Профессия биоинженер

Достижения

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Основная область исследований лаборатории – разработка методических подходов к получению линий клеток яичника китайского хомячка CHO, продуцирующих фармацевтически значимые гликопротеины в больших количествах.

Разработанные в лаборатории методы позволили получить ряд клеточных линий, секретирующих факторы свертывания крови VIII и IX человека, несколько гонадотропных гетеродимерных гормнов и ряд других гликозилированных белков. В случае фолликулостимулирующего гормона человека (ФСГ) полученная лабораторией линия-продуцент была использована в полномасштабном промышленном производстве биоаналогового лекарственного препарата ФСГ Примапур.

В лаборатории разработан оригинальный ряд плазмидных векторов, позволяющих осуществлять эффективную интеграцию в эукариотический геном и амплификацию в нём генов целевых белков, а также обеспечивающих исключительно высокий уровень экспрессии целевого полипептида за счет использования некодирующей ДНК гена домашнего хозяйства китайского хомячка и фрагмента конкатемера длинного концевого повтора вируса Эппштейна-Барр. Свойства данных векторов были изучены при помощи модельных флуоресцентных белков, что позволило применять их в практических разработках наиболее рациональным образом.

Перед молекулярным клонированием гены целевых белков предварительно анализируют для выбора варианта кДНК, способного обеспечить максимальный уровень транскрипции и трансляции (подбор эффективных для клеток-продуцентов кодонов, определение оптимального количества интронов). В полученных клетках-продуцентах определяют копийность, эффективность трансляции и транскрипции целевого гена. Полученные линии-продуценты исследуют на предмет подбора оптимальных условий культивирования и стабильности. Кроме того, в лаборатории разрабатываются методы очистки целевых белков из среды культивирования, в том числе и до фармакопейных показателей.

В лаборатории разработаны:

• Высокоэффективные продуценты факторов свёртываемости крови VIII и IX для лечения гемофилии.
• Продуцент фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) человека, широко использующегося в медицине для лечения бесплодия и при применении вспомогательных репродуктивных технологий, по показателям продуктивности значительно превосходящий известные аналоги.
• Продуценты лютеинизирующего гормона человека и тиреотропного гормона.
• Продуцент полноразмерного тканевого активатора плазминогена человека

Известно, что такие модификации, как пэгилирование и сиалирование способны повышать время жизни белка в крови пациентов. Поэтому в лаборатории разработан метод получения сиалированного инсулина, позволяющего значительно увеличить периоды между введениями препарата, что улучшает качество жизни пациентов. Также сотрудниками лаборатории ранее был разработан метод получения сиалированного производного пептидного гормона оксинтомодулин, синтезируемый конъюгат продемонстрировал многократное увеличение периода анорексического действия по сравнению с немодифицированным оксинтомодулином.

Изменение ДНК человека

Первые клинические испытания методов генной терапии были предприняты 22 мая 1989 года с целью генетического маркирования опухоль-инфильтрующих лимфоцитов в случае прогрессирующей меланомы.

14 сентября 1990 года в Бетесде (США) четырехлетней девочке, страдающей наследственным иммунодефицитом, обусловленным мутацией в гене аденозиндезаминазы (АDA), были пересажены ее собственные лимфоциты.

Работающая копия гена ADA была введена в клетки крови с помощью модифицированного вируса, в результате чего клетки получили возможность самостоятельно производить необходимый белок. Через шесть месяцев количество белых клеток в организме девочки поднялось до нормального уровня.

После этого область генной терапии получила толчок к дальнейшему развитию. С 1990-х годов сотни лабораторий ведут исследования по использованию генной терапии для лечения различных заболеваний. Уже сегодня с помощью генной терапии можно лечить диабет, анемию и некоторые виды онкологии.

Генная терапия

Генная терапия — введение, удаление или изменение генетического материала, в частности ДНК или РНК, в клетке пациента для лечения определенного заболевания.

Существует три основных стратегии использования генной терапии:

1. Замена мутировавшего гена, вызывающего заболевание, здоровой копией.
2. Инактивация или «выбивание» мутировавших генов, которые функционируют неправильно.
3. Введение нового гена в организм, помогающего бороться с болезнью.

