проект действительно стоящий, надо вкладываться, помогать ученым. А уже потом мы капитально засели за бизнес-план — когда уже было ясно, что действительно игра стоит свеч.

- А она действительно стоит свеч, с Наноцентром? Как вы себя чувствуете, как один из первых стартапов — не зря вы ввязались в это дело?

Ю.Г. - Нет, всё хорошо, нам действительно помогают везде, где могут, мы получаем возможность участвовать в выставках — в прошлом году ездили на выставку «Открытые инновации», были участниками коллективного стенда наноцентров, представляли наш проект и Зеленоградский наноцентр. Выставки — удовольствие дорогое, поэтому маленькой компании самой на них трудно выйти. А тут и помогают, и все-таки люди уже опытные, не первый год работают, поэтому дают ценные советы. Кроме того, нам предоставляют доступ к необходимому в исследованиях оборудованию: микроскопам, например, которые начинающей компании купить нереально.

- Это для вас бесплатно или вы арендуете это оборудование?

Ю.Г. - Там символическая плата, получается гораздо выгоднее, чем арендовать у кого-то другого, довольно щадящие условия.

- Как эта помощь строится: вы приходите и что-то просите у Наноцентра или «начальство» к вам обращается, постоянно предлагают что-то?

Ю.Г. - Двусторонне, я бы сказал. Если у нас какие-то вопросы, проблемы — помогают решить, и в свою очередь предлагают поучаствовать в выставках, например, если есть возможность. В зависимости от ситуации.

- Вы рассчитываете получить еще какие-то гранты, пользуясь помощью Наноцентра? Это же тоже, кажется, часть их помощи?

Ю.Г. - Да, конечно. В этом году мы продолжаем разработку, есть определенные идеи, как довести её до современного уровня — чтобы интерфейс был, как сейчас принято говорить, более дружелюбный, чтобы с установкой было удобнее работать. Думаю, попробуем подать заявку в Фонд Содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, который известен как фонд Бортника — на год, чтобы завершить полностью всю разработку. Там нужна сертификация — наше устройство все-таки требует сертификации, и это не быстро…

- Можно озвучить сумму инвестиций ЗНТЦ в ваш проект?

Ю.Г. - Думаю, можно — 2 миллиона рублей. Посмотрим, как дальше пойдёт… Их можно понять: сразу вкладывать большие деньги в компанию неразумно, надо сначала чуть-чуть вложить и посмотреть, насколько компания действительно делает то, что нужно, а не просто проела деньги и всё, «спасибо, до свидания». С их стороны это тоже правильный шаг, чтобы как-то обезопасить свои инвестиции.

- Кто-то еще инвестирует в ваши исследования кроме Наноцентра?

Ю.Г. - В 2012 году мы жили на субсидии департамента Москвы, и еще часть денег, 50 на 50, вложил Зеленоградский наноцентр — он тоже свои деньги вкладывает, и это как раз бонус для стартапов.

- А МИЭТ? Вас коснулся закон, по которому вуз может вкладывать в стартап интеллектуальную собственность? Или ваша разработка — не интеллектуальная собственность МИЭТа?

Ю.Г. - Нет, нас 217-й ФЗ не коснулся. Получилось так, что мы оформили патент совместно с МИЭТом, но поскольку на момент регистрации компании патента еще не было, речи о какой-то интеллектуальной собственности идти не могло.

- Сейчас для каких применений ваша технология вызывает интерес в России? за рубежом?

Р.М. - И в России, и за рубежом технология по управлению процессом культивирования клеток под действием электрического поля вызывает интерес для таких применений, как: сокращение процесса разработки вакцин — ускорение процесса разрастания клеточной биомассы с целью выделения антигена; производство вакцин — масштабирование технологии на биореакторы; замедление процесса разрастания опухолевых клеток. Перспективная также интеграция технологии электростимуляции для ускорения выращивания других биообъектов (например, чайных и кефирных грибов, которые используются в косметологии). За рубежом более интересен наш опыт по созданию наноструктурированных плёнок с заданными параметрами из материалов, биосовместимость которых однозначна, и использование таких плёнок для создания трёхмерных каркасов для культивирования клеток тканей или биосовместимых матриксов для регенерации тканей

- В одном интервью вы рассказывали, что в перспективе ваша установка сможет использоваться для создания искусственных кожных покровов. Насколько это далекая перспектива?

Р.М. - В настоящее время это уже не перспектива, а проект ЗНТЦ, соисполнителями по которому является НИОБИС. Речь идет о создании матрикса для регенерации кожных структур, по сути, «искусственной кожи». Только использоваться для этого будет не установка, а технология создания наноструктурированных плёнок с заданными параметрами.

