VI. Сценарный план развития направления AgriTech и его под направлений
Сценарный план развития биотехнологии в Казахстане на период до 2040 года
Основание для разработки, цели и задачи
Биотехнология является одним из важных направлений научно технического прогресса. На основе современных достижений в области биологических и технических наук, генетической и клеточной инженерии можно использовать потенциальные возможности целенаправленно созданных живых систем (прежде всего микроорганизмов) для повышения жизненного уровня людей. С помощью биотехнологической продукции решаются производственно-технологические, экологические и социально экономические проблемы, как на ближайшую перспективу, так и в стратегическом плане.
Для каждой страны, в том числе и Казахстана, важными являются вопросы будущего развития агропромышленного сектора. В решении этих вопросов важное значение отводится биотехнологии, которая аккумулирует в себе достижения самых наукоемких отраслей, тем самым, стимулируя их развитие, распространяет достигнутый результат на все остальные отрасли, позволяя им динамично подняться на совершенно иной качественный уровень. Все развитые и быстро развивающиеся страны вкладывают значительную долю инвестиций в области НИОКР именно в разработку биотехнологии для развития агропромышленного комплекса. Особую актуальность получили такие направления как генетическая инженерия, создание единого биобанка и генетическая паспортизация, производство биопрепаратов нового поколения, производство вакцин, диагностических тест-систем и терапевтических препаратов нового поколения и др.
Цель: к 2050 году войти в число 30-ти самых развитых государств мира.
Задача: обеспечение продовольственной безопасности и устойчивого развития агропромышленного комплекса.
Основной результат (продукты/услуги, технологии)
Продукты и услуги:
1. Генетически модифицированные и геном-редактированные с/х растения и животные;
2. Устойчивые к засухе с/х растения;
3. Устойчивые к засолению почв с/х растения;
4. Устойчивые к заболеваниям с/х растения и животные;
5. Высокопродуктивные сорта с/х растений и породы с/х животных;
6. Трансгенные растения для фиторемедиации деградировавших почв;
7. Услуги по секвенированию ДНК и РНК;
8. Генетический и метагеномный паспорт;
9. Молекулярно-генетические маркеры;
10. Биопрепараты и биостимуляторы;
11. Ростостимулирующие биопрепараты;
12. Фунгицидные биопрепараты;
13. Биопрепараты увеличивающие эффективность действия удобрений, фунгицидов, гербицидов и инсектицидов;
14. Вакцины, диагностические тест-системы и терапевтические препараты нового поколения для определения, профилактики и лечения заболеваний.
Технологии:
1. Геномное редактирование CRISPR-Cas;
2. Генетическая модификация растений и животных;
3. Агробактериальная трансформация растений;
4. Трансформация клеток и тканей с помощью генной пушки
5. Фито- и биоремедиация почв с/х назначения с помощью модифицированных растений и микроорганизмов
6. Полногеномное секвенирование;
7. Фингерпринтинг;
8. Баркодирование ДНК;
9. SSR, STR, SNP, RAPD, RFLP-анализ;
10. Генотипирование;
11. Производство экологически безопасных и эффективных биопрепаратов для защиты и улучшения с/х ценных качеств растений и животных методами ферментации и биопроизводства, биотехнологических методов рекомбинантных белков и нуклеиновых кислот;
12. Создание высокочувствительных диагностических ELISA- и PCR тест-систем для идентификации инфекционных заболеваний с/х растений и животных;
13. Разработка ветеринарных вакцин нового поколения методами молекулярные технологии и интеграции в живые векторы.
Этапы реализации
1) 2024-2030 гг.: операционный план, краткосрочный период;
2) 2031-2035 гг.: стратегический план, среднесрочный период;
3) 2036-2040 гг.: долгосрочное видение, долгосрочный период.
Основные ресурсы и участники процесса реализации стратегического плана развития: 1. Кадровый потенциал:
- Разработка и совершенствование образовательных программ бакалавриата, магистратуры и докторантуры по биологии, биотехнологии, биоинформатике, генной инженерии, молекулярной биологии, клеточной биотехнологии ВУЗов;
- Подготовка 500 высоквалифицированных кадров по биотехнологии;
- Повышение квалификации специалистов через Программу «Болашак» и другие программы зарубежных стажировок;
- Подготовка кадров в США, Германии, Франции, Великобритании, Японии, Южной Корее.
