living industry

Обзор интересных постов в блоге Defense Network 2010-2013

Из книги "Индустрия человека". От автора - авторское слово из книги.
Создавая немыслимое: российская DARPA - о том, что создавая действительно нужные вещи необходимо из разу в раз не унывать, а верить в светлое будущее.
Воля и мужество в технологических прорывах будущего - это очень важно, и от этого зависит всё.
Неудержимый рост: система оборонных исследований США - статья, с которой начался проект Defense Network.
Регенеративная медицина: перспективы развития в России - в ближайшее время человечество получит возможность восстанавливать и полностью воссоздавать целые органы человеческого тела. С помощью технологий регенеративной медицины уже сейчас можно создать такие органы и ткани как мочевой пузырь, кровеносные сосуды, трахею и уретру.
Инфраструктура проекта "Индустрия человека" - это мечта. Но чтобы она стала доступной к пониманию и дальнейшему развитию, она должна быть реализована в виде понятных подавляющему большинству граждан государственных и общественных институтов, форм и реализаций инфраструктуры.
Defense Research: оборонные исследования в XXI веке - эволюция ядра оборонных исследований из XX в XXI век.


Collapse )

Бионика 2.0. Биологическая кибернетика как мост между здоровьем человека и его средой обитания

9 апреля 2021 года президент США направил в Конгресс проект бюджета на 2022 финансовый год, в котором революционным событием стал официальный старт аналога DARPA в области здравоохранения - ARPA-Health. Новое агентство займется передовыми исследованиями по созданию терапии болезни Альцгеймера, диабета и других возраст-зависимых заболеваний. Это долгожданное событие уже несколько лет готовилось “выпускником” DARPA, полковником медицинской службы Джеффри Лингом, который провел прецизионные PR- и GR-кампании продвижения этой идеи.

Стоит отметить, что в одной только инициативой в области передовых проектов здравоохранения администрация нового президента не ограничилась. В этом же документе стояло создание и второго агентства передовых исследовательских проектов - ARPA-Climate, в области исследований по охране окружающей среды. Собственно таких агентств бывшим советником по науке Обамы и полковника медицинской службы было предложено несколько: Здоровье (ARPA-Health), Сельское хозяйство (AgARPA), Окружающая среда (EnARPA), а также Транспорт и инфраструктура (TARPA).

Collapse )

Радиотехника, кибернетика и биология

Московский физико-технический институт изначально был создан как уникальное учебное заведение, которое готовит инженеров-исследователей. Созданные при организации института четыре факультета вели подготовку студентов в области радиофизики, радиотехники, физической химии и аэромеханики. Поступившие на обучение студенты первые три курса занимались фундаментальной подготовкой, и начиная с 3-4-го курса получали возможность выбрать базовую кафедру, где в течение трех лет можно было бы проходить практику.

Осенью 1958 года трое студентов-четверокурсников с радиотехнического факультета приступили к занятиям в Институте радиотехники и электроники АН СССР, где тогда проводили исследования физических процессов и разработкой теории явлений, происходящих в электронных приборах при радиочастотах, но довольно быстро разочаровались в радиотехнической проблематике. Действительно, Юрий Гуляев в этом году только поступил в аспирантуру и значит, что акустооптический эффект еще даже не был открыт, а заниматься адаптацией принципов Массачусетской серии книг по радиолокации к созданию сверхвысокочастотных ламп обратной волны казалось довольно скучным занятием. Однако в этом же 1958 году в издательстве «Советское радио» вышел перевод книги Норберта Винера «Кибернетика и общество», в котором автором показал альтернативные пути приложения кибернетической науки – к проблемам развития общества, физиологии и биологии.

Collapse )

Диссертация

Рад сообщить, что 20 декабря 2018 глда в НИИ общей патологии и патофизиологии прошла защита моей кандидатской диссертации по теме «Многослойная тканеинженерная конструкция на основе биодеградируемых и биосовместимых материалов для восстановления поврежденных желчных путей».

Аннотация
Цель: Создать и оценить биологическую и физиологическую совместимость многослойной тканеинженерной конструкции желчного протока, основу которой составляет микроволокнистый каркас из биодеградируемого и биосовместимого полимера, с двухслойной адгезией на нем клеток, длительная дренажная функция которого обеспечивается его предварительной витализацией.