Наиболее часто применяемый метод включает вставку «терапевтического» гена для замены «ненормального» или «вызывающего болезнь».

В 2015 году впервые была проведена процедура изменения ДНК человека с целью продления молодости клеток, когда американке Элизабет Пэрриш 44 лет ввели в организм препарат, влияющий на ДНК, а в 2018 году китайский ученый Хэ Цзянькуй заявил, что с его помощью у двух детей-близнецов якобы изменены гены для выработки у них иммунитета к вирусу ВИЧ, носителем которого являлся их отец.

Почему в Китае популярны детские ДНК-тесты для определения вундеркиндов

Все это, с одной стороны, выглядит грандиозно и обнадеживает, но с другой, — вызывает опасения, ведь генетические манипуляции, теоретически, возможно использовать не только в благих и мирных целях.

После эксперимента с ДНК близнецов в Китае, ЮНЕСКО выступила с инициативой о запрете изменения генов у новорожденных до того момента, пока достоверно не будет доказана безопасность таких манипуляций.

High-level programming and complex control (MATLAB)

This module introduces the basics of MATLAB programming, basic syntax and common commands. We discuss the implementation of a serial interface between the embedded system and MATLAB and learn how to apply signal processing techniques like digital filtering and RMS calculations in real-time. Finally, we assemble all previously learned components together and implement an expandable and scalable platform for a bionic prosthetic device. The platform is featuring EMG signal amplification, filtering, ADC, microcontroller-PC interface, and closed-loop control of the DC motor in real-time with the parameters extracted from the EMG.

Hours to complete
5 hours to complete

Reading
3 videos (Total 26 min), 4 readings, 3 quizzes

See All

Место работы

В первую очередь биоинженер – это научный сотрудник, и поэтому работать он может в различных исследовательских институтах, центрах и университетах. Помимо научных исследований специалист занимается преподаванием в учебных заведениям. Прекрасная возможность для карьерного роста – это проводить исследования в рамках международного проекта или гранта для крупных компаний, выделяющих для этого приличное финансирование. В некоторых случаях штатного биоинженера нанимают компании и корпорации, деятельность которых относится к сельскому хозяйству или медицине.

Устраиваясь на работу, специалист должен знать ключевые азы в области биологии, химии, физики и генетики. Также будущий работник должен владеть английским языком, так как во время работы придется общаться с иностранными коллегами, спонсорами и работодателями. Во время работы нужно будет посещать международные конференции, симпозиумы в качестве слушателя и докладчика, так что без знания английского языка никак не обойтись. Вам обязательно нужно уверенно владеть компьютером, специальным оборудованием и техникой. Также знать правила хранения реактивов, лекарств и препаратов.

Личные качества, необходимые специалисту

Биоинженерия — профессия наукоемкая, поэтому для работы в ней необходимо иметь высокий интеллект и способности к обучению.

Кроме того, биоинженеру пригодятся:

• склонность к естественным наукам;
• терпение и усидчивость;
• любовь к исследованиям;
• аналитический склад ума;
• трудолюбие;
• готовность к кропотливой работе.

Биоинженерия относится к категориям «человек — техника» и «человек — природа».

Как стать биоинженером

Поскольку биоинженерия — передовая отрасль современной науки, лучше всего изучать ее в вузах, которые находятся в авангарде наук.

Немецкие вузы известны по всему миру своим качеством образования, новаторским подходом и богатой научно-технической базой

Для специальностей, требующих проведение научно-практических экспериментов, это идеальное место, поскольку в учебе большое внимание уделяется именно практической составляющей и самостоятельным проектам студентов. В ходе обязательной практики студенты зачастую оказываются в лабораториях известных компаний, и действительно талантливые и заинтересованные учащиеся могут еще до окончания вуза найти высокооплачиваемую и перспективную работу

Если же с работой не сложилось, в любом случае, останется опыт, которые пригодится в дальнейшем трудоустройстве.