2. Инфраструктура:
- Развитие инфраструктуры, совершенствование технологической базы развития биотехнологии в агропромышленном секторе: НИИ сельскохозяйственной биотехнологии, Национальный банк генетической информации, Национальный центр геномных исследований, современные научно-производственные лаборатории и центры биотехнологического профиля.
3. Ведущие НИИ и ВУЗы:
1. ТОО «Национальный центр биотехнологии» (НЦБ)
2. Научно-исследовательская платформа биотехнологии (НИПСБ), КазАТУ им. С.Сейфуллина; сельскохозяйственной
3. Лаборатория биотехнологии растений, ЕНУ им. Л.Н.Гумилева;
4. Институт биологии и биотехнологии растений;
5. Казахский национальный аграрный исследовательский университет;
6. РГП на ПХВ «Институт молекулярной биологии и биохимии им. М.А. Айтхожина» (ИМББ);
7. Международный научно-производственный холдинг «Фитохимия»;
8. ТОО Научно-производственное предприятие «Антиген»;
9. НАО «Казахский научно-исследовательский ветеринарный институт»;
10. НИИ Проблем биологии и биотехнологии, КазНУ им. Аль Фараби;
11. Научно-производственный центр микробиологии и вирусологии.
Перечень тематик исследований
Выделяя основные мировые вызовы и тенденции, формирующие сферу науки, технологий и производства в области «Биотехнологии» в Казахстане, обращают на себя внимание следующие изменения, происходящие в рамках изучаемого вопроса:
1. Геномное редактирование CRISPR-Cas;
2. Генетическая модификация растений и животных;
3. Создание единого биобанка с/х продукции генетических паспортов;
4. Создание экологически безопасных и эффективных биопрепаратов для защиты и улучшения с/х ценных качеств растений и животных (увеличение урожайности, устойчивости к вредителям, фитопатогенным инфекциям, засухе и засолению почв с/х растений, продуктивности с/х животных);
5. Создание высокочувствительных диагностических тест-систем для идентификации инфекционных заболеваний с/х растений и животных;
6. Разработка ветеринарных вакцин нового поколения;
7. Восстановление деградировавших почв с/х назначения в результате накопления агрохимических препаратов или загрязнения промышленными отходами.
Во многом, основные тренды и факторы, имеющиеся в Республике Казахстан, соответствуют мировым трендам, хотя и имеется определенная специфика, связанная с географическим положением страны, геополитическими особенностями, состоянием экономики и социальной системы.
Наблюдается рост численности населения, при этом необходимо равноценное увеличение производственных мощностей агропромышленного сектора. По данным агентства по статистике по состоянию на ноябрь 2023 г. население Казахстана составляет 20 млн. жителей, а к 2050 году может достигнуть 24 млн. жителей, из них 9% старше 65 лет, что требует совершенствования АПК и удовлетворения спроса в сельскохозяйственной продукции.
Для республики характерны неравномерное развитие регионов и низкая плотность населения - почти половина казахстанцев проживает на селе. Многие населенные пункты находятся крайне далеко от центров экономического роста. Это ограничивает возможности всеобщего доступа к качественному образованию, научной инфраструктуре. Все это отражается на показателях кадрового обеспечения и качества жизни в разрезе регионов и требует развития регионального научно-образовательного сектора.
Значительной проблемой для многих регионов Казахстана является ухудшение экологической обстановки, отмечен рост опустынивания земель и эрозии плодородного слоя почвенного покрова.
В связи с вышеизложенным наиболее перспективными направлениями развития биотехнологии являются следующие научные направления:
1. Генетическая инженерия;
2. Создание единого биобанка и генетическая паспортизация;
3. Производство биопрепаратов нового поколения;
4. Производство вакцин, диагностических терапевтических препаратов нового поколения. тест-систем и Определение ключевых для развития направления факторов позволяет выделить наиболее важные из них в долгосрочной перспективе. Анкетирование и дискуссии внутри экспертной группы позволили выделить ключевые факторы, оказывающие определяющее влияние на развитие направления в долгосрочной перспективе. Среди них:
Ключевые факторы на макро-уровне:
- Неравномерное развитие регионов;
- Стремительное развитие наукоемких производств;
- Рост глобальной экономики и расходов на науку;
- Политическая роль государства в развитии науки и АПК;
Ключевые факторы на микро-уровне:
-Дефицит квалифицированных кадров
- Низкая эффективность отечественной науки и технологическая зависимость от зарубежных стран;
- Развитие основ биотехнологии и молекулярной биологии с нехваткой кадров и ресурсов;
- Снижение урожайности в связи с воздействием факторов окружающей среды и изменением климата;
- Рост инновационной направленности сферы АПК.