Материал и методы: В работе использованы методы хирургического эксперимента, конфокальной и электронной микроскопии, иммуно-ферментного анализа, измерения клеточного индекса в реальном времени, гистологии, иммуногистохимии, а также комплекс методов клеточной биологии в условиях ЦКП «Регенеративная медицина». Образцы биосовместимых каркасов получены методом электроспиннинга из волокнистого поликапролактона, сополимеров молочной и гликолиевой кислот, диацетата целлюлозы и других полимеров. Методом эмульсионного электроформования были получены биосовместимые образцы микроволокнистого поликапролактона, содержащие биологически активные соединения GFP, EGF и генотерапевтический препарат «Неоваскулген» (плазмида VEGF165). Оценка высвобождения биологически активных соединений, их биологической активности in vitro и влияние на окружающие ткани проведены в лабораторных условиях, на клеточных культурах in vitro, а также при имплантации in vivo. Использовались 4 типа клеточных культур и 2 вида лабораторных животных. Проведены морфологические исследования эксплантированных образцов методами гистологии и иммуногистохимии. Для заселения биосовместимых микроволокнистых образцов использовались методы статичного, динамического и тканевого культивирования. Работа с лабораторными животными выполнялась в Центральном виварии Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России.

Результаты и их новизна: Впервые разработан и обоснован дизайн тканеинженерной конструкции желчного протока из модифицированных и комбинированных материалов, которая предназначена для предотвращения возникновения не только ранних, но и поздних послеоперационных осложнений при восстановительных операциях на желчных путях. Определено, что физиологическая совместимость многослойных каркасов с физико-механическими свойствами, соответствующими свойствам нативных тканей, может быть достигнута при использовании метода эмульсионного электроспиннинга. Установлено, что витализация каркаса тканеинженерной конструкции препаратом «Неоваскулген» и эпидермальным фактором роста обеспечивает пролонгированный и контролируемый выход веществ по мере резорбции каркаса для обеспечения ангиогенной функционализации трансплантата.

Степень и эффективность внедрения: Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре госпитальной хирургии лечебного факультета и в практическую деятельность Отдела передовых клеточных технологий Института регенеративной медицины Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России.

Применение: Разработанные способы получения биологически и физиологически совместимых тканеинженерных конструкций могут быть использованы в качестве элементов биоконструктора для получения моделей полых эпителиальных органов.

Билиарная микробиота и заболевания желчных путей

Обзорная статья

Резюме. Традиционно считалось, что желчный проток стерилен, а присутствие в желчи микроорганизмов является маркером патологического процесса. Подобное предположение подтверждалось безуспешностью выделения бактериальных штаммов из нормального желчного протока. В настоящей работе приводится обоснование феномена нормальной микробиоты желчевыводящих путей как отдельного слоя, который защищает желчные пути от колонизации экзогенными микроорганизмами. Раскрывается возможное использование метагеномных данных для профилактики инфекционных заболеваний и послеоперационных осложнений при реконструктивных вмешательствах. Методы сохранения гомеостаза экосистемы нормальной билиарной микробиоты могут быть использованы для предотвращения гепатобилиарных заболеваний и лечения воспалительных заболеваний желчевыводящих путей.


Организация системного проектирования и технической поддержки по программам DARPA

Закончили работу по изучению механизмов организация системного проектирования и технической поддержки (SETA support) оборонных исследовательских программ DARPA. SETA support - логичный и интереснейший элемент организации работы в государственных агентствах как с высокой текучкой персонала, так и высочайшими требованиями к квалификации.

Статья Организация системного проектирования и технической поддержки оборонных исследовательских программ DARPA (на сайте istina.msu.ru).

Национальный хирургический конгресс - 2017

4-7 апреля в Москве прошел Национальный хирургический конгресс совместно с XX юбилейным съездом РОЭХ. Предварительный анализ опубликованных на сайте РОЭХ тезисов, поданных участниками, позволяет составить примерную картину представленности тематик биоинженерии, генереративной медицины и биопрепаратов в самой широкой среде хирургического сообщества. Из числа 1861 поданных тезисов*, опубликованных на сайте http://2012.aversa.ru/tezis/tezis_nhk.php, можно составить следующую статистику по тематикам:
- по проблемам биоинженерии органов и регенеративной медицине -- 1 тезис;
- по клеточной терапии -- 2;
- по новым материалам -- 3;
- по новым биопрепаратам -- 2;
- по реконструктивным операциям -- 22.
Выводы: область крайне консервативна, даже в отношении традиционного для хирургии инструментария.