Советуем изучить: Подбор программ обучения в вузах Германии

Узкие специализации в области биоинженерии:

• трансплантология;
• биоинженерные разработки в сфере сельского хозяйства;
• разработки методов утилизации отходов;
• разработки в области экологии.

Как понять, сможет ли эта профессия стать делом вашей жизни? Консультация в области карьерного ориентирования поможет это выяснить.

Профессии в рамках науки биоинженерии:

• генный инженер,
• биотехнолог,
• биоинженер,
• биоинформатик.

University of Illinois at Chicago (США)

University of Illinois at Chicago – это общественный исследовательский университет в Чикаго. Этот университет славится результатами своей исследовательской работы, на которую ежегодно выделяется в среднем 300-400 млн долларов. Благодаря сотрудничеству University of Illinois с местным и международным бизнесом, университету удается привлекать ежегодно новые инвестиции для научно-исследовательской деятельности в сфере медицины и инженерии.

Студенты University of Illinois at Chicago изучают биоинженерию на бакалаврских, магистерских и PhD программах. Также на магистратуре доступна специальность «Медицинская биотехнология». Стоимость 1 года обучения на бакалаврской программе – 33 тысячи долларов, на магистерской программе – от 22 тысяч долларов.

University of Illinois at Chicago занимает 168 место в рейтинге 500 лучших университетов мира по версии U.S. News and World Report.

Особенности специальности биоинженерия

Мнение эксперта

Екатерина Колоколова

Профориентатор. Дипломированный специалист по проблемам вовлеченности детей в учебу. Имеет более 10-и лет опыта ведения семинаров, тренингов и лекций с аудиторией самого разного возраста.

Биоинженер — это ученый, который занимается взаимосвязью физики, химии, биологии, генной инженерии. Также он выявляет способы применения по отношению к ним компьютерных технологий.

Целью его работы является обоснованное и специальное изменение свойств живых организмов. Он изучает данные различных биологических элементов, характеристики и особенности продуктов их жизнедеятельности. Далее он анализирует полученные показатели и пытается понять, как это может помочь людям в решении проблем генетики, медицины, фармакологии.

Ученые, которые занимаются биоинженерией, работают с живыми системами, но при этом используют передовые технологии. В зависимости от направления деятельности они могут принимать участие в разработке приборов, вакцин, лекарств, лечебных методик, профилактических мероприятий. Одной из самых популярных специализаций биоинженерии является генная инженерия.

В перечень достижений представителей профессии входят: кардиостимуляторы, МРТ, искусственные суставы и конечности, протезы кожи и сосудов, приборы искусственного кровообращения и гемодиализа.

Биоинженерия — передовое полезное направление, которое стремительно развивается. При этом его представителям не стоит рассчитывать на огромные гонорары и мгновенную славу.

Над своими проектами биоинженеры работают годами, проверяя теории, пробуя подходы, ошибаясь, начиная все сначала. Это направление для тех, кто любит создавать, совершенствовать, решать сложные задачи.

Интересы биоинженерии весьма обширны – от создания искусственных органов для замены утраченных до разработки генетически модифицированных организмов

Доходы биоинженеров

Как бы ни был специалист влюблен в свою профессию, прежде всего она необходима, чтобы зарабатывать на жизнь.

К сожалению, в странах постсоветского пространства биоинженеры в денежном выражении ценятся не слишком высоко.

В России зарплаты специалистов в НИИ составляют порядка 400 долларов в месяц; в Москве в 1,5–2 раза больше.

В биотехнологических лабораториях зарплаты могут достигать 1500–3000 долларов.

На Украине биоинженеры зарабатывают 200–450 долларов в месяц, а в лабораториях, которые получают зарубежные гранты — 1000–1300 долларов.

Специалисты в области биотехнологий в Казахстане зарабатывают от 160 тысяч тенге.

В европейских странах зарплаты биотехнологов составляют, в среднем, 3 тысячи евро в месяц.