- Выращенные по вашей технологии клетки не предназначены для переноса в человеческий организм?

Р.М. - Предназначены. Одно из возможных применений нашей установки — это электропорация, т.е. процесс введения нуклеиновых кислот в клетки человека и животных.

- Будет ли изучаться биосовместимость получаемого клеточного материала?

Р.М. - Будет, как бы без этого никак.

- Идентичны ли такие клетки клеткам, полученным естественным путем, и в чем может выразиться неидентичность?

Р.М. - Нет, не идентичны, так как процесс введения ДНК и РНК в клетки организма позволит изменять клеточный геном и, как следствие, произвести генетическую модификацию организма.

- Какие нужны сертификаты и лицензии на вашу установку и технологию, чтобы их можно было использовать в России, чтобы их можно было продавать? Насколько сложно получать эти документы? О некоторых разработках кафедры БМС МИЭТа известно, что по ним были значительные трудности в получении российских сертификатов — проще оказалось получить международные…

Р.М. - Необходимо проведение предварительных и приемочных испытаний окончательной опытной версии установки, клинических испытаний, подача заявки на государственную регистрацию. Когда получим, тогда и расскажем сложно ли это и насколько. Если нам так же будет проще получить международные сертификаты, чем российские — мы так и сделаем. По поводу их получения мы планировали консультироваться со специалистами с кафедры БМС.

- Вам уже виден круг потенциальных заказчиков, которые у вас купят прибор, когда он будет готов?

Ю.Г. - Да, сейчас как раз работаем с этим; перечень у нас уже есть, и сейчас над ним мы работаем детально, прорабатываем контакты.

- Сколько людей сейчас участвует в вашем стартапе сейчас, нужны ли новые сотрудники?

Ю.Г. - У нас сейчас всё оптимально, над проектом трудится 10 человек, этого вполне хватает на сегодняшний круг задач.

- А как Наноцентр контролирует вашу работу на вложенные им средства, их распределение?

Ю.Г. - Мы раз в квартал предоставляем финансовую отчетность по движению денежных средств и научно-технический отчет. В самом начале у нас был выработан календарный план, расписано, какие задачи и в какие сроки должны быть решены, и мы в соответствии с ним работаем.

- Этот календарный план у вас расписан на два года — в 2013 году вы должны будете представить какой-то промышленный образец?

Ю.Г. - Да, мы уже должны начать продавать. Чем раньше, тем лучше, конечно.

- Когда вы выпустите промышленный образец — вы уйдете из Наноцентра? Какие-то взаимные планы существуют на этот счёт?

Ю.Г. - В принципе, рассматривается несколько вариантов. Сейчас мы прорабатываем контакты с партнерами из Финляндии — они проявили к нам интерес, и я веду с ними детальную переписку. Они хотели пригласить нас к себе, посмотреть, как работает наша технология, провести совместные испытания.

- В вашей теме очень много от биомедицины. МИЭТовских знаний для этого хватает? Или есть такое специальное направление, где все это изучается в МИЭТе?

Ю.Г. - На кафедре Биомедицинских систем ведутся разработки различного оборудования для применения в медицине. Свою технологию мы разрабатываем с партнерами — это НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского Минздрава РФ, его Лаборатория культур тканей, и весь комплекс биологических исследований проводят они, а мы разрабатываем параметры самой технологии, например, определяем, какие нужны параметры тока, напряжения, и отдаем результат на испытание нашим партнерам. Сотрудничество с НИИ вирусологии на кафедре БМС сложилось давно, сначала ребята работали с ними по другому проекту, а потом всё плавно перетекло в проект НИОБИСа.

Р.М. - Кафедра БМС делала и делает максимум для обучения технических специалистов с биомедицинским уклоном. В течение первого года обучения студенты один день в неделю даже посещают лекции и семинары на Биологическом факультете МГУ. Но все же, для подготовки специалиста в области бионанотехнологии, то есть специалиста в области, находящейся на стыке таких наук как биология, физика, зондовая микроскопия и нанотехнология, химия и медицина, такого образования не достаточно. При этом ни в России, ни за рубежом нет вузов, которые готовят именно таких специалистов, а не инженеров с биологическим уклоном или биологов с техническим уклоном. Как, впрочем, и нет пока на рынке реальной бионанотехнологической продукции, существенно влияющей на развитие медицины и здравоохранения.

Ссылка на оригинал статьи