Чтобы улучшить текущую ситуацию, необходимо повысить эффективность институтов по развитию и поддержке науки и инноваций. Для этого должно быть усовершенствовано законодательство по финансированию, защите интеллектуальной собственности, поддержке исследований и инноваций, а также коммерциализации научных разработок. Таким образом, задан вектор развития отечественной науки, по достижению цели вхождения Казахстана в число 30 наиболее развитых стран мира. Сценарий оптимистичного развития направления «Биотехнология» в Казахстане, должен предусматривать возможности и альтернативы прямого и косвенного воздействия на максимальное количество выявленных факторов и групп факторов, или, как минимум, на характеризующихся прочными связями, описанными в настоящей главе. Воздействие на данные факторы, естественно, будет происходить в условиях в рамках и условиях мирового рынка здравоохранения и аналогичного рынка в Казахстане, что делает необходимым анализ тенденций и перспектив развития рынка здравоохранения.
В соответствии с перспективными направлениями развития направления Здоровье нации в Республике Казахстан в дорожной карте выделены следующие основные тематики научных исследований:
1. Разработка технологии создания генетически модифицированных и геном-редактированных с/х растений и животных;
2. Разработка технологии создания устойчивых к засухе с/х растений;
3. Разработка технологии создания устойчивых к засолению почв с/х растений;
4. Разработка технологии создания устойчивых к заболеваниям с/х растений и животных;
5. Разработка технологии создания высокопродуктивных сортов с/х растений и пород с/х животных;
6. Разработка технологии создания трансгенных растений для фиторемедиации деградировавших почв; 7. Совершенствование методов секвенирования ДНК и РНК;
8. Разработка моделей генетического и метагеномного паспорта;
9. Исследования по определению и идентификации молекулярно генетических маркеров устойчивости к абиотическим и биотическим факторам окружающей среды;
10. Создание биопрепаратов и биостимуляторов;
11. Создание ростостимулирующих биопрепаратов;
12. Создание фунгицидных биопрепаратов;
13. Создание биопрепаратов, увеличивающих эффективность действия удобрений, фунгицидов, гербицидов и инсектицидов;
14. Разработка вакцин, диагностических тест-систем и терапевтических препаратов нового поколения для определения, профилактики и лечения заболеваний;
15. Разработка инновационных методов диагностики (CRISPR/Cas), профилактики и лечения заболеваний;
16. Разработка высокочувствительных диагностических тест-систем для идентификации инфекционных заболеваний с/х растений и животных;
17. Разработка технологии создания ветеринарных вакцин нового поколения.
Этапы реализации:
1) 2024−2030 гг.: операционный план − краткосрочный период:
Задача: развитие базовых технологий
- технология полногеномного секвенирования;
- биоинформатика;
- технологии CRISPR/Cas геномного редактирования;
- технология трансформации растеных и животных тканей;
- технологии биопроизводства рекомбинантных белков и нуклеиновых кислот;
- генотипирование и генетическое картирование биологических объектов в сельском хозяйстве.
Форма завершения: продукты и услуги
- диагностические тест-системы;
- специализированные трансформированные клеточные линии и ткани;
- технологии повышения эффективности биопрепаратов;
модель генетического паспорта с/х продукции.
2) 2031−2035 гг.: стратегический план − среднесрочный период:
Задача: развитие базовых технологий:
- технологии CRISPR/Cas геномного редактирования;
- молекулярная биотехнология;
- клеточная биотехнология;
- генная инженерия;
- клеточная инженерия;
- создание единого биобанка сельскохозяйственной продукции.
Формы завершения:
1. Продукты и услуги:
- биопрепараты для профилактики и лечения заболеваний с\х животных и растений;
- внедрение методов генной инженерии в сельское хозяйство;
- векторные вакцины на основе рекомбинантных белков и нуклеиновых кислот;
- внедрение обязательной регистрации и паспортизации с/х продукции.
3) 2036−2040 гг.: долгосрочное видение − долгосрочный период:
Задачи: развитие базовых технологий:
- технологии CRISPR/Cas геномного редактирования;
- технологии CRISPR/Cas диагностики инфекционных заболеваний;
- технология создания вакцин нового поколения.