Важно отметить, что в Германии наиболее востребованы междисциплинарные профессии на стыке инженерии и биологии — инженеры-биотехнологи востребованы здесь и на государственной службе, и в частном секторе в большом количестве крупных местных и международных компаний. Зарплата биоинженера в Германии составляет в среднем от 4 до 6 тысяч евро

Для того, чтобы работать биоинженером в Германии необходимо получить образование в немецком вузе. Сделать это можно бесплатно, а после получения диплома получить полное право жить и работать в Германии.

Обучение

Получить образование по специальности “Биоинженерия” можно во многих образовательных учреждениях. В общем для абитуриентов доступны 53 ВУЗа, в которых для обучения студентов используется двенадцать разных программ. Для поступления в ВУЗ абитуриент должен сдать ЕГЭ по биологии, химии, физике. Выбор программы зависит от уровня учебного заведения, профиля, материально-технической базы и будущей специальности, которую получат студенты.

• МГУ им. М.В. Ломоносова;
• МГМУ им. И.М. Сеченова;
• ИТМО;
• СПбАУ РАН;
• Санкт-Петербургский государственный университет;
• Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского Министерства обороны Российской Федерации;
• Московский педагогический государственный университет;
• Московский государственный гуманитарный университет имени М. А. Шолохова;
• Московский государственный областной университет.

Длительность обучения на стационаре составляет 4 – 5 лет, в зависимости от квалификации, “бакалавриат” или “специалист”. На магистратуре обучение длится два года. По завершению обучения в магистратуре вы сможете продолжить обучение в аспирантуре и после этого заниматься научно-исследовательской работой. Обучение в аспирантуре длится три года на очном отделении, и четыре года на заочном отделении. Также доступна дистанционная форма обучения, например, в университете С.Ю. Вите.

Перед поступлением обязательно ознакомьтесь с характеристикой ВУЗа, его материально-техническим обеспечением, преподавательским составом, доступными специальностями для обучения. Зная как можно больше информации вы точно сможете определиться с местом учебы. Также обязательно узнайте о том, какие предметы нужно будет сдавать и какой проходной балл необходим для поступления.

Если по окончании учебы вы защитите кандидатскую диссертацию, то это будет большим преимуществом в дальнейшей работе. Со степенью кандидата проще устроиться на работу в ВУЗ, научный центр. За научную степень вам будут доплачивать дотации к зарплате согласно тарифной сетке по специальности.

Во время обучения студенты будут осваивать много дисциплин, а именно будут учиться делать такие вещи:

• Конструировать модифицированные и новые биологические объекты;
• Проводить эксперименты с клетками и культурами клеток;
• Исследовать внутриклеточный транспорт токсичных молекул;
• Изучать структурные особенности и взаимодействие макромолекул;
• Осуществлять получение искусственных белков с заданным свойствами, синтезировать и изучать свойства таких белков;
• Проводить различные биоинженерные исследования (культивирование клеток различного происхождения, создание генно-инженерных конструкций, клонирование и т.д.);
• Изучать генетические маркеры выносливости и работоспособности человека;
• Создавать компьютерные программы, которые будут использоваться в биоинженерии и биоинформатике;
• Создавать специализированные и общедоступные биоинформационные сайты;
• Преподавать биоинженерию, биоинформатику и другие смежные дисциплины в различных образовательных учреждениях (вузах, колледжах).

Также во время учебы студенты будут проходить разные виды практики. Учебная и производственная практики могут проходить на современных фармацевтических и биофармацевтических предприятиях, в научно-исследовательских институтах медико-биологического и химического профилей, на кафедрах и в лабораториях вузов.

Обучение работника продолжается и на рабочем месте. Это происходит в виде производственной практики, посещении курсов повышения квалификации, посещении семинаров, на научно-практических конференциях и симпозиумах. Все это поможет повысить уровень квалификации, что в будущем отобразится на профессиональном росте и размере заработной платы.

Что такое биохакинг

Биохакинг — это улучшение работы организма с помощью медицинских препаратов, питания, тренировок и других методов. Все это помогает стимулировать мозговую активность и медленнее стареть.

Для биохакеров человеческий организм — своеобразная операционная система. По аналогии с компьютерами в организме могут возникать «баги» — переутомление, болезни и смерть. Но любую систему можно улучшить и защитить от воздействия внешних факторов.

