Биоинженерия и биоинформатика кем работать. Отличительными чертами специальности являются

Биоинженер - учёный, специализирующийся на целенаправленном изменении свойств живого организма.

Биоинженер - учёный, специализирующийся на целенаправленном изменении свойств живого организма. Профессия подходит тем, кого интересует химия и биология (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).

Особенности профессии

Биоинженерия (англ. Bioengineering) - одно из самых современных направлений науки, возникшее на стыке физико-химической биологии, биофизики, генной инженерии и компьютерных технологий.
Биоинженеры имеют дело с живыми системами и применяют передовые технологии для решения медицинских проблем. Они участвуют в создании приборов и оборудования, в разработке новых процедур на основе междисциплинарных знаний, в исследованиях, направленных на получение новой информации для решения новых задач.
Важно! Часто путают биоинженерию и генную инженерию. Но это отнюдь не синонимы.
Генная инженерия (изменение ДНК организма) - лишь одна из отраслей биоинженерии.

Биоинженерия (она же биомедицинская инженерия) - это дисциплина, направленная на углубление знаний в области инженерии, биологии и медицины и укрепление здоровья человечества за счет междисциплинарных разработок.
В основе биоинженерии - применение технических подходов для решения медицинских проблем в целях улучшения охраны здоровья. Эта инженерная дисциплина направлена на использование знаний и опыта для нахождения и решения проблем биологии и медицины.
Интересы биоинженерии весьма обширны - от создания искусственных органов для замены утраченных (биомедицинская инженерия) до разработки генетически модифицированных организмов, например, сельскохозяйственных растений и животных (генетическая инженерия).
Среди важных достижений биоинженерии можно упомянуть разработку искусственных суставов, магниторезонансной томографии, кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения.

В немедицинских аспектах биоинженерия тесно соприкасается с биотехнологией.

Рабочее место

Рабочее место биоинженера - в научных лабораториях, научно-исследовательских институтах.

Важные качества

Будущему биоинженеру необходим хороший интеллект, аналитический пытливый ум и склонность к естественным наукам.
Бессмысленно идти в науку в расчёте на большие доходы и скорую славу.

Где учат

В России биоинженеров выпускает

• Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ).

Специальность - «биоинженерия и биоинформатика».
Квалификация - «специалист по биоинженерии».

Биологическая инженерия (сокращенно – биоинженерия) – термин парадоксальный, если не сказать – противоречивый. Инженер – это тот, кто проектирует автомобили, станки, самолеты, приборы, а биолог имеет дело с чем-то живым, как же совместить эти понятия?

Веками люди имели дело с растениями, животными, грибами и другими живыми организмами в том виде, в каком их создала природа. Максимум, что мог позволить себе человек – это вывести породу с заданными признаками путем скрещивания и естественного отбора, но это во многом оставалось лотереей, и даже если лотерея оказывалась выигрышной, времени на это уходило немало. Но вот в XX веке развитие биологических наук достигло такого уровня, что оказалось – живые организмы тоже можно проектировать и конструировать! Как это делается, для чего это нужно?

Заболев гриппом, мы с вами можем без проблем купить в аптеке противовирусный препарат, а ведь каких-нибудь 50 лет назад все, что мог врач прописать такому больному – это общеукрепляющие средства и жаропонижающее, лекарств от гриппа и других вирусных болезней не было, вирусы ведь нельзя травить антибиотиками, как бактерии. Организм борется с ними сам, производя особый белок – интерферон, который мешает вирусам проникать в клетки, и именно на этом веществе основаны все противовирусные препараты. Одна беда: человеку поможет только человеческий интерферон, а чтобы получить одну лечебную дозу, нужно два литра крови. Обеспечить всех больных не получится, даже если все до единого жители Земли станут донорами (а это невозможно хотя бы потому, что у многих людей есть противопоказания к этому). По этой причине интерферон поначалу был очень дорогим лекарством – например, в США курс лечения стоил 30 000 долларов, а мы сейчас покупаем противовирусные препараты по вполне доступным ценам… кто же совершил такое чудо? Биоинженеры!

За синтез интерферона – как и любого белка – отвечает определенный ген. Используя одни ферменты как «ножницы», другие как «клей», а вирус-бактериофаг – как «буксир», ученые встроили этот человеческий ген в геном кишечной палочки – и бактерии начали производить человеческий интерферон, передавая эту способность потомству. Подобным образом была решена проблема производства инсулина для людей, страдающий сахарным диабетом – ведь инсулин, полученный из поджелудочных желез свиней, у многих больных вызывал побочные эффекты.

Это лишь один пример достижений биоинженерии, точнее, одной из ее отраслей – генной инженерии, которой так боятся наши современники. Каких только сюжетов не демонстрируют некоторые безответственные телеканалы – вплоть до людей, которые ели какие-то продукты с генами кактуса, и у них на коже выросли колючки, как у этого растения… разумный человек задался бы вопросом: столько лет мы едим картофель со всеми его генами – однако картофельной кожурой до сих пор никто не оброс, за что же генам кактуса такая честь? Впрочем, разумные люди такие телеканалы и не смотрят.

В действительности, ничего особенно страшного в генетически модифицированных продуктах нет, правда, могут быть некоторые особенности. Возьмем, к примеру, картофель с генами камбалы – он «не по вкусу» колорадскому жуку, для человека же ничем не отличается от обычной картошки, но людям, страдающим аллергией на рыбу, его действительно лучше не есть. Поэтому правы те, кто требует указывать на упаковке генномодифицированных продуктов соответствующую информацию, но бояться их не стоит, речь идет лишь об индивидуальных различиях. А сюжеты о страшных мутантах, убегающих из лабораторий генных инженеров, оставим авторам фильмов ужасов.

Впрочем, генная инженерия – лишь одна из отраслей генной инженерии. Существует еще биоинженерия тканей, клеточная биоинженерия – они имеют дело с клетками и тканями, изъятыми из организмов и живущими на питательных средах. Такие тканевые и клеточные культуры нужны для научных исследований – например, для медицинских на стадии in vitro. Кроме того, клетки могут продуцировать некоторые вещества, применяемые и в медицине, и в парфюмерии, и в некоторых отраслях промышленности.

Актуальная задача современной биоинженерии – научиться выращивать из собственных клеток организма пациента (стволовых, прежде всего) ткани и органы для трансплантации – ведь пересадка чужих органов связана с массой проблем и медицинского, и этического характера. Большие надежды возлагаются на генную биоинженерию и в плане лечения различных врожденных болезней, связанных с генными и хромосомными мутациями.

Стремительное развитие биологии привело к широкому использованию совершенно новых практических подходов для решения проблем здравоохранения и сельского хозяйства, для разработки принципиально новых технологий и материалов в различных отраслях. Во всем мире ощущается недостаток в квалифицированных кадрах, способных плодотворно работать в области биоинженерии и биоинформатики, не является исключением и наша страна.

Созданный в 2002 году в МГУ факультет биоинженерии и биоинформатики готовит высококвалифицированные кадры для научно-исследовательских институтов и университетов, медицинских институтов и учреждений, промышленности (особенно фармацевтических и биотехнических производств).

Это специалисты, владеющие последними достижениями фундаментальной биологической науки и способные целенаправленно изменять биологические объекты в соответствии с поставленными задачами.

В целях эффективной и оптимальной подготовки таких специалистов Министерством образования РФ утверждена новая образовательная специальность "биоинженерия и биоинформатика".

Отличительными чертами специальности являются:

• изучение дисциплин биоинженерного профиля: генной инженерии; биоинженерии микроорганизмов, растений и животных; клонирования и трансплантации клеток; белковой инженерии; инженерной энзимологии;
• существенное увеличение объёма преподавания математики и, особенно, информатики, как в общем курсе, так и в рамках специализированных курсов по биоинформатике.

Образовательная система ФББ имеет следующие особенности:

• в основе программы обучения на ФББ лежит междисциплинарный подход. Преподавательскую деятельность ведут сотрудники химического, биологического, механико-математического и физического факультетов, а также сотрудники НИИ ФХБ им. А.Н. Белозерского МГУ. Студенты осваивают в полной мере присущие университетским традициям классическую биологию и классическую математику. В дополнение к этому они изучают самые современные методы биоинженерии, генетической инженерии, молекулярной биологии, биоинформатики и мат. методы в биологии;
• на факультете введена система тьюторов – ученых, персонально руководящих исследовательской работой студентов. Научная работа студентов - важная и обязательная часть учебного плана. Каждый студент выполняет за срок обучения три курсовые работы – по биоинформатике, биохимии и биоинженерии, на 6 курсе выполняет дипломную работу. Практикуется защита курсовых работ в виде доклада на конференции на английском языке;
• введена сквозная система рейтинга как стимул соревновательности студентов;
• на факультете читаются курсы по "Русскому языку и культуре речи", "Психологии и педагогике", "Философии", "Риторике", а также языковые факультативные и специальные курсы - "Реферирование и перевод", "Методология специальности на английском языке". Предоставляется возможность углубленного изучения английского языка (на IV и V курсах), по желанию ведется подготовка студентов к сдаче международных экзаменов по английскому языку (с последующим получением международных сертификатов). Предоставляется возможность изучения второго и третьего иностранного языка (французский, немецкий);
• студенты факультета проходят следующие учебные практики: на I курсе – биологическая практика (Звенигородская биологической станции им. С.П.Скадовского); на II курсе – зоологическая практика (Беломорская биологическая станция им. Н.А.Перцова, Карельский берег Кандалакшского залива Белого моря); на III курсе – практика по биоинформатике (по конкурсу, Лейденский университет, Нидерланды).

Использование новых информационных технологий и компьютерной техники в учебном процессе и научных исследованиях является одним из важнейших приоритетов деятельности факультета.

Широко используется мультимедийное сопровождение учебных занятий. Обеспечен выход в Интернет. Создан интернет портал курса биоинформатики. Организованы собственные практикумы по биохимии, молекулярной биологии, цитогенетике.

Выпускники факультета биоинженерии и биоинформатики составляют контингент наиболее востребованных категорий молодых специалистов.

Комплексность и разносторонность полученного образования, а также навыки научно-исследовательской работы позволили выпускникам факультета найти применение полученным знаниям в самых различных областях. Большинство выпускников приняли решение продолжить свое образование в системе послевузовского образования и стали аспирантами и соискателями Факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ, НИИ Физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Биологического факультета МГУ, Института общей генетики РАН, Центра биоинженерии РАН, НИИ Биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича РАМН.

?
– Подбором персонала в области биотехнологий - биоинформатиков, менеджеров, «мокрых» биологов (о том, кто это такие, речь пойдет ниже - прим. сайта ). Кроме того, у нас есть сайт с вакансиями для специалистов в этом сегменте, и мы проводим курсы по биоинформатике.

– Какое определение вы бы дали биотехнологиям?
– Я бы сказал, что это совокупность «мокрых» наук и биоинформатики. «Мокрые» науки - практические области, требующие наличия лаборатории, работы с реактивами, постановки экспериментов. Это биохимия, научная биология, биофизика, биоинженерия, молекулярная биология. А биоинформатику условно можно назвать теоретической областью, совокупностью методов, благодаря которым можно решать конкретные вопросы из области биологии. Например, расшифровывать информацию, которую выдают приборы-анализаторы, разрабатывать программы для предсказания структуры каких-либо веществ. Этот сегмент «завязан» с работой на компьютере, построением алгоритмов, анализом данных.

– Какие вузы готовят специалистов в области биоинформатики?
– Я бы выделил факультет биоинженерии и биоинформатики , а также магистратуру «Анализ данных в биологии и медицине» в , над программой которой мы работали. Также образование в области биотехнологий можно получить на кафедре биоинформатики факультета биологической и медицинской физики , магистерской программе «Биомедицинские науки и технологии» , кафедре биотехнологии фармацевтического факультета , кафедре биоинформатики медико-биологического факультета . В Санкт-Петербурге нужные знания для работы в области биотеха дадут на кафедре математических и информационных технологий и кафедре прикладной математики Института прикладной математики и механики . Есть программы в регионах: специальность «Биоинженерия и биоинформатика» в химико-биологическом институте (Калининград), кафедра биоинформатики факультета вычислительной математики и кибернетики (Нижний Новгород), кафедра биоинформатики и медицинской кибернетики, Институт фундаментальной медицины и биологии (Казань), специальность «Биоинженерия и биоинформатика» на факультете биотехнологии и биологии (Саранск), специальность «Биоинженерия и биоинформатика» кафедры биохимии и биотехнологии, технологический факультет ВГУИТ (Воронеж), кафедра биоинженерии и биоинформатики Института приоритетных технологий ВолГУ (Волгоград), специальность «Биоинженерия и биоинформатика», биологический факультет (Саратов), специальность «Биоинженерия и биоинформатика» в Институте биологии (Тюмень), а также кафедра информационной биологии на факультете естественных наук (Новосибирск). Более подробно обо всех программах можно узнать на сайте «Бластим» .

– А какие профессии в области биотехнологий сейчас самые востребованные?
– Нужны и менеджеры, и «мокрые» биологи, и биоинформатики. Весьма востребованы специалисты по секвенированию. Секвенирование следующего поколения - это перспективная технология, которая дает возможность «разглядеть», из каких нуклеотидов состоит ДНК, в каком порядке они расположены. Важно, что этот метод позволяет одновременно прочитать сразу несколько участков генома, что существенно ускоряет процесс и делает его более дешевым. Поскольку в геноме зашифрованы все особенности организма, секвенирование используют и в медицине, и в науке. Сейчас не хватает людей, которые могут делать этот анализ: подготавливать образцы, работать с оборудованием.

– Как стать таким специалистом, в чем нужно разбираться?
– В биохимии, генной инженерии, биологии - в целом, стандартных «мокрых» науках. И, конечно, нужен опыт работы с приборами. Всегда в цене хорошее фундаментальное образование в топовых университетах. Оно позволит впоследствии переквалифицироваться и уйти в эту область. После выпуска из университета молодой специалист может пойти работать в лабораторию - МГУ, Московского физико-технического института, Высшей школы экономики - шлифовать свои навыки и становиться профессионалом.

– А если человек хочет заниматься не фундаментальной наукой, а бизнесом, куда он может пойти работать?
– Специалисты по секвенированию нужны в фармацевтических компаниях (например, «Пептек», «Астеллас»), в таких центрах как , - там требуются люди, которые будут ставить эксперименты и анализировать полученные результаты. Технология развивается, дешевеет, и очевидно, что число компаний, которые занимаются этим, будет расти. Конечно, набравшись опыта, специалист по секвенированию может подняться по карьерной лестнице. Работающий в лаборатории - стать старшим научным сотрудником, затем - заведующим. Тот, кто трудится в компании, может быть старшим специалистом, начальником отдела, а после и всей лаборатории.

– А чем занимаются биоинформатики?
– Можно сказать, что тем же секвенированием, только со стороны информатики. Прибор выдает данные, и тут в дело вступают эти специалисты. Биоинформатики анализируют полученную информацию, интерпретируют ее, сравнивают с геномами, которые уже известны, находят мутации.

– Если подросток живет в небольшом городе, и у него нет возможности учиться на специализированном факультете, какое образование он может выбрать, чтобы стать биоинформатиком?
– Биоинформатика - это сближение биологии и информатики. В мое время в эту область приходили люди из биологии, сейчас же биологи чаще идут в биоинженерию, а биоинформатиками становятся математики, физики и программисты. Опыт показывает, что биологу сложно освоить программирование и погрузиться в глубины математики, проще программисту дать азы биологии. Поэтому лучше начать с бакалавриата по программированию или математике, а потом получить недостающие знания на курсах. К примеру, существуют школы биоинформатики с разными программами: для биологов, которым нужно наверстать программирование, и для программистов, которым не хватает знаний в биологии.

Компания «Бластим» также проводит курсы , но это - скорее возможность получить дополнительные знания для профессионала, который уже работает в данной области, но, к примеру, ни разу не сталкивался с секвенированием или с информацией, полученной благодаря этому анализу. Мы рассказываем о программах, в которых можно работать, методах и типах данных.

– Какой язык программирования стоит учить подростку, который хочет стать биоинформатиком?
– Python, но также не помешает и R. Python - универсальный язык, а R чаще используют для статистики. Не стоит забывать и о биологии - знание этого предмета пригодится в дальнейшем.

– Где обычно работают биоинформатики?
– В тех же лабораториях, где и «мокрые» биологи, в компаниях, где нужны информатики. Биоинформатиков сейчас немного, поэтому эти специалисты очень востребованы. А в будущем, с развитием технологий, станут нужны еще больше.

– Наличие каких личных качеств существенно облегчит жизнь биоинформатику?
– Нужно понимать, что это работа не столько с людьми, сколько с идеями, приборами и компьютерами. Поэтому стоит учитывать: если человек любит общаться, то делать это прямо на рабочем месте не получится. Еще, конечно, нужно не бояться работы с большим объемом информации.

– А кого из «мокрых» биологов чаще всего хотят получить работодатели?
– Весьма востребованы биохимики. Это специалисты, которые занимаются выделением и очисткой белка. К примеру, биохимик может культивировать клетки, в которые предварительно вставлен какой-либо белок. Затем этот белок выделяют, очищают, ну а дальше он может идти на различные нужды - на производство лекарств, пищевых ферментов. Такие специалисты нужны практически в любой компании, которая что-либо производит: и в фармацевтической, и в фирмах, занимающихся пищевой, легкой или аграрной промышленностью. И, конечно, в биохимиках заинтересованы лаборатории, которые ищут и исследуют новые вещества, лекарства, работают с клетками.

– А как человек, решивший, что он хочет быть биохимиком, может реализовать свою мечту? Какие предметы нужно учить?
– Еще в школе нужно учить химию и биологию, а затем поступить на кафедру биохимии, которая может быть как на биологическом, так и на химическом факультете. Сейчас существует множество вузов, выпускающих биохимиков.

– Может ли школьник заранее понять, что ему понравится работать в сегменте биотехнологий? Как, проучившись четыре года в бакалавриате, не разочароваться в профессии и не жалеть о потерянном времени?
– В идеале интересующимся биотехнологиями подросткам с 9-го класса полезно регулярно ходить в лаборатории. Ведь студенты пишут курсовые и в процессе опробуют будущую работу, а дети лишены такой возможности и поэтому школьнику сложно быть уверенным, что выбранная специальность действительно будет ему по душе. К счастью, некоторые лаборатории устраивают экскурсии, на которых можно познакомиться с практической стороной будущей специальности. Прекрасные летние школы, где старшеклассники могут узнать о биотехнологиях от ведущих специалистов, проводит Zimin Foundation (Школа молекулярной и теоретической биологии - прим. сайта ). Школы проходят в Испании, но, если у родителей есть возможность, непременно стоит отправить туда ребенка.

– Сколько получают люди, работающие в сегменте биотехнологий?
– На стартовых позициях - 50–60 тысяч. Немного - и именно поэтому так важно, чтобы это занятие приносило удовольствие, тогда будет желание идти на работу. Зарплата растет вместе с опытом, и у профессионалов, занимающих высокие руководящие должности, занимающихся инновационными разработками, обучающих других, она может достигать двухсот тысяч и больше.