Формы завершения: продукты и услуги
-генно-модифицированные с/х растения и животные;
- широкомасштабное производство высокочувствительных диагностических тест-систем (CRISPR/Cas, PCR и ELISA); - высокоэффективные биопрепараты нового поколения.
Целевые индикаторы:
Перечень целевых индикаторов, достижение которых планируется в результате реализации стратегического плана развития направления «Биотехнология»:
1. 30 новых диагностических тест-систем;
2. 20 новых ветеринарных вакцин;
3. 40 новых биопрепаратов;
4. 250 PhD и 350 магистров в области биологии и биотехнологии, молекулярной биотехнологии, генетической инженерии;
5. 80 отечественных и зарубежных патентов, 90 публикаций в рецензируемых журналах;
6. 15 новых генно-инженерных сортов с/х растений и 10 линий животных.
Анализ существующих трендов в отрасли позволяет выделить ряд стратегических направлений, инвестиции в которые обещают существенно улучшить технологии в АПК:
- развитие инновационной технологии CRISPR/Cas;
- геномика и протеомика;
- векторные вакцины;
- развитие биотехнологии как науки;
- новые методы диагностики заболеваний;
- биопрепараты нового поколения;
- геномные исследования с помощью молекулярно-генетических маркеров.
С учетом государственных целей в области АПК, развитие перечисленных технологий следует сконцентрировать на таких направлениях как резистентность к абиотическим и биотическим факторам окружающей среды (инфекционные заболевания, засоленность, засуха и др.), своевременная диагностика заболеваний с/х растений и животных, улучшение показателей качества и продуктивности с/х продукции.
Увеличение конкурентоспособности аграрной науки и биотехнологии, а также достижение высоких результатов на данном этапе требует увеличения финансирования исследований в области биотехнологии, реализации междисциплинарного подхода путем создания научных платформ, объединяющих исследователей различных отраслей, изменения парадигмы образования и науки, позволяющей готовить научные кадры новой формации, а также развитие биоиндустрии. Опыт развитых стран показывает, что успех в области научных исследований лежит в равной степени, как в сфере фундаментальных исследований, так и в области производства новых продуктов, технологий, услуг, коммерциализация которых может привести к росту национальной экономики. Отличительной чертой современной аграрной науки является широкое применение подходов, базирующихся на методах молекулярной биологии и генетики. Генетическая инженерия обладает огромным потенциалом и в перспективе может стать базой для создания продуктов на основе модифицированных клеток животных и растений, обладающих уникальными свойствами и высокой продуктивностью. Исследования генома с помощью молекулярных маркеров и генетическая паспортизация позволяют применять маркер-ассоциированную селекцию для скрещивания линий с известным геномом и нужными для селекционера генами и свойствами, тем самым достижения необходимого результата в растениеводстве и животноводстве становится более предсказуемым и менее затратным. Имеются обоснованные прогнозы о том, что достижения молекулярной биологии смогут полноценно сформировать базис биотехнологии будущего, основанной на принципах быстрого реагирования на современные вызовы, что позволит раскрыть весь потенциал отечественного агропромышленного сектора и решить вопрос обеспечения продовольственной безопасности. Еще одной тенденцией в развитии биотехнологии является постоянно усиливающееся взаимопроникновение смежных, ранее развивавшихся отдельно, специальностей.
Новые биотехнологические продукты, появившиеся в результате реализации проекта по исследованию генома, позволяют более точно определять и контролировать устойчивость к заболеваниям и стрессам, выявлять ответственные за важные биологические процессы гены. Сюда относятся секвенирование ДНК, геномный и протеомный анализы, микрочипы и достижения в области технологий визуализации. Технология секвенирования ДНК стала рутинной операцией, более быстрой и более дешевой. Быстрое секвенирование поможет выявить взаимосвязь генотипа и фенотипа и направленно подобрать стратегии для решения задач в области диагностики, лечения и профилактики заболеваний, маркер-ассоциированной селекции и производства биопрепаратов. В сельском хозяйстве эта технология даст возможность установить нужные исследователям гены для придания нужных свойств. Обнаружение с помощью секвенирования полиморфизма ДНК необходимо для идентификации множественных генов, ассоциированных с такими важными качествами как устойчивость к заболеваниям и стрессам, продуктивность. На рубеже 10-15 лет мировой рынок биотехнологии в случае реализации модели технологического прорыва, модели интегрированного профессионализма и активного участия частных сельскохозяйственных организаций и представителей агробизнеса совместных научных проектах, обозначенные факторы будут оказывать значительное влияние на развитие биотехнологии в сфере АПК.