История биохакинга

Термин «биохакинг» был известен еще в 1988 году. Тогда биохакерами называли генных инженеров, которые занимались наукой вне университетских лабораторий и ставили собственные эксперименты.

Биохакинг начал набирать популярность в 2002 году, когда впервые был расшифрован геном человека. Вскоре после этого многие захотели изучать редактирование генов. Не все из интересующихся были профессиональными учеными: исследовательские группы создавали и любители.

В течение следующих десяти лет о биохакерах стали упоминать в печатных и онлайн-изданиях. Например, в 2010 году научный журнал Nature опубликовал статью о Робе Карлсоне — физике, который увлекся биологией и создал в своем гараже целую лабораторию для исследований ДНК.

Сейчас лаборатории биохакинга есть по всему миру. Их поддерживает огранизация DIYbio.org Вот так выглядит лаборатория в Кембридже

(Фото: boslab.org)

В 2014 году предприниматель и программист из Кремниевой долины Роб Райнхарт выпустил Soylent — напиток, который заменяет еду. У него не очень приятный «прогорклый» вкус, зато он утоляет голод без лишних временных затрат на приготовление и употребление еды. С появлением Soylent о биохакинге заговорили в Кремниевой долине.

С 2015 года стартапы, которые изучали методы биохакинга, стали получать миллионные инвестиции. Например, фонд Andreessen Horowitz вложил $2 млн в стартап Hvmn, разрабатывающий ноотропы — препараты, которые активизируют мозг и помогают соображать быстрее.

В России о биохакинге по большей части заговорили благодаря бизнесмену Сергею Фаге. В 2017 году Сергей написал статью «Мне 32 года, и я потратил $200 000 на биохакинг». Русскоязычная адаптация на vc.ru собрала 750 806 просмотров и 1149 комментариев. Сергей рассказал, какие методы биохакинга использует. Бизнесмен измеряет стадии сна, следит за питанием, занимается спортом, медитирует, посещает психолога и отслеживает показатели организма с помощью анализа крови и ДНК. По результатам анализов принимает БАДы и ноотропы.

Пример, как Сергей Фаге снизил содержание ртути в организме с помощью методов биохакинга

(Фото: hackernoon.com)

Известные биохакеры: что делают, чтобы прожить максимально долго и быть продуктивными

Один из самых знаменитых биохакеров — американский предприниматель Дейв Эспри. Он потратил более $1 млн, чтобы дожить до 180 лет (правда, пока ему всего 47). Эспри известен тем, что создал Bulletproof Coffee — кофе с добавлением сливочного или кокосового масла. По словам Дейва, высокожировой продукт с кофеином повышает концентрацию внимания, предотвращает возрастные заболевания и помогает терять вес.

Программиста из Америки Криса Дэнси называют «осознанным киборгом»: он ежедневно замеряет от 300 до 700 показателей. Крис уверен, что это помогает бороться с лишним весом, заболеваниями и вредными привычками. Например, он заметил, что ему неприятен табачный дым сразу после воды, молока и апельсинового сока, поэтому стал чаще употреблять эти напитки, чтобы бросить курить.

На самом деле, провода из тела Криса Дэнси не торчат — это тематическая съемка

(Фото: twitter.com/chrisdancy)

Есть и биохакеры, которые ставят рискованные эксперименты над собственным организмом. Например, американский биоинженер Джозайя Зайнер на конференции SynBioBeta в Сан-Франциско себе экспериментальную инъекцию ДНК, чтобы блокировать ген, подавляющий рост мышечной массы.

Крионика и переливание крови: как миллионеры пытаются жить вечно

Лаборатория новых методов в биологии, руководитель — к.ф.м.н. Сергей Евгеньевич Пермяков

Исследование физико-химических и функциональных свойств металл-связывающих белков: α-лактальбумин, лизоцим, парвальбумин, кальмодулин, рековерин, S-100 и т.д. Металлопротеомика. Исследование роли катионов металлов в функционировании белков.

Исследование механизмов функционирования металл-связывающих белков в клетке.

Исследование нативно неупорядоченных белков. Белок-белковые взаимодействия.

Разработка методов конструирования белковых структур с заданными свойствами.

Разработка молекулярных основ новых методов диагностики и лечения онкологических заболеваний.

Поиск и разработка новых перспективных экспериментальных методов для физико-химической биологии.

Разработка новых методов обработки карт различных поверхностей, а также сбор, обработка, систематизация, размножение и хранение графических, фотографических и картографических материалов.

Технические разработки:

• Мобильные системы дистанционной диагностики сердечно-сосудистых заболеваний
• Компьютерный (виртуальный) рН-метр-иономер cpХ-2.1

Общие сведения

Биоинженер – специалист, который целенаправленно занимается изменением свойств живого организма. Профессия подходит тем людям, которые интересуются химией и биологией. Биоинженерия – одно из современных направлений современной науки. Это интегральная наука, она возникла на стыке физики, химии, биологии, генной инженерии и компьютерных технологий. Биоинженеры работают с живыми организмами и системами, применяют в своей работе передовые технологии и достижения науки для решения медицинских проблем. Специалисты участвуют в разработке и создании новых приборов и оборудования. Также они участвуют в разработке новых процедур, опираясь на междисциплинарные знания. Таким образом появляются новые технологии, способны облегчить жизнь людей.

Не путайте биоинженерию с генной инженерией. Генная инженерия занимается изменением ДНК живых организмов, и является всего лишь ответвлением биоинженерии. Дисциплина направлена на углубление уже существующих знаний в области инженерии, биологии и медицины для укрепления здоровья людей за счет научных разработок.

Важными достижениями науки является разработка искусственных суставов, современных протезов, магниторезонансной томографии, кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения. Все это тесно переплетается с биотехнологиями и приносит пользу человечеству.

Профессионал должен обладать такими важными качествами:

• хороший интеллект;
• аналитический пытливый ум и склонность к естественным наукам;
• уметь анализировать и находить практическое применение известным теоретическим и полученным в ходе собственных исследований данным;
• знать принципы обращения с лабораторной и исследовательской техникой, основ хранения веществ, реактивов;
• уметь составлять отчеты о проделанной исследовательской деятельности.

Положительные стороны профессиональной деятельности:

• высокая заработная плата (но учтите что сразу после ВУЗа вы не будете получать максимальный оклад);
• высокая востребованность на рынке труда квалифицированных специалистов;
• карьерный рост;
• возможность проводить на работе исследования, нужные для ваших научных интересов;
• сотрудничество с международными холдингами и проектами;
• возможность стажировки за границей.

Минусы работы:

• сложное обучение в ВУЗе;
• высокая ответственность за разработки;
• работа с опасными химикатами;
• не всегда работа происходит в чистой и уютной лаборатории;
• возможный ненормированный рабочий день;
• одна ошибка может завалить проект всей команды;
• возможные неудачи во время разработок;
• получение не таких результатов, как вы ожидали;
• моральное напряжение.

Где учиться биоинженерии?

В России нет колледжей или техникумов, которые выдают своим выпускникам дипломы по специальности «Биоинженерия».

Получение профессии биоинженера возможно только при успешном окончании высшего учебного заведения. Так что от абитуриента требуется, как минимум, окончания 11 классов школы.

Где учиться на биоинженера? К счастью, количества высших учебных заведений для поступления предостаточно.

В Москве наиболее популярными среди абитуриентов являются такие вузы, как:

• МГУ им. М. В. Ломоносова
• Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова
• Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
• Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К. И. Скрябина.

Все вышеуказанные учебные заведения – известные вузы, поэтому учиться на биоинженера в них, как минимум – престижно, но и поступить будет очень непросто. Впрочем, помимо Москвы, абитуриентам доступны и высшие учебные заведения России.

Некоторые из вузов, где можно учиться биоинженерии в России:

• Тюменский государственный университет
• Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва
• БФУ им. И. Канта
• Оренбургский государственный университет.

Высшие учебные заведения, перечисленные выше, готовят не только узконаправленных специалистов, но и представителей смежных специальностей таких, как биолог, ветеринар.