Биотехнологические отрасли в России и в мире: типология и развитие

Типологии биотехнологий, применяемые в России

Сравним в данном разделе, какие типологии биотехнологий предлагают организации, занятые в данной сфере (госпрограммы, технологические платформы и бизнес) а также российские эксперты, исследующие биотехнологические рынки.

В первую очередь обратимся к «Комплексной программе развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года» ([1]) — основному документу, утвержденному Правительством России, в котором отражены желаемые качественные и количественные характеристики развития биотехнологий в стране. В соответствии с Программой можно выделить девять следующих отраслей биотехнологий:

1. Биофармацевтика, включающая жизненно важные лекарственные препараты, вакцины нового поколения, антибиотики и бактериофаги;
2. Биомедицина, подразделяющаяся на следующие подотрасли: диагностикумы ин витро, персонализированная медицина, клеточные биомедицинские технологии, биосовместимые материалы, системная медицина и биоинформатика, развитие банков биологических образцов;
3. Промышленная биотехнология, включающая большое количество подотраслей, среди которых производство ферментов, аминокислот и полисахаридов; организация производства глюкозно-фруктозных сиропов; производство субстанций антибиотиков; производство биодеградируемых полимеров; создание биологических комплексов по глубокой переработке древесной биомассы, зерновых и других сельскохозяйственных культур; применение биогеотехнологии в горнодобывающей промышленности; развитие принципов биорефайнинга на основе производства целлюлозы и т.д.;
4. Биоэнергетика, предполагающая производство электрической энергии и тепла из биомассы; утилизацию эмиссии парниковых газов и предотвращение и ликвидация последствий вредного антропогенного воздействия на окружающую среду энергетической отраслью методами биоконверсии;
5. Сельскохозяйственная биотехнология подразделяется на биотехнологии для растениеводства (биологическая защита растений, создание сортов растений биотехнологическими методами, биотехнология почв и биоудобрения), биотехнологии для животноводства (технологии молекулярной селекции животных и птицы, трансгенные и клонированные животные, биопрепараты для животноводства, кормовой белок, биологические компоненты кормов и премиксов), а также включающая переработку сельскохозяйственных отходов;
6. Пищевая биотехнология, включает производство пищевого белка, ферментных препаратов, пребиотиков, пробиотиков, синбиотиков, функциональных пищевых продуктов (лечебных, профилактических и детских), а также производство пищевых ингредиентов и глубокую переработку пищевого сырья;
7. Лесная биотехнология делится на четыре направления: управление лесонасаждениями, сохранение и воспроизводство лесных генетических ресурсов, создание биотехнологических форм деревьев с заданными признаками и биологические средства защиты леса;
8. Природоохранная (экологическая) биотехнология предполагает биоремедиацию, экологически чистое жиль, создание биологических коллекций и биоресурсных центров;
9. Морская биотехнология фокусируется на создании сети аквабиоцентров, глубокой переработке гидробионтов и продукции аквакультур, производстве специализированного корма для аквакультур.

Данная классификация включает в себя наиболее подробный перечень отраслей, но упомянуты лишь основные подотрасли, стратегически важные. В третьем разделе настоящей работы расширим перечень подотрослей, существующих в российской экономике.

Н.В. Орлова¹ , партнер исследовательской компании Abercade, один из крупнейших экспертов в области биотехнологий, в своих исследованиях разделяет биотехнологии на следующие 5 отраслей:

1. Биофармацевтика
   1. Моноклональные антитела (онкопрепараты);
   2. Модифицированные биопрепараты;
   3. Системы доставки (альтернативы уколам, капельницам и т.д.);
   4. Терапевтические ферменты;
   5. Вакцины;
   6. Диагностика.
2. Агробиотехнологии/ агропищевые биотехнологии (сельское хозяйство и пищевая промышленность вместе)
   1. Агротехнологии;
   2. Биопестициды;
   3. Инсектициды;
   4. Пробиотики вместо антибиотиков;
   5. Добавки к кормам² ;
   6. Вакцины для животных;
   7. Тестсистемы, диагностика.
3. Промышленные биотехнологии
   1. Производство ферментов;
   2. Кормовые добавки;
   3. Биодеграданты;
   4. Полисахариды для большей отдачи пластов;
   5. Биопластики.
4. Биоэнергетика.
5. Химические вещества из возобновляемых источников (renewable chemicals).