Основание для разработки, цели и задачи
Биотехнология является одним из важных направлений научно технического прогресса. На основе современных достижений в области биологических и технических наук, генетической и клеточной инженерии можно использовать потенциальные возможности целенаправленно созданных живых систем (прежде всего микроорганизмов) для повышения жизненного уровня людей. С помощью биотехнологической продукции решаются производственно-технологические, экологические и социально экономические проблемы, как на ближайшую перспективу, так и в стратегическом плане.
Для каждой страны, в том числе и Казахстана, важными являются вопросы будущего развития агропромышленного сектора. В решении этих вопросов важное значение отводится биотехнологии, которая аккумулирует в себе достижения самых наукоемких отраслей, тем самым, стимулируя их развитие, распространяет достигнутый результат на все остальные отрасли, позволяя им динамично подняться на совершенно иной качественный уровень. Все развитые и быстро развивающиеся страны вкладывают значительную долю инвестиций в области НИОКР именно в разработку биотехнологии для развития агропромышленного комплекса. Особую актуальность получили такие направления как генетическая инженерия, создание единого биобанка и генетическая паспортизация, производство биопрепаратов нового поколения, производство вакцин, диагностических тест-систем и терапевтических препаратов нового поколения и др.
Цель: к 2050 году войти в число 30-ти самых развитых государств мира.
Задача: обеспечение продовольственной безопасности и устойчивого развития агропромышленного комплекса.
Основной результат (продукты/услуги, технологии)
Продукты и услуги:
1. Генетически модифицированные и геном-редактированные с/х растения и животные;
2. Устойчивые к засухе с/х растения;
3. Устойчивые к засолению почв с/х растения;
4. Устойчивые к заболеваниям с/х растения и животные;
5. Высокопродуктивные сорта с/х растений и породы с/х животных;
6. Трансгенные растения для фиторемедиации деградировавших почв;
7. Услуги по секвенированию ДНК и РНК;
8. Генетический и метагеномный паспорт;
9. Молекулярно-генетические маркеры;
10. Биопрепараты и биостимуляторы;
11. Ростостимулирующие биопрепараты;
12. Фунгицидные биопрепараты;
13. Биопрепараты увеличивающие эффективность действия удобрений, фунгицидов, гербицидов и инсектицидов;
14. Вакцины, диагностические тест-системы и терапевтические препараты нового поколения для определения, профилактики и лечения заболеваний.
Технологии:
1. Геномное редактирование CRISPR-Cas;
2. Генетическая модификация растений и животных;
3. Агробактериальная трансформация растений;
4. Трансформация клеток и тканей с помощью генной пушки
5. Фито- и биоремедиация почв с/х назначения с помощью модифицированных растений и микроорганизмов
6. Полногеномное секвенирование;
7. Фингерпринтинг;
8. Баркодирование ДНК;
9. SSR, STR, SNP, RAPD, RFLP-анализ;
10. Генотипирование;
11. Производство экологически безопасных и эффективных биопрепаратов для защиты и улучшения с/х ценных качеств растений и животных методами ферментации и биопроизводства, биотехнологических методов рекомбинантных белков и нуклеиновых кислот;
12. Создание высокочувствительных диагностических ELISA- и PCR тест-систем для идентификации инфекционных заболеваний с/х растений и животных;
13. Разработка ветеринарных вакцин нового поколения методами молекулярные технологии и интеграции в живые векторы.
Этапы реализации
1) 2024-2030 гг.: операционный план, краткосрочный период;
2) 2031-2035 гг.: стратегический план, среднесрочный период;
3) 2036-2040 гг.: долгосрочное видение, долгосрочный период.
Основные ресурсы и участники процесса реализации стратегического плана развития: 1. Кадровый потенциал:
- Разработка и совершенствование образовательных программ бакалавриата, магистратуры и докторантуры по биологии, биотехнологии, биоинформатике, генной инженерии, молекулярной биологии, клеточной биотехнологии ВУЗов;
- Подготовка 500 высоквалифицированных кадров по биотехнологии;
- Повышение квалификации специалистов через Программу «Болашак» и другие программы зарубежных стажировок;
- Подготовка кадров в США, Германии, Франции, Великобритании, Японии, Южной Корее.