* Скачать Тезисы Национального хирургического конгресса совместно с XX юбилейным съездом РОЭХ (2017 г.) в виде .pdf можно по ссылке http://istina.msu.ru/media/publications/article/fbb/bab/53943257/Sbornik_tezisov_NHK_2017.pdf

Сборник задач по инженерной биологии

Довольно долго думал над тем, в какой форме можно было бы наиболе полно и подробно представить конкретные и измеримые цели, ради которых и стоит разрабатывать инженерный инструментарий для использования в медицине и биотехнологии.

Формат "сборника задач" - интересный вариант.

Ведь однажды ему потребуется и "решебник".

Дорожная карта "Хелснет" НТИ

В 2015-2016 гг. принимал участие в разработке Дорожной карты "Хелснет" в рамках Национальной технологической инициативы. В декабре прошлого года ее, наконец, утвердили.

Theranos : история вопроса

История инновационной стартап-компании Theranos, Inc. вызывала неизменный интерес у публики - начиная от ошеломляющей истории успеха, заканчивая внезапным и отчаянным пике. Представляя миру спич о разработке, которая казалась крайне привлекательной, компания собирала восхищения и капитал. Впоследствии, теряя репутацию и деньги по причинам, которые до сих пор никто и не разобрал, компания получила от тех же самых людей гроздья гнева и презрения.
Попробуем разобраться в истории компании Theranos, причинах скандала и основных ошибках на этом пути.



Идея

Примерно с 2004 года Элизабет Холмс продвигала стартап по разработке технологий, которые бы удешевили лабораторный анализ крови, и сделали бы возможным его проведение "по месту нахождения пациента" (концепция point-of-care). По информации в открытых источниках за первые 2 года компания собрала $45 млн. в трех раундах ($6М (2004) + $10М (2006) + ок.$30М (2006+) от пула фондов (Draper Fisher Jurvetson, ATA Ventures, Tako Ventures, Continental Properties). В 2010 году компания привлекла еще $45 млн. от неизвестного (?) инвестора. Однако, компания выходила на рынок, на котором к тому времени с переменным успехом работало множество крупных игроков (Abbott, Philips, Roche, Siemens, и др.). Домашние тест-системы биохимических параметров крови (за исключением домашних глюкометров) пользовались ограниченным сросом, а затраты входа и работы на рынке были достаточно велики. Небольшие компании-стартапы, как правило, продавались большим игрокам (i-Stat Corporation, 2003) либо исчезали. По всей видимости, инвестиционная модель Theranos предусматривала именно такой выход для инвесторов, но что-то пошло не так.


Критический момент

2010 год стал поворотным в развитии компании: привлечение $45 млн. (ссылк на уведомление в SEC) от некоторого инвестора (?), с оценкой R&D-компании без каких-либо продаж в $1 млрд. кажется просто невероятным!! Однако, дальнейшее приглашение в совет директоров чиновников и людей из оборонного сектора заставляет предположить, что инвестиции предполагалось получить из весьма специфичных венчурных фондов (доклад "Венчурные фонды и другие перспективные технологии для национальной разведки"). Но это только предположение.
С 2003 года компания Theranos заявила 23 патента. Возможно, планировалась продажа стартапа с накопленным багажом патентов, но кризис 2008-2009 годов нарушил эти планы. Средства предыдущих раундов заканчивались, а на рынок выходили все новые продукты.
В 2011 году компания начинает "надувать пузырь". В совет директоров приглашаются экс-чиновники высокого уровня (бывшие госсекретари, сенаторы, адмиралы в отставке). Трудно сказать, какой именно бизнес-модели придерживался совет директоров, но по всей видимости речь идет о GR-активности по дерегулированию рынка медицинских анализов в отдельных штатах, с последующим его захватом, и только потом экспансия по всем США.  В 2013 году заключается партнерское соглашение с национальной сетью аптек Wallgreens по открытию точек забора анализов.


Рождение легенды

Theranos меняет бизнес-модель, ориентируясь на B2C-сегмент, и начинается история анализа по капле крови. Дальнейшая история описана хорошо и всеьма подробно. Концепция доступных анализов по капле крови, причем быстрее и дешевле конкурентов. Взлет (http://vademec.ru/article/zherlo_kholms/) и падение (https://geektimes.ru/post/276732/).


Успехи и неудачи

В подобных громких историях, как правило, виновато не одно событие, но целая последовательность. Попробуем разобраться, в чем могли быть настоящие ошибки.

