География распределения грантов в этом году оказалась традиционной: максимальная концентрация пришлась на Москву и Санкт-Петербург. От Юга были поддержаны два проекта: в области химии – А.И. Болдырева и в области биологии – Л.Л. Мороза. Благодаря этому под общим брендом «мегагрант» объединились ученые Южного федерального университета и Университета американского штата Юта, а также Института морских биологических исследований имени А.О. Ковалевского РАН (Севастополь) и Университета Флориды (США).

Гранты правительства РФ в размере до 90 миллионов рублей даются на период 2017-2019 годов с возможностью продления на два года.

Предсказать новые материалы

«Теоретическое моделирование полифункциональных элементоорганических и координационных соединений и материалов на их основе с регулируемыми оптическими, электрическими и магнитными свойствами» – название проекта, выдвинутого на получение мегагранта Институтом физической и органической химии ЮФУ. Он связан с теоретическими исследованиями материалов нового типа. Речь идет о квантово-химическом моделировании свойств и возможностей новых материалов, построенных на новых структурных принципах. В течение многих лет их изучали и разрабатывали в лаборатории квантовой химии НИИ ФОХ доктора химических наук Р.М. Миняев, А.Г. Стариков, Т.Н. Грибанова и их сотрудники. В качестве ведущего ученого по этому проекту приглашен Александр Болдырев – доктор физико-математических наук, профессор Университета штата Юта (США) – признанный специалист в области теоретической и компьютерной химии. Проект будет выполняться в Южном федеральном университете. Координатор российской группы исследователей – академик РАН В.И. Минкин.

Главная цель проекта – организация современной, хорошо оснащенной лаборатории квантовой химии ЮФУ. В ней будут проводиться квантово-химические исследования и молекулярный дизайн новых одно-, двух- и трехмерных молекулярных систем с регулируемыми электрическими и магнитными свойствами для нужд молекулярной электроники, спинтроники и различных областей техники. Научная значимость работы – в развитии подходов к направленному конструированию и молекулярному дизайну новых одно-, двух- и трехмерных молекулярных систем с заданными электрическими, магнитными и спектральными свойствами, построенных на основе устойчивых молекулярных структурных единиц. Еще одна цель: создать в ЮФУ новый кластер индивидуальных образовательных траекторий «Квантово-химический дизайн новых химических систем и материалов».

– Два десятилетия назад наш коллега – ныне сотрудник Университета штата Юты – работал в Новосибирске, и в течение многих лет мы имели с ним многочисленные плодотворные связи, – рассказывает Владимир Минкин. – В последние годы эти связи усилились: совместно мы сделали несколько публикаций в весьма престижных журналах и разработали новый проект. Предстоящее исследование отражает новые тенденции современной науки, когда теоретическое прогнозирование и математическое моделирование предваряют эксперимент.

Средства гранта помогут нам существенно расширить вычислительные возможности суперкомпьютера НИИ ФОХ ЮФУ. Безусловно, он уже не соответствует современному уровню. Другие ведущие университеты обладают гораздо большими вычислительными ресурсами. И хотя идеологически, по моим представлениям, мы находимся на переднем фронте науки, материальные возможности (в плане реализации расчетов) пока не отвечают необходимым потребностям. Условием гранта является активное привлечение молодых ученых – кандидатов наук, аспирантов, которые еще не защитили диссертации. С американской стороны привлекаются два аспиранта из университета Юты. Предполагается, что будет налажен интенсивный обмен специалистами. Профессор Болдырев намерен привезти своих аспирантов в Ростов–на-Дону для проведения совместных исследований.

– Прогресс в разработке новых компьютерных программ и колоссальный бум вычислительных возможностях позволяют сегодня теоретически предсказывать новые химические соединения и новые материалы для хайтека, – комментирует проект для «Академии» А.И. Болдырев. – Коллектив академика Минкина известен во всем мире своими работами в этой области. Мы в университете штата Юты тоже накопили большой опыт в той же сфере. Благодаря гранту мы сможем приобрести новые компьютерные программы и обменяться теми программами, которые разработаны в наших лабораториях. Надеюсь, совместная работа будет плодотворной для обоих сторон, позволит продвинуться вперед и поднять исследования на новый уровень.

Леонид Мороз – почетный профессор нейробиологии, генетики, биологии и химии Университета Флориды (США) – руководитель проекта «Реконструкция генеалогии клеточных систем на основе анализа биоразнообразия Мирового океана». Проект Института морских биологических исследований имени А.О. Ковалевского РАН предполагает создание высокотехнологичной лаборатории биоразнообразия и функциональной геномики Мирового океана. Она будет действовать как международный геномный центр, который займется широкомасштабными молекулярно-генетическими исследованиями морских организмов на концептуально новом технологическом уровне. Координатор проекта от ИМБИ – ученый секретарь института, кандидат биологических наук О.В. Кривенко.

– Для России проблема глобального описания, инвентаризации и систематизации жизни Мирового океана и морей, омывающих ее территорию, имеет особо важное значение, – объясняет Л.Л. Мороз. Систематика – основа такого рода исследований, однако применение традиционных методов для этих целей проблематично из-за отсутствия необходимой сравнительной физиологической и молекулярной информации о большинстве типов морских животных (по меньшей мере о 25 из ныне известных 35). Также нет современных эффективных и экономичных технологий для адекватного анализа состояния как отдельных ключевых видов (которые практически невозможно изучать за пределами их естественной среды) так и морских экосистем. Наш проект предлагает интегрировать традиционные подходы к изучению биоразнообразия с клеточной биологией, геномикой, нейробиологией, метаболомикой и новейшей инженерной техникой. Такое оборудование позволит выполнять весь необходимый спектр исследований, включая геномное секвенирование, прямо в открытом море! Для этого наряду со стационарной геномной лабораторией в ИМБИ будет создана мобильная – на борту научно-исследовательского судна «Профессор Водяницкий». Она сможет функционировать в условиях местных и, в перспективе, кругосветных экспедиций.

В ходе исследований, в частности, будет разработана геномная система клеточных линий морских животных – своего рода аналог периодической системы химических элементов. Благодаря такой системе можно будет выделить и предсказать основные клеточные фенотипы.

Стратегия исследования основана на применении революционной технологии Drop-Seq для массового параллельного геномного анализа клеточных типов, которая обеспечивает возможность одновременного захвата и секвенирования не менее 10 тысяч клеток/нейронов любого размера. Материал исследований послужит основой для разработки естественной классификации нейронов и создания новой области нейросистематики.

В ходе выполнения проекта планируется разработать, протестировать и внедрить новые концептуальные и вычислительные программы для дистанционного обучения теоретическим и практическим основам геномики в реальном времени в любой точке планеты.

В ЮФУ продолжается проект по гранту правительства РФ в области нанотехнологийпод руководством профессора Туринского университета Карло Ламберти. Создан и успешно действует Международный исследовательский центр «Интеллектуальные материалы» (Smart Materials). Доказала свою эффективность лаборатория «полного цикла», где производятся работы по трем взаимодополняющим направлениям научного поиска: суперкомпьютерное многомасштабное моделирование, синтез и комплексная диагностика новых функциональных наноструктурированных материалов. Главные объекты исследований – материалы для нано-био-медицинских технологий.

Инфраструктура МИЦ соответствует высоким мировым стандартам и не имеет аналогов в ЮФО по числу и уровню современных установок для моделирования, синтеза и комплексной диагностики новых интеллектуальных материалов. Среди них – специализированный вычислительный кластер «Блохин», единственный в Европе лабораторный спектрометр Rigaku R-XAS, на котором реализована превосходящая все мировые аналоги методика 3D неразрушающей диагностики параметров локальной атомной структуры наноматериалов, уникальные высокопроизводительные системы микроволнового и ультразвукового синтеза наноструктурированных функциональных материалов.

Руководитель МИЦ «Интеллектуальный материала» профессор А.В. Солдатов отмечает, что основная часть научных сотрудников – высокоэффективные молодые ученые, освоившие во время своих регулярных стажировок в ведущих международных научных центрах передовые методы исследований. Сотрудник исследовательского центра пишет примерно пять научных статей в год (в среднем российский исследователь пишет одну статью, попадающую в базу данных Web of Science, около 15 лет). Только за 2015 год совокупный импакт-фактор журналов, в которых были опубликованы работы специалистов МИЦ, составляет свыше 140. От этих показателей, в частности, зависит объем выполняемых НИР: он составляет в среднем около 10 млн. рублей на одного научного сотрудника.

Еще один мегагрантовый проект Юга с объемом финансирования 150 млн. руб. завершился в прошлом году в Кубанском государственном медицинском университете. Он был посвящен исследованию молекулярных механизмов и новых подходов в сфере регенеративной медицины. Перед медиками стояла практическая задача – создать легочную ткань и ткани дыхательных путей для клинического применения. Для этого в КубГМУ был открыт Международный научно-исследовательский клинико-образовательный центр регенеративной медицины, ставший клинической платформой для разработки и внедрения новейших технологий.

В роли ведущего исследователя выступил известный специалист по клеточной биологии и регенеративной хирургии профессор Каролинского институт в Стокгольме Паоло Маккиарини. Спектр компетенций Центра КубГМУ широк: создание и применение технологий наращивания и пересадки кожи, роговицы глаза; разработка подходов к созданию биоинженерными методами других органов – сердца, печени, желчных протоков, поджелудочной железы и легких. За время проекта организованы специальные структуры: банк стволовых клеток и тканей, в том числе клеток костного мозга, стволовых клеток пуповинной крови, а также лаборатории, производящие биоматериалы для клинических нужд. 

 Подготовили А. Березняк и С. Смольянинова

Еженедельник науки и образования «Академия» N 32