2. Инфраструктура:
- Развитие инфраструктуры, совершенствование технологической базы развития биотехнологии в агропромышленном секторе: НИИ сельскохозяйственной биотехнологии, Национальный банк генетической информации, Национальный центр геномных исследований, современные научно-производственные лаборатории и центры биотехнологического профиля.
3. Ведущие НИИ и ВУЗы:
1. ТОО «Национальный центр биотехнологии» (НЦБ)
2. Научно-исследовательская платформа биотехнологии (НИПСБ), КазАТУ им. С.Сейфуллина; сельскохозяйственной
3. Лаборатория биотехнологии растений, ЕНУ им. Л.Н.Гумилева;
4. Институт биологии и биотехнологии растений;
5. Казахский национальный аграрный исследовательский университет;
6. РГП на ПХВ «Институт молекулярной биологии и биохимии им. М.А. Айтхожина» (ИМББ);
7. Международный научно-производственный холдинг «Фитохимия»;
8. ТОО Научно-производственное предприятие «Антиген»;
9. НАО «Казахский научно-исследовательский ветеринарный институт»;
10. НИИ Проблем биологии и биотехнологии, КазНУ им. Аль Фараби;
11. Научно-производственный центр микробиологии и вирусологии.
Перечень тематик исследований
Выделяя основные мировые вызовы и тенденции, формирующие сферу науки, технологий и производства в области «Биотехнологии» в Казахстане, обращают на себя внимание следующие изменения, происходящие в рамках изучаемого вопроса:
1. Геномное редактирование CRISPR-Cas;
2. Генетическая модификация растений и животных;
3. Создание единого биобанка с/х продукции генетических паспортов;
4. Создание экологически безопасных и эффективных биопрепаратов для защиты и улучшения с/х ценных качеств растений и животных (увеличение урожайности, устойчивости к вредителям, фитопатогенным инфекциям, засухе и засолению почв с/х растений, продуктивности с/х животных);
5. Создание высокочувствительных диагностических тест-систем для идентификации инфекционных заболеваний с/х растений и животных;
6. Разработка ветеринарных вакцин нового поколения;
7. Восстановление деградировавших почв с/х назначения в результате накопления агрохимических препаратов или загрязнения промышленными отходами.
Во многом, основные тренды и факторы, имеющиеся в Республике Казахстан, соответствуют мировым трендам, хотя и имеется определенная специфика, связанная с географическим положением страны, геополитическими особенностями, состоянием экономики и социальной системы.
Наблюдается рост численности населения, при этом необходимо равноценное увеличение производственных мощностей агропромышленного сектора. По данным агентства по статистике по состоянию на ноябрь 2023 г. население Казахстана составляет 20 млн. жителей, а к 2050 году может достигнуть 24 млн. жителей, из них 9% старше 65 лет, что требует совершенствования АПК и удовлетворения спроса в сельскохозяйственной продукции.
Для республики характерны неравномерное развитие регионов и низкая плотность населения - почти половина казахстанцев проживает на селе. Многие населенные пункты находятся крайне далеко от центров экономического роста. Это ограничивает возможности всеобщего доступа к качественному образованию, научной инфраструктуре. Все это отражается на показателях кадрового обеспечения и качества жизни в разрезе регионов и требует развития регионального научно-образовательного сектора.
Значительной проблемой для многих регионов Казахстана является ухудшение экологической обстановки, отмечен рост опустынивания земель и эрозии плодородного слоя почвенного покрова.
В связи с вышеизложенным наиболее перспективными направлениями развития биотехнологии являются следующие научные направления:
1. Генетическая инженерия;
2. Создание единого биобанка и генетическая паспортизация;
3. Производство биопрепаратов нового поколения;
4. Производство вакцин, диагностических терапевтических препаратов нового поколения. тест-систем и Определение ключевых для развития направления факторов позволяет выделить наиболее важные из них в долгосрочной перспективе. Анкетирование и дискуссии внутри экспертной группы позволили выделить ключевые факторы, оказывающие определяющее влияние на развитие направления в долгосрочной перспективе. Среди них:
Ключевые факторы на макро-уровне:
- Неравномерное развитие регионов;
- Стремительное развитие наукоемких производств;
- Рост глобальной экономики и расходов на науку;
- Политическая роль государства в развитии науки и АПК;
Ключевые факторы на микро-уровне:
-Дефицит квалифицированных кадров
- Низкая эффективность отечественной науки и технологическая зависимость от зарубежных стран;
- Развитие основ биотехнологии и молекулярной биологии с нехваткой кадров и ресурсов;
- Снижение урожайности в связи с воздействием факторов окружающей среды и изменением климата;
- Рост инновационной направленности сферы АПК.
