Восемьдесят лет назад по инициативе академика Игоря Васильевича Курчатова была создана лаборатория №2. Ее основной задачей тогда стала разработка ядерного оружия. Сегодня на месте лаборатории работает Национальный исследовательский центр - Курчатовский институт, где расположен крупнейший в стране геномный центр, созданный в 2019 году по инициативе президента. Геномный центр специализируется на промышленной микробиологии и сельском хозяйстве. Генетические технологии, разрабатываемые в этом центре, позволяют создавать новые сорта и линии растений, а также делать российское животноводство технологически независимым. Новый образовательный видеопроект «МАГнит: все о науке и технологияхexternal link, opens in a new tab» рассказывает об исследованиях молодых ученых Максима Патрушева и Никиты Марченкова. Проект реализуется в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» при поддержке министерства науки и высшего образования Российской Федерации, ведет цикл передач Александр Мажуга, первый заместитель председателя Комитета Государственной Думы по науке и высшему образованию, доктор химических наук, профессор РАН.
Для решения ключевых вопросов, связанных с развитием генетических технологий в 2019 году по инициативе президента РФ был основан Геномный центр на базе Курчатовского института – ведущего научного центра страны с богатейшей историей. Ключевыми направлениями деятельности центра являются промышленная микробиология и сельское хозяйство. Здесь разрабатываются современные генетические технологии, позволяющие создавать высокоурожайные и устойчивые к болезням сорта растений, а также продуктивные породы сельскохозяйственных животных. Это критически важно для обеспечения продовольственной безопасности страны.
В начале видео Патрушев провел экскурсию по лаборатории молекулярного конструирования – настоящей кузнице генетических инноваций. Здесь ведется кропотливая работа по сборке различных генетических конструкций, созданию уникальных биосенсоров для управления работой микроорганизмов-продуцентов – своеобразных живых биофабрик. Такие микробы способны производить ценнейшие вещества – аминокислоты, ферменты, витамины, пищевые компоненты. Как подчеркнул Патрушев, использование микробов намного эффективнее традиционного промышленного синтеза, оно экологично и экономично. Другой достопримечательностью центра является уникальная коллекция из 30 000 штаммов микроорганизмов, она крупнейшая в Европе. Коллекция собиралась с советских времен и представляет огромную ценность, ведь каждый микроб – это потенциальная мини-фабрика для производства полезных веществ. Сейчас коллекция активно оцифровывается с применением новейших технологий. Геномы всех организмов заносят в Национальную базу генетических данных. Это открывает новые возможности для анализа и практического применения микробов.
Отдельно Патрушев остановился на теме генетического редактирования – одного из самых многообещающих направлений в биотехнологии. Он подчеркнул, что технологии точного редактирования геномов открывают колоссальные возможности для ускоренной селекции и создания новых форм жизни. По его мнению, редактирование геномов позволит гораздо эффективнее создавать новые сорта растений и породы животных по сравнению с традиционной селекцией.
Никита Марченков, руководитель центра синхротронно-нейтронных исследований этого института, рассказал о Курчатовском синхротроне, запущенном в 1999 году по инициативе выдающегося ученого Михаила Ковальчука. Это единственная в России и на всем постсоветском пространстве специализированная установка такого класса. Её часто называют «глазами» института, поскольку она позволяет заглянуть в микромир и рассмотреть строение любых объектов вплоть до отдельных атомов.
В нём электроны разгоняются практически до скорости света, совершая полный круг за доли миллиардных долей секунды. Чтобы поддерживать их движение, используется высокочастотный резонатор, «подталкивающий» электроны в нужные моменты. В каждой точке поворота их траектории возникает мощнейшее рентгеновское излучение, которое направляется в экспериментальные лаборатории.
Уже сейчас вокруг кольца синхротрона работает 15 станций, где ученые проводят уникальные эксперименты, используя это излучение. В ближайшее время их число будет увеличено до 20. Ежегодно здесь выполняется около 300 проектов для десятков российских и зарубежных научных организаций.
Курчатовский синхротрон позволяет решать фундаментальные и прикладные задачи высочайшего уровня в самых разных областях. Это исследования в материаловедении, разработка новых технологий микроэлектроники, изучение наноматериалов и химических процессов. Огромное значение имеют проводимые здесь работы в сфере биомедицины. Синхротрон дает возможность рассмотреть структуру любых биомолекул, в том числе белков и вирусов, что крайне важно для создания новых лекарств и методов лечения. Уже сейчас расшифровано более 200 000 белков, но предстоит открыть строение миллионов других.
Никита рассказал и о неожиданном применении синхротрона – в области изучения истории и археологии. С помощью рентгеновских лучей можно неинвазивно исследовать состав и структуру любых артефактов, даже заглянуть внутрь полых предметов. Так, ученые обнаружили остатки тканей и волос внутри древних крестов, найденных при раскопках.
Уникальные возможности Курчатовского института привлекают сюда молодых талантливых специалистов. Как подчеркнул Никита Марченков, в их синхротронном центре более половины сотрудников моложе 39 лет. Это уже высококлассные специалисты, не уступающие своим зарубежным коллегам. Сейчас они работают над созданием нового поколения синхротронов в регионах России в рамках программы мега сайенс.