Президент РАН — о российской науке в 2020 году и ближайшем будущем
Почему так важно, что России удалось сделать сразу три разных вакцины от коронавируса? В чем мы пока отстаем от западных фармгигантов в борьбе с пандемией? В какой еще области медицины отечественные ученые достигли прорыва?
Что стало главным космическим достижением России в 2020 году? Сколько аппаратов мы запустим на Луну в ближайшие годы? Останется ли Венера «русской планетой»?
Какие проекты класса мегасайенс и суперкомпьютеры строятся в России?
Об этом и не только — в большом интервью президента РАН Александра Сергеева каналу «Наука».
Три российские вакцины
Российские ученые проявили себя действительно адекватно ситуации. В отношении нового вируса у нас была наработанная база, были решения по сходным вирусам, были разработаны платформы. Будем надеяться, что справились, но ведь это звоночек, потому что в любой момент может прилететь другой вирус, против которого не будет такого задела, и тогда что же мы с вами будем делать? А если этот вирус будет более злым, чем коронавирус?
Вакцина, которую разработал Институт им. Гамалеи («Спутник V»), основана на аденовирусе, то есть доставка в организме осуществляется за счет аденовируса. А в этом аденовирусе присутствует генетический материал, который потом при попадании вируса в клетку начинает производить сильный иммунный ответ. Это одна платформа.
Второе направление, которое хорошо сработало, — это работа новосибирского «Вектора», так называемая эпитопная вакцина («ЭпиВакКорона»). Методами генной инженерии в современных биотехнологических реакторах удалось произвести S-белок: он вводится в организм и вызывает, как мы надеемся, ту же самую реакцию, которую вызывает сам вирион вируса COVID-19. Это совсем другая платформа.
А третье направление называется «Русская тройка». Вакцину разрабатывает Институт им. Чумакова. Казалось бы, она разработана на старых принципах: берется настоящий вирус SARS-CoV-2 от больного, определенным образом очищается, дальше размножается в лаборатории и инактивируется. Вирус, который проникает в организм, производит иммунную реакцию, но, попав в клетку, не реплицируется.
Это хорошо, что нам будет из чего выбрать. Эти вакцины будут, возможно, по-разному действовать на разных пациентов, в разных возрастных группах, на пациентов, которые имеют разные побочные заболевания.
Лекарства от коронавируса
Конечно, соревноваться с зарубежными фармгигантами очень тяжело. И, пожалуй, разработка препаратов сейчас отстает от разработки вакцин. Есть разные противовирусные препараты, набор антибиотиков, которые предлагаются для лечения больных. Это, кстати, другая проблема, потому что слишком много мы употребляем разных антибиотиков. Мы привыкаем к их действию — это большое зло, и с этим тоже обязательно надо бороться.
Очень нужное, интересное направление — это создание нейтрализующих антител. Лекарство, которое основано на нейтрализующих антителах, очень значимо. Да, применять его можно не на всех стадиях заболевания, но тем не менее на определенной стадии либо одно нейтрализующее антитело, либо коктейль нейтрализующих антител — это один из важных подходов. Должен сказать, что и у нас тоже эта работа ведется, российские ученые этим занимаются.
Лекарство против болезни Бехтерева
Переброшу мостик к другим, не антиковидным достижениям нашей науки. На общем собрании Российской академии наук летом этого года мы рассказывали об одном из главных наших достижений в области биомедицины. Это результат, связанный с лечением аутоиммунного заболевания — болезни Бехтерева.
Аутоиммунные заболевания — это тяжелейшие заболевания, связанные с тем, что наш иммунный аппарат начинает атаковать наши здоровые клетки. И конечно, создание лекарств против аутоиммунных заболеваний — это самый передний край и биологической, и биомедицинской науки.
Например, есть какая-то симптоматика — скажем, болезни суставов или болезни мышц. И надо разобраться, как компоненты нашей иммунной системы взаимодействуют с нашими родными здоровыми клетками, что к чему прицепляется, как начинается процесс проникновения в клетку — сейчас это называют «молекулярный докинг».
После того как это сделано, вы должны решить другую задачу: понять, как произвести антитело, которое закроет этот опасный участок Т-клеточного рецептора и блокирует его взаимодействие с нашей здоровой клеткой. Это вторая очень важная и очень серьезная задача. Все это было сделано в отношении болезни Бехтерева. И действительно, такое лекарство предложено, оно прошло доклинические испытания и сейчас находится на фазе клинических испытаний. Это работа Второго меда Пирогова (РНИМУ им. Пирогова). Мы считаем, что это совершенно выдающийся результат.
Направление для развития
Сейчас нужны большие вложения в направление, которое мы называем «фундаментальная вирусология». Основные знания на фундаментальном уровне мы черпали из зарубежных источников. И этот вопрос обязательно необходимо решать. Поэтому мы сейчас вместе с Министерством науки и высшего образования занимаемся формированием концепции Центра фундаментальной вирусологии, который обязательно должен быть у нас построен.
Можно приводить разные сравнения, почему мы чувствуем беспокойство. Конечно, это связано с вирусом. Да, его геном был достаточно быстро расшифрован, уже в январе 2020 года. А дальше, когда встал вопрос о белковой структуре, многие лаборатории мира бросились расшифровывать белковую структуру.
Есть такая международная база данных Protein Data Bank — это база по структуре вновь открываемых белков. И интересно было посмотреть, какие научные группы, университеты и академические институты наполняли эту базу новой информацией относительно протеиновой структуры SARS-CoV-2. К сожалению, вклада со стороны наших ученых в расшифровку нет.
«Спектр-РГ»
Мы гордимся, что наконец-то в прошлом году нам удалось запустить наш космический аппарат — «Спектр-РГ». В нем есть два детектора: один — российского производства, другой — немецкого. Аппарат был запущен с Байконура на нашей ракете-носителе и очень правильно выведен в так называемую точку Лагранжа на расстоянии 1,5 млн км от Земли. Запуск произошел 13 июля прошлого года и был довольно драматический, потому что первый запуск был отложен и перенесен на несколько недель.
«Спектр-РГ» дает изображение Вселенной во всех направлениях и с очень высоким угловым разрешением. Если раньше можно было увидеть некое скопление как один объект, то теперь внутри него уже можно рассмотреть разные источники — он дает возможность посмотреть в разных длинах волн рентгеновского излучения, сравнить более жесткие и более мягкие диапазоны. Это важно, потому что есть разные процессы, которые идут во Вселенной. И, например, в жестком диапазоне лучше видны энергетические процессы, которые выбрасывают из себя кванты большей энергии. В этом году мы впервые получили возможность построить всю карту звездного неба. Сейчас эта карта будет улучшаться, и мы получаем совершенно замечательные картинки.
Один успех уже есть — значит, можем! Идем дальше. Следующий у нас по очереди «Спектр-УФ». Он есть в нашей программе, а дальше идет следующий шаг — это «Миллиметрон». В прошлом году я был на предприятии «Роскосмоса» — «Информационные спутниковые системы» имени Решетнева под Красноярском — и видел первую фазу работ над «Миллиметроном».
Лунная программа
Последний полет был в 1976 году — это «Луна-24». С тех пор мы на Луну и к Луне не летали. Но есть лунные программы очень серьезные и в США, и в Китае. За последние десятилетия накопилось много идей, представлений, в чем Луна могла бы быть интересной.
Это понимание крепло десятилетиями, и сейчас первый пункт исследования Луны всеми (и американцами, и китайцами, и у нас): давайте будем смотреть, где есть прежде всего вода, в каком виде она присутствует и где ее больше на Луне, где она находится в виде льда, а не испаряется, то есть это должны быть области полюсов, где нет больших колебаний температуры. Многие предстоящие миссии нацелены на это.
Также Луна интересна тем (и это, кстати, продемонстрировали китайцы в свою предыдущую посадку на обратную сторону Луны), что обратная сторона Луны — это очень тихое место. Туда не проникают шумы со стороны нашей планеты. А ведь все наблюдения, особенно с рекордным разрешением, с чувствительностью — это наблюдения, которые определяются параметром «сигнал-шум». И если шум меньше, мы можем распознать то, чего мы отсюда не видим. Так вот, обратная сторона Луны — это очень интересное место, где нужно ставить эти приемники и смотреть оттуда в космос.
Поэтому вопрос о лунной программе очень важен. У нас есть планы на «Луну-25», «Луну-26», «Луну-27». Они есть в нашей Федеральной космической программе до 2025 года. Есть понимание, что мы должны три эти аппарата запустить. И, возможно, еще «Луну-28».
А дальше встает вопрос как: самостоятельно или в коллаборации? По вопросу строительства лунной станции, возможно, нам имеет смысл осуществлять такую кооперацию с Китаем. Ведутся переговоры и есть некие соглашения о намерениях в совместных работах по созданию такой станции или такого поселения на Луне.
Планы на Венеру
Если говорить о Венере, то она действительно такая русская планета. Не так давно мы отметили юбилей — 50-летие мягкой посадки на поверхность Венеры. Мягкая она в том смысле, что после этой посадки оборудование, которое там было, в течение 20 минут давало информацию о том, что там происходит, это очень важно. Конечно, терять то, что это наша планета, не хочется.
До сих пор неоднозначно воспринимается и объясняется результат открытия фосфина в атмосфере Венеры, о чем заявила группа из Кардиффа и Массачусетса. Оказывается, фосфин является одной из сигнатур жизни. И фосфин был обнаружен в сентябре этого года. Конечно, поднялся большой шум. И тут же очень быстро подхватили тему политики. Руководитель НАСА Брайденстайн сказал: «Надо другими глазами посмотреть на Венеру. Надо обязательно сделать новые вложения в венерианскую программу. Это для Соединенных Штатов».
Почему я это говорю? У нас с американцами в течение последних шести-семи лет велась работа по совместной миссии «Венера-Д». Это проработка различных концепций с учетом современных технологий. Появились новые материалы, системы детектирования, новые возможности съема информации в атмосфере — и все это в целом привело к формулировке концепта миссии «Венера-Д». Она запланирована где-то на 2030-й год. И мы начали уже переговоры с американцами о том, что давайте сделаем следующий шаг.
Коллайдер NICA
NICA — это проект, который мы не можем сравнить с Большим адронным коллайдером или с каким-то другим. Если делать сравнение, то оно пойдет в сторону комплиментарности: это FAIR в Германии.
Если FAIR — это тяжелые ионы ударяют в неподвижную мишень, и исследуются продукты, результаты этого взаимодействия, то NICA — это взаимодействие во встречных пучках, и это, конечно, другая технология ускорителей, другие требования. Но и то и другое интересно. А NICA еще дополнительно интересна, потому что на встречных пучках (мы же с вами знаем о системе центра масс) мы эффективно смотрим события, которые происходят с большей энергией, когда ионы сталкиваются друг с другом.
Когда они взаимодействуют друг с другом, то в этой области образуется вот такой «бульон», в котором есть и кварки, и взаимодействующие поля, которые приводят к жизни этого «бульона». А дальше следует главный вопрос: что из этой плазмы получится?
Концентрация плотности энергии, которая будет получаться при взаимодействии встречных пучков на NICA, — это очень высокая плотность энергии, и там можно действительно видеть совершенно доселе неизвестные явления. То есть это открытия уже за тем горизонтом, который сейчас у нас есть.
Исследовательский нейтронный реактор «ПИК»
«ПИК» — это реакторный источник нейтронов. Это исследовательский реактор, то есть там должен быть обеспечен достаточно высокий поток нейтронов. А нейтроны — это частицы, с помощью которых можно делать совершенно уникальную диагностику различных материалов, объектов, веществ. Нейтральные частицы, в отличие от заряженных, могут проникать глубже. И если взять спектр этих нейтронов по энергиям, то можно брать и выделять разные нейтроны: более холодные, менее холодные, тепловые нейтроны, которые получаются — и во всем этом энергетическом диапазоне смотреть и строить различные изображения. Получается такая нейтронография — это то, подо что строится «ПИК». Мы все ждем, что этот объект класса мегасайенс у нас будет закончен, и очень надеемся, что это будет в самое ближайшее время.
В ожидании суперкомпьютера
Достижения последних лет — это и достижения в квантовой химии. Или, по-другому говоря, достижения в цифровой химии, в цифровых материалах. Сейчас современные мощности, прежде всего компьютерные мощности, позволяют реально конструировать материалы, начиная с атомов и молекул. Это очень затратно с точки зрения компьютерного времени, и здесь даже не ставится вопрос: «А нужны ли нам высокопроизводительные суперкомпьютеры?» Потому что, если у вас есть персональный компьютер, вы один вариант такого материала рассчитаете за десять лет. А если у вас есть современный суперкомпьютер, то вы этот вариант сможете рассчитать уже, скажем, за несколько недель или за месяц. И вместо того, чтобы делать дорогостоящие эксперименты в лаборатории и складывать из каких-то атомов молекулы, вы уже в компьютере можете просчитать, перебрать огромное количество вариантов, найти наиболее эффективный и сказать: «Вот он, материал».
По нашим возможностям, нашим суперкомпьютерам мы существенно отстаем. На два порядка мы отстаем от лидирующих суперкомпьютеров. Японцы запустили в этом году суперкомпьютер «Фугаку» — это пол-экзафлопса. А экзафлопс маячил как нечто вот такое следующее. И мы стараемся его достигнуть. В будущем году несколько экзафлопсных компьютеров реально войдут в строй.
Разработчики, создатели суперкомпьютеров, не просто так ради своего любопытства добавили еще по ряду, вкладывая огромные деньги. Очень хотелось бы, чтобы мы в нашу цифровую эпоху поняли, что наша цифровизация — она не только для того, чтобы цифровизировать наш быт. Лидирующий японский компьютер «Фугаку» построен в государственном научном центре, а у нас самый наш высокопроизводительный компьютер «Кристофари» построен в Сбербанке. То есть,японцы действительно понимают, что прежде всего наука должна быть обеспечена суперкомпьютерами. Я думаю, что это неплохой пример для нас.