Чтобы улучшить текущую ситуацию, необходимо повысить эффективность институтов по развитию и поддержке науки и инноваций. Для этого должно быть усовершенствовано законодательство по финансированию, защите интеллектуальной собственности, поддержке исследований и инноваций, а также коммерциализации научных разработок. Таким образом, задан вектор развития отечественной науки, по достижению цели вхождения Казахстана в число 30 наиболее развитых стран мира. Сценарий оптимистичного развития направления «Биотехнология» в Казахстане, должен предусматривать возможности и альтернативы прямого и косвенного воздействия на максимальное количество выявленных факторов и групп факторов, или, как минимум, на характеризующихся прочными связями, описанными в настоящей главе. Воздействие на данные факторы, естественно, будет происходить в условиях в рамках и условиях мирового рынка здравоохранения и аналогичного рынка в Казахстане, что делает необходимым анализ тенденций и перспектив развития рынка здравоохранения.
В соответствии с перспективными направлениями развития направления Здоровье нации в Республике Казахстан в дорожной карте выделены следующие основные тематики научных исследований:
1. Разработка технологии создания генетически модифицированных и геном-редактированных с/х растений и животных;
2. Разработка технологии создания устойчивых к засухе с/х растений;
3. Разработка технологии создания устойчивых к засолению почв с/х растений;
4. Разработка технологии создания устойчивых к заболеваниям с/х растений и животных;
5. Разработка технологии создания высокопродуктивных сортов с/х растений и пород с/х животных;
6. Разработка технологии создания трансгенных растений для фиторемедиации деградировавших почв; 7. Совершенствование методов секвенирования ДНК и РНК;
8. Разработка моделей генетического и метагеномного паспорта;
9. Исследования по определению и идентификации молекулярно генетических маркеров устойчивости к абиотическим и биотическим факторам окружающей среды;
10. Создание биопрепаратов и биостимуляторов;
11. Создание ростостимулирующих биопрепаратов;
12. Создание фунгицидных биопрепаратов;
13. Создание биопрепаратов, увеличивающих эффективность действия удобрений, фунгицидов, гербицидов и инсектицидов;
14. Разработка вакцин, диагностических тест-систем и терапевтических препаратов нового поколения для определения, профилактики и лечения заболеваний;
15. Разработка инновационных методов диагностики (CRISPR/Cas), профилактики и лечения заболеваний;
16. Разработка высокочувствительных диагностических тест-систем для идентификации инфекционных заболеваний с/х растений и животных;
17. Разработка технологии создания ветеринарных вакцин нового поколения.
Этапы реализации:
1) 2024−2030 гг.: операционный план − краткосрочный период:
Задача: развитие базовых технологий
- технология полногеномного секвенирования;
- биоинформатика;
- технологии CRISPR/Cas геномного редактирования;
- технология трансформации растеных и животных тканей;
- технологии биопроизводства рекомбинантных белков и нуклеиновых кислот;
- генотипирование и генетическое картирование биологических объектов в сельском хозяйстве.
Форма завершения: продукты и услуги
- диагностические тест-системы;
- специализированные трансформированные клеточные линии и ткани;
- технологии повышения эффективности биопрепаратов;
модель генетического паспорта с/х продукции.
2) 2031−2035 гг.: стратегический план − среднесрочный период:
Задача: развитие базовых технологий:
- технологии CRISPR/Cas геномного редактирования;
- молекулярная биотехнология;
- клеточная биотехнология;
- генная инженерия;
- клеточная инженерия;
- создание единого биобанка сельскохозяйственной продукции.
Формы завершения:
1. Продукты и услуги:
- биопрепараты для профилактики и лечения заболеваний с\х животных и растений;
- внедрение методов генной инженерии в сельское хозяйство;
- векторные вакцины на основе рекомбинантных белков и нуклеиновых кислот;
- внедрение обязательной регистрации и паспортизации с/х продукции.
3) 2036−2040 гг.: долгосрочное видение − долгосрочный период:
Задачи: развитие базовых технологий:
- технологии CRISPR/Cas геномного редактирования;
- технологии CRISPR/Cas диагностики инфекционных заболеваний;
- технология создания вакцин нового поколения.
Формы завершения: продукты и услуги
-генно-модифицированные с/х растения и животные;
- широкомасштабное производство высокочувствительных диагностических тест-систем (CRISPR/Cas, PCR и ELISA); - высокоэффективные биопрепараты нового поколения.
Целевые индикаторы:
Перечень целевых индикаторов, достижение которых планируется в результате реализации стратегического плана развития направления «Биотехнология»:
1. 30 новых диагностических тест-систем;
2. 20 новых ветеринарных вакцин;
3. 40 новых биопрепаратов;
4. 250 PhD и 350 магистров в области биологии и биотехнологии, молекулярной биотехнологии, генетической инженерии;
5. 80 отечественных и зарубежных патентов, 90 публикаций в рецензируемых журналах;
6. 15 новых генно-инженерных сортов с/х растений и 10 линий животных.
Анализ существующих трендов в отрасли позволяет выделить ряд стратегических направлений, инвестиции в которые обещают существенно улучшить технологии в АПК:
- развитие инновационной технологии CRISPR/Cas;
- геномика и протеомика;
- векторные вакцины;
- развитие биотехнологии как науки;
- новые методы диагностики заболеваний;
- биопрепараты нового поколения;
- геномные исследования с помощью молекулярно-генетических маркеров.
С учетом государственных целей в области АПК, развитие перечисленных технологий следует сконцентрировать на таких направлениях как резистентность к абиотическим и биотическим факторам окружающей среды (инфекционные заболевания, засоленность, засуха и др.), своевременная диагностика заболеваний с/х растений и животных, улучшение показателей качества и продуктивности с/х продукции.
Увеличение конкурентоспособности аграрной науки и биотехнологии, а также достижение высоких результатов на данном этапе требует увеличения финансирования исследований в области биотехнологии, реализации междисциплинарного подхода путем создания научных платформ, объединяющих исследователей различных отраслей, изменения парадигмы образования и науки, позволяющей готовить научные кадры новой формации, а также развитие биоиндустрии. Опыт развитых стран показывает, что успех в области научных исследований лежит в равной степени, как в сфере фундаментальных исследований, так и в области производства новых продуктов, технологий, услуг, коммерциализация которых может привести к росту национальной экономики. Отличительной чертой современной аграрной науки является широкое применение подходов, базирующихся на методах молекулярной биологии и генетики. Генетическая инженерия обладает огромным потенциалом и в перспективе может стать базой для создания продуктов на основе модифицированных клеток животных и растений, обладающих уникальными свойствами и высокой продуктивностью. Исследования генома с помощью молекулярных маркеров и генетическая паспортизация позволяют применять маркер-ассоциированную селекцию для скрещивания линий с известным геномом и нужными для селекционера генами и свойствами, тем самым достижения необходимого результата в растениеводстве и животноводстве становится более предсказуемым и менее затратным. Имеются обоснованные прогнозы о том, что достижения молекулярной биологии смогут полноценно сформировать базис биотехнологии будущего, основанной на принципах быстрого реагирования на современные вызовы, что позволит раскрыть весь потенциал отечественного агропромышленного сектора и решить вопрос обеспечения продовольственной безопасности. Еще одной тенденцией в развитии биотехнологии является постоянно усиливающееся взаимопроникновение смежных, ранее развивавшихся отдельно, специальностей.
Новые биотехнологические продукты, появившиеся в результате реализации проекта по исследованию генома, позволяют более точно определять и контролировать устойчивость к заболеваниям и стрессам, выявлять ответственные за важные биологические процессы гены. Сюда относятся секвенирование ДНК, геномный и протеомный анализы, микрочипы и достижения в области технологий визуализации. Технология секвенирования ДНК стала рутинной операцией, более быстрой и более дешевой. Быстрое секвенирование поможет выявить взаимосвязь генотипа и фенотипа и направленно подобрать стратегии для решения задач в области диагностики, лечения и профилактики заболеваний, маркер-ассоциированной селекции и производства биопрепаратов. В сельском хозяйстве эта технология даст возможность установить нужные исследователям гены для придания нужных свойств. Обнаружение с помощью секвенирования полиморфизма ДНК необходимо для идентификации множественных генов, ассоциированных с такими важными качествами как устойчивость к заболеваниям и стрессам, продуктивность. На рубеже 10-15 лет мировой рынок биотехнологии в случае реализации модели технологического прорыва, модели интегрированного профессионализма и активного участия частных сельскохозяйственных организаций и представителей агробизнеса совместных научных проектах, обозначенные факторы будут оказывать значительное влияние на развитие биотехнологии в сфере АПК.