– Как вы думаете, какое будущее ждет биотехнологии? Будут ли востребованы перечисленные вами специалисты через пару десятков лет?
– Это зависит от развития технологий, которое довольно трудно предсказать. Вероятно, секвенирование генома будет продолжать пользоваться спросом, ведь в будущем оно станет гораздо более дешевым и доступным. Еще одна перспективная область, которая продолжит развиваться и вскоре выйдет на новый уровень - редактирование генома. Эта технология появилась года 2–3 назад в лабораториях и пока что в них и остается, но, если все пойдет по плану, она позволит изменять геномы людей. Метод можно будет использовать для профилактики и терапии многих наследственных заболеваний. Вероятно, удастся лечить и некоторые «старческие» болезни. В теории больному диабетом можно будет вставить ген, производящий инсулин, и тем самым вылечить его. Фантазировать можно до бесконечности. Пока это не реализовано, но понятно, как это можно сделать. Но, конечно, помимо излечения с помощью редактирования генома, человечество по-прежнему будет нуждаться в новых лекарствах, 3D-печати органов. Есть вероятность, что технология 3D-печати будет использоваться не только в медицине, но и в пищевой промышленности. Как знать, возможно, напечатать стейк в итоге окажется дешевле, чем вырастить корову.

– В какую область может уйти биотехнолог, который захочет попробовать себя в чем-то новом?
– Уйти в менеджеры - это универсальный способ. Причем, менеджером можно работать в той же компании, где до этого человек трудился, предположим, биохимиком. Он уже разбирается в отрасли, и ему будет гораздо легче, чем человеку «со стороны». Это продавая черепицу, можно быстро начать ориентироваться в продукции. В области медицины и биологии все не так просто, поэтому в менеджеры предпочитают брать людей с профильным образованием.

Если биоинформатик хорош в программировании, он может уйти в эту область или стать аналитиком данных. Причем, это не обязательно должно быть связано с медициной и биологией. Он запросто может оперировать банковскими данными.
Также всегда можно остаться в своей профессии, но уйти в другую область. К примеру, человек, работавший в пищевой промышленности, может податься в науку. И наоборот.

– Какие фильмы вы можете посоветовать посмотреть людям, интересующимся биотехнологиями?
– «Гаттаку». Это, скорее, фильм не о самих биотехнологиях, а о последствиях их использования, но, как мне кажется, такое будущее вполне возможно. Я думаю, рано или поздно все люди будут генномодифицированными, за исключением ярых противников этой технологии. Ситуация будет аналогична вакцинации в современном мире. Мы все привиты, но существуют отдельные люди, которые не вакцинированы сами и отказываются прививать своих детей. В принципе, это хорошо. Эволюцию двигают случайные мутации, изменения и естественный отбор. Возможно, некое меньшинство, чем-то отличающееся от других, в настоящий момент живет хуже, потому что условия среды для него не подходят. Однако рано или поздно условия изменятся, большинство окажется неприспособленным и вымрет, а это меньшинство, напротив, станет процветать. Поэтому пускай люди имеют разное образование, думают по-разному, отличаются друг от друга. Общество должно быть разношерстным - это повышает его выживаемость.

Что делать, если человеку отрубило руку? Жить без одной руки? Так и было до недавнего времени. Теперь чудеса медицины могут практически вернуть руку человеку, пусть и механическую, и не такую «родную». Но еще интересной областью представляется биоинженерия. Ее чудеса позволяют воссоздать практически любой орган человека, распечатать его на 3D-принтере и избавить огромное количество нуждающихся в пересадке печени от очереди, которая не гарантирует спасение. За биоинженерией будущее медицины и хирургии. От возможности программирования генетического кода до практически полного обновления организма.

Международная группа ученых под руководством специалистов Университета Британской Колумбии (Канада) вырастила в чашке Петри совершенную трехмерную реплику человеческих кровеносных сосудов, великолепно имитирующую структуру и функции настоящих. Исследователи считают, что достигнутый результат, детали которого описаны , открывает возможность более эффективно подходить к вопросам разработки терапии различных серьезных заболеваний, таких как диабет.