Данная классификация менее подробная, чем предыдущая, но, вероятно, она отвечает целям исследовательской компании Abercade. Несмотря на то, что Н.В. Орлова принимала участие в подготовке «Комплексной программы развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года», заметно, что типологии различаются. Кроме того, этот исследователь является членом правления Технологической Платформы «БиоТех2030»³ , однако типология биотехнологий, предложенная данной технологической платформой, также имеет свою специфику. Связана она в первую очередь с тем, что все отрасли биотехнологий в России «поделены» между тремя технологическими платформами: «БиоТех 2030», платформа «Медицина будущего»⁴  и платформа «Биоэнергетика»⁵ . Типология, представленная на Рисунке 1, отражает сферы деятельности только одной из технологических платформ. Третья техплатформа, как ясно из названия, занимается только проблематикой биоэнергетики, а вторая – биофармацевтикой и биомедициной.

Рисунок 1. Типология биотехнологий ТП «БиоТех2030»
Источник: http://xn--2030-93dyu2cwb5a.xn--p1ai/

Типология биотехнологий, предлагаемая компанией «Корпорация биотехнологий»⁶ , заметно отличается от трех указанных выше схем тем, что отсутствует промышленная биотехнология, но появляется химическая промышленность и строительство. С такой разбивкой на отрасли также можно согласиться. Н.В. Орлова среди основных направлений отрасли промышленной биотехнологии выделяет производство ферментов, которое может быть отнесено к химической промышленности, а также к сельскохозяйственной и пищевой биотехнологии; кормовые добавки, которые в чистом виде имеют сельскохозяйственное применение; биодеграданты, применяемые в экологической биотехнологии (не представлена в схеме, см. Рисунок 2); полисахариды для большей отдачи пластов, применяемые при добыче полезных ископаемых (также не учтены в типологии) и биопластики – продукт химической промышленности, применяемые в медицине, сельском хозяйстве, пищевой промышленности и т.д. Отсутствие некоторых подотрослей в классификации связано, видимо,  с тем, что Корпорация сконцентрирована в основном на развитии биотоплива.

Рисунок 2. Типология биотехнологий компании «Корпорация биотехнологий»
Источник: http://www.corpbiotech.ru/files/56/sxema.jpg

1. Классификация биотехнологий по цветам

Существуют другие подходы к типологии биотехнологий, например, основанные на цветах [2]. Идея такой типология зародилась в 2003 г. на американо-европейской встрече по биотехнологиям (US-EC Biotech meeting) и была предложена ученым Ритой Колвел (Dr. R. Colwell), директором Национального американского фонда (Director, US National Foundation): “If we could weave a Flag of Biotechnology, some say, it would feature three colours: red for medical applications, green for agricultural and white for industrial. In fact this flag may accrue even more colours over time as environmental and marine biotech and other applications add their stripes”. Таким образом, было предложено обозначать биотехнологию цветами. Первая классификация состояла всего из трех цветов: красного – биомедицина, зеленого – сельскохозяйственная биотехнология, белого – промышленная биотехнология, поэтому флаг Италии стал считаться также флагом биотехнологий (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Флаг биотехнологий

Постепенно количество цветов увеличивается. Декан биологического факультета МГУ М.П. Кирпичников⁷  выделяет четыре цвета биотехнологий: добавилась синяя – «морская» биотехнология (которую, на наш взгляд, точнее называть биотехнологией аквакультуры, так как она подразумевает использование не только морей, но и других водоемов, в том числе пресных, для ведения хозяйственной деятельности).

Часто в современных российских работах упоминают также желтую биотехнологию – «пищевую» и серую биотехнологию – «экологическую».⁸

Дальнейшее добавление цветов привело к тому, что самая широкая типология биотехнологий, представленная в большом количестве англоязычных научных работ⁹ , содержит десять отраслей, где среди традиционных отраслей появляются следующие: черная (или темная, dark) биотехнология, связанная с военными целями и терроризмом; фиолетовая биотехнология, связанная с патентованием биотехнологических открытий и разработок, а именно со всеми вопросами интеллектуальной собственности; золотая биотехнология, посвященная вопросам биоинформатики и нанобиотехнологиям; коричневая биотехнология, связанная с биотехнологическим решением проблем пустынных и аридных территорий (пространственная и геомикробиология).

Примером описанной выше расширенной типология биотехнологий является типология, опубликованная в одной из статей журнала Electronic Journal of Biotechnology ([3]), (см. Рисунок 4). Стоит обратить особое внимание на серую и белую биотехнологии. Здесь, как и в некоторых других источниках, серая и белая биотехнологии не просто означают экологическую и промышленную биотехнологии соответственно, а делается акцент на том, что белая биотехнология —  это все, что основано на исследованиях генов, а серая – это все биотехнологии, связанные с ферментами и классическими биопроцессами. В этом есть определенная логика, так как многие промышленные биотехнологии дают значительный положительный экологический эффект. Такой подход мог быть обусловлен желанием выделить «чистые» биотехнологические отрасли, а именно более или менее однозначно отнести ту или иную технологию к одному «цвету».

Рисунок 4. Типология Electronic Journal of Biotechnology
Источник: http://www.ejbiotechnology.info/index.php/ejbiotechnology/article/view/1114/1496

Может показаться, что биоэнергетика здесь не представлена, однако следует обратить внимание на зеленую биотехнологию: она содержит на самом деле экологическую биотехнологию в классическом смысле (то, что в российской литературе принято считать «серой» биотехнологией), а также биоэнергетику (которая не имеет цвета в российских источниках и часто «теряется» во многих типологиях).

2. Предлагаемая типология биотехнологий, развивающихся в России

На наш взгляд, типология биотехнологий – достаточно сложная вещь, так как биотехнологическую продукцию можно разделить по принципу «в какой отрасли осуществляется производство» и по принципу «какая отрасль нуждается, использует». Но и здесь не все однозначно, поэтому постараемся в предлагаемой типологии учесть сразу и процесс производства, и процесс использования. Это позволит более выпукло отразить связи между отраслями биотехнологий (играющие важную роль для их взаимного развития) в противоположность приведенным выше типологиям, которые представляют отрасли биотехнологий изолированно, стараются классифицировать их на основе различающихся признаков, не учитывая родство отраслей. Также постараемся раскрыть содержание биотехнологических отраслей более подробно и указать наиболее полный перечень их подотраслей, применительно к ситуации в России.

Построим предлагаемую типологию, основываясь на концепции межотраслевого баланса, а именно представим ее в виде таблицы, где строки содержат биотехнологические отрасли по принципу «где производится», а в столбцах указаны отрасли «где используется» (см. Таблицу 1).
Включим в типологию актуальные и более или менее развитые в России отрасли биотехнологий. Не будем включать черную, коричневую, золотую и фиолетовую отрасли: российские биотехнологии развиты только по 6 из 10 отраслей биоэкономики. Присвоим биоэнергетике зеленый цвет, выделим лесную биотехнологию и также присвоим ей зеленый цвет, а экологическую биотехнологию объединим с биотехнологией по переработке отходов и будем считать ее серой биотехнологией.

В ряде русскоязычных источников ([4; 5]) к биоэнергетике относится получение энергии только с использованием возобновляемых биологических ресурсов и биологических процессов, тогда как в соответствии с «Комплексной программой развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года» в данную отрасль входят также меры, снижающие антропогенное воздействие традиционной энергетики на окружающую среду. По нашему мнению, второй подход (более широкий) предпочтительнее, так как в ближайшей перспективе только биологические источники энергии не смогут полностью заменить традиционные.

Среди отраслей, «производящих» биотехнологии, выделим отдельную отрасль «наука». Многие аспекты биотехнологий сейчас еще имеют только теоретическое значