Проблемная научно-исследовательская лаборатория (ПНИЛ) «Конструирование и внедрение продуктов и рационов персонифицированного питания»

Руководитель – Ганина Вера Ивановна, профессор, д.т.н.

В Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (ПКУ)» создана и успешно функционирует Проблемная  научно-исследовательская лаборатория (ПНИЛ) «Конструирование и внедрение продуктов и рационов персонифицированного питания».

Главной целью деятельности ПНИЛ является разработка и внедрение в РФ социальной технологии персонализированного питания.

Создание и деятельность ПНИЛ в вузе актуально и своевременно, поскольку в Российской Федерации к настоящему моменту сформировались объективные политико-социальные, этнографические, технологические, научные и информационные предпосылки для массового внедрения принципов персонализированного питания. Переход на принципы персонализированного питания позволит разработать и ввести в практику технологии, позволяющие оказать существенное влияние на увеличение качества жизни  и  продолжительности периода активного долголетия граждан Российской Федерации.

Объективные предпосылки развития персонализированных технологий

Начиная с 90-х годов XX столетия сформировались необходимые условия для качественного скачка в развитии цивилизации. Предпосылки для такого скачка были заложены поступательным развитием информационных технологий, технологий в области потребительского рынка, значительным ростом производства энергии для мировой индустрии.   Относительно длительный период мирного развития человечества позволил накопить научный и производственный потенциал, которые позволил ставить задачи о формировании нового качества жизни человека.

Инновационное развитие происходило не равномерно во всех регионах, тем самым создавая необходимую для развития  разность индустриальных и интеллектуальных потенциалов. Сформированная разность потенциалов в развитии отдельных стран и целых регионов  привела к переформатированию привычных технологий, прежде всего, в потребительской сфере.  Развитие технологий, повышающих качество жизни, направлено, прежде всего, на достижение главной подсознательной цели – увеличения продолжительности жизни человека. При этом наряду с количественными характеристиками все большее внимание уделяется вопросу обеспечения высокой дееспособности человека в период «условной старости».   Такой подход обусловлен не только рефлекторным стремлением к увеличению продолжительности жизни. Он имеет убедительное экономическое обоснование. Каждый человек достигает высокого профессионализма к 35-40 годам. При этом общество вкладывает в него значительные ресурсы. Но при продолжительности жизни около 60 лет, активный продуктивный период деятельности человека едва ли превышает 15 лет. Таки образом при увеличении периода активного долголетия производительная эффективность человечества в целом увеличивается по степенному закону.

Решение проблемы увеличения периода активного долголетия может заключаться в широком внедрении инновационных медицинских  технологий. Успехи трансплантации отдельных органов, замещающая ортопедия,  создание при помощи 3D биопринтинга трансплантатов на основе собственных стволовых клеток и другие бурно развивающиеся медицинские технологии позволяют в перспективе обеспечить высокую «живучесть» человека, как биомеханического объекта. Однако проблема поддержания высокого тонуса информационной составляющей гомеостаза человека этими технологиями решена быть не может. Сегодня доминирующая теория «старения» организма основывается на ее генетической природе. Программа активного долголетия и старения заложена в генетический код и мало поддается корректировке методами традиционной медицины. Тем не менее, существует возможность управления продолжительностью активной жизнедеятельности в рамках заложенного в геноме срока жизни человека. Кодируемые геномом процессы старения могут быть запущены путем создания условий для экспрессии этих генов. Предотвращение преждевременной экспрессии генов старения позволит существенно увеличить период активной жизни человека.

Достижения генетики сделали возможным практическое управление экспрессией неблагоприятных генов, кодирующих наследственные болезненные состояния человека. Управление экспрессией генов изучает раздел генетики, именуемый  эпигеномикой.

Практические методы управления экспрессией генов реализованы в рамках предиктивной (персонализированной) медицины. В перечень задач предиктивной медицины входят не только генетическая диагностика, но и профилактика, и лечение наследуемых заболеваний. Основным методическим подходом предиктивной медицины заключается в использовании немедикаментозных методов предотвращения наследственных заболеваний. К числу таких методов относят все факторы воздействия внешней среды обитания на гомеостаз человека. Фактически предиктивная медицина предусматривает купирование неблагоприятных и стимулирование благоприятных факторов, формирующих базу информационного воздействия на человека. К числу основных источников информации об окружающей среде человека следует отнести экологические факторы и информация, поступающая человеку посредством рациона его питания.

Нутригеномика  изучает эффекты воздействия различных нутриентов на экспрессию генов.  Собственно нутригеномика и является наукой, которая в значительной степени предопределяет эффективности предиктивной медицины. Эффективным инструментом предиктивной медицин является и нутригенетика, которая изучает наличие в геноме генов, ответственных за метаболизм отдельных нутриентов или групп нутриентов.

Развитие технологий в области поддержания здоровья  однозначно указывают, что магистральным направлением развития социально значимых технологий является персонализация.

В качестве базовых и наиболее значимых элементов технологии  персонализации следует рассматривать персонализацию в области здравоохранения и продовольственного обеспечения человека. Эти два направления, по сути, являются двуедиными технологиями взаимодействия человека с окружающей средой, и поэтому  взаимно дополняют друг друга.

Отличительные черты и преимущества персонализации.

1. Возможность повышения качества жизни человека и повышение уровня безопасности его жизнедеятельности в связи с возможностью учета индивидуальных генетических, экологических и нутриентных угроз.
2. Возможность максимального использования жизненного потенциала каждого человека, в том числе за счет его активного долголетия.
3. Рост интегрального интеллектуального потенциала общества за счет экспоненциального роста эффективности деятельности с увеличением срока активной жизни человека.
4. Возможность оптимизации ресурсного обеспечения населения за счет сокращения непроизводительных потерь продовольствия, снижения потребления фармакологической продукции, снижения нагрузки на систему клинического поддержания здоровья.
5. Создание предпосылок для расширения внедрения в социально-производственную практику элементов целевого планирования.

Принципы и технологии персонализации должны быть внедрены в различные сферы человеческой деятельности, начиная от зачатия и внутриутробного развития до оптимизации общественно полезного вклада каждого человека в формирование интегрального социального продукта.

XXI век будет является периодом перехода  на персонализированные технологии в области медицины, питания, информационного обеспечения, реализации культурно-эстетических потребностей, гармонизации социальных взаимоотношений, формировании индивидуальных социальный целей с различным уровнем пассионарного потенциала.

Персонализация жизнедеятельности человека. Стратегия развития

Современный уровень развития общества характеризуется наличием ряда противоречий, требующих срочного разрешения. Одним из таких противоречий является проблема рационального продовольственного обеспечения населения Земли. Рост продуктивность современной индустрии питания соответствует темпам роста численности населения Земли, что  позволяет строить оптимистические прогнозы обеспечения насе6ления питанием в долгосрочной перспективе.  Однако сложившаяся технология распределения и потребления продуктов питания создает существенные межрегиональные диспропорции в эффективности продовольственного обеспечения населения.

Развитие технологий в области агробизнеса сегодня позволяет производить продукты питания с самыми различными потребительскими характеристиками. Сформированный научно-технический потенциал в данной области направлен на удовлетворение потребностей человека, при этом дифференциация этих потребностей характеризуется чрезвычайно широким диапазоном. На фоне развития технологий производства продуктов питания, вопрос о реальных потребностях человека в том или ином рационе питания  остается до настоящего времени не сформулированным.

Потребность в питании является одной из фундаментальных физиологических характеристик любого объекта живой природы, в том числе и человека. Питание человека призвано удовлетворять широкий спектр потребностей органов и систем организма, позволяющих вести ему активный социальный образ жизни. К числу основных функций питания следует отнести удовлетворение потребностей организма в энергии, пластическом материале, физиологически активных соединениях, регулирующих жизнедеятельность органов и систем организма. Существует гипотеза, что с питанием человек получает в неявной форме информацию об окружающей его среде, что повышает его адаптационный потенциал и, в частности, влияет на его поведенческие характеристики.

В течение последнего десятилетия установилась устойчивая тенденция дальнейшего развития технологий продовольственного обеспечения путем внедрения элементов персонализированного питания. Информационные технологии сегодня позволяют решить задачу разработки бесконечного числа специализированных рационов питания в зависимости от реальных потребностей каждого человека. При этом формировать персонализированный рацион предложено, начиная с периода внутриутробного развития человека.

Необходимость межведомственной кооперации при разработке конвергентных инновационных технологий

Для решения такой значительной и наукоемкой задачи, как разработка и внедрение технологий персонализированной медицины и персонализированного питания требуются соответствующие организационные и интеллектуальные ресурсы. Одним из основных ресурсов является  переход на научную деятельность в составе межведомственных, межрегиональных и междисциплинарных научных коллективов. Это позволить максимально использовать интеллектуальный потенциал ведущих ученых в области медицины, технологии пищевых производства, пищевого товароведения, общественного питания, физиологии питания, нгутрицевтики, генетики, экономики и других научных направлений. Немаловажную роль при этом играет возможность консолидации научной методической и приборной баз участников научного консорциума.

Сегодня наступил момент всеобщей консолидации усилия ученых различных научных направлений для формулировании и решения задач внедрения в социальную практику идей персонализированного питания.

Переход на принципы персонализации в системе продовольственного обеспечения населения является  ключевым элементом  стратегии развития современного общества. Ее решение предопределяет разрешение целого ряда современных противоречий:

• уменьшение диспропорций в продовольственном обеспечении различных социальных групп и  населения различных государств»
• снижение потерь продовольствия за счет рационализации его использования;
• увеличение периода активного долголетия и экономической продуктивности населения;
• снижение экологической нагрузки за счет внедрения адресных высокопродуктивных пищевых технологий и биотехнологий;
• повышение качества жизни  и снижение заболеваемости населения.

Одновременно с этим разработка и внедрение технологий персонализированного питания представляет собой сложную народнохозяйственную задачу.  Ее особенность заключается в необходимости практически одновременного развития фундаментальных знаний в области генетики, геномики, персонализированного питания, разработки технологических и процессно аппаратурных решений  для реализации технологических задач, и, наконец, формирование рынка персонализированного питания.

К числу основных бизнес направлений, необходимых для реализации программы перехода на принципы персонализированного питания, следует отнести:

• Разработка теоретических основ персонализированного питания на основе генетики, нутригеномики, эпигеномики, психогеномики.
• Выбор и обоснование методов проведения медико-генетических и физиологических исследований, для разработки персонализированных рационов питания.
• Формирование комплекса индивидуальных гаджетов и информационных технологий по неинвазивным методам мониторинга физиологического статуса потребителя.
• Разработка инструментальных и эвристических методов изучения психоэмоциональных предпочтений потребителей.
• Создание цифровых баз данных генетических паспортов потребителей и цифровых двойников продуктов органического питания, имеющих хождение на таможенной территории РФ.
• Разработка технологий и оборудования для производства   комбинированных продуктов персонализированного питания с заданным  нутриентным составом (3D принтинга и биоразлагаемой упаковки).
• Научное обоснование, разработка технологии производства и внедрение в практику персонализированных «аутопробиотиков».
• Разработка основ проектирования индустриальных предприятий по производству и адресной доставке продуктов и рационов персонализированного питания.
• Разработка сопряженных технологий производства сельскохозяйственного сырья с заданным нутриентным составом и потребительскими характеристиками.
• Разработка целевых пищевых продуктов и формирование саморегулирующегося рынка продуктов питания, контролируемых по месту их производства  и нутриентному составу, пригодных для включения в целевые рационы персонализированного питания.
• Внедрение проактивных образовательных технологии при подготовке кадров для персонализированных технологий.

В результате деятельности ПНИЛ планируется разработать теоретические основы персонализированного питания и сформировать федеральную структуру по разработке и внедрению персонализированных технологий в области медицины и продовольственного обеспечения, актуальных для реализации Государственных программ по направлению «Новое качество жизни» и «Инновационное развитие и модернизация экономики».

Сотрудники ПНИЛ:

Ганина Вера Ивановна, ведущий научный сотрудник, д.т.н.
Семенов Евгений Владимирович, главный научный сотрудник, д.т.н.
Карпов Валерий Иванович, главный научный сотрудник, д.т.н.
Шмелева Светлана Васильевна, главный научный сотрудник, д.мед.н.