  • Можно предположить, что даже если бы чудо-машина Edison в действительности была создана, а тесты - зарегистрированы FDA, компанию Theranos весьма вероятно ожидал бы трагичный финал. Дело в том, что бизнес-модель компании ориентировалась на снижение цены в 2-4 раза по сравнению с независимыми лабораториями, и в 4-10 по сравнению с лабораториями при госпиталях. Сделать подобное можно как минимум двумя способами: 1) снизить себестоимость анализа за счет снижения потребности в реактивах и затратах на лабораторный перснал; 2) увеличивая охват рынка, и снижая затраты на маркетинг. Theranos двигалась одновременно по двум путям.

  • В структуре цены лабораторного анализа его стоимость реагентов составляет от 2% (биохимия) до 15% (иммунология), уступая затратам на персонал (в первую очередь, офисы продаж) и маркетинг. Делая ставку на чудо-машину Edison, компания уверенно боролась за снижение цены примерно на 10%.

  • Компания боролась и за рынок. Холмс успешно лоббировала закон в штате Аризона, позволяющий людям делать тесты своей крови без назначения врача (House Bill 2645, принят в апреле 2015). Потенциально это сыграло бы для здоровых людей среднего возраста со средним доходом, не попадающим под Obamacare, которые могли бы сэкономить до $200-370 на обращении к терапевту (из невыбираемой за год франшизы). Сейчас ситуация на этом зарегулированном рынке может поменяться.

  • Нужно понимать и специфику рынка лабораторных услуг. Например, общий анализ крови в разных лабораториях штата Техас может стоить от $6 до $77, в зависимости от формы оплаты (наличные или страховка). На этом фоне экономия 10% (от $6) может легко затеряться.

  • В этот момент оказалось, что разработать альтернативу промышленному лабораторному оборудованию от крупных произодителей совсем не так просто. Выход полнофункциональой "машины" Edison откладывался, и руководством было принято решение использовать стандартные для рынка решения.

  • Использование стандартного лабораторного оборудования от Siemens - хорошая идея для начала захвата рынка, когда у компании имеется достаточно средств инвесторов, а готового продукта пока еще нет. Однако катастрофой это решение сделало совсем другое. Использование инновационных микро-контейнеров "Nanotainer" собственной разработки, в которые помещалось от 25 до 50 микролитров капиллярной крови (в отличае от существующих пробирок, в которые помещается 3000-5000 микролитров, и как правило - венозной), это привело к самой ужасной ошибке, связанной с влиянием на результат стандартной инструментальной погрешности лабораторного оборудования.

  • Например, для машин серии ADVIA (Siemens Healthcare Diagnostics) такая погрешность для иммуноанализов составляет 2-3% от референсного значения, а для биохимических анализов около 2%. Как правило, приемлемой считается стандартная погрешность до 10%.

  • В случае разбавления образца буфером в 30-100 раз только погрешность лабораторного оборудования составит 50-100% от измеряемого показателя, а вариации в капиллярной крови и влияние случайной погрешности делали результаты в принципе непредсказуемыми, что делало любые количественные анализы просто бессмысленными. Именно это и выяснили репортеры Wall Street Journal в своем расследовании.





Итоги

Крах любой компании, как правило, основан не на единственной, но на целой плеяде ошибок и заблуждений менеджмента. Theranos - это прежде всего проблемы с экономикой и биофизикой. Экономическое заблуждение, что с помощью микрофлюидных систем можно снизить стоимость анализа образца в большой лаборатории, без существенного увеличения потребности со стороны клиник. Биофизические проблемы, связанные с оценкой физических возможностей по разрешению и погрешностям существующих методов. Стратегические ошибки в прогнозах инвестиционной политики и последствий финансового кризиса. Неправильные (некомпетентные?) инвесторы. Ставка на GR, как на ключевой инструмент выхода компании на новые рынки и (???) поиска инвестиций. Переоценка значения чудо-машины Edison на бизнес компании в секторе клинической лабораторной диагностики, и недооценка стоимости ее разработки. Решение об использовании Nanotainer'ов собственной разработки для поддержания сервиса "малоинвазивного забора образцов", хотя стандартные лабораторные решения были не готовы к количественным измерениям для таких объемов биопроб. Несвоевременный (ранний?) выход на рынок услуг лабораторной диагностики. Запоздалое решение выхода на рынок "домашних" POC-систем, для которых повышенные значения standard errors намного более приемлемы. Отсутствие обратной связи (и возможно и внутренних реакций) на внешние раздражители в течение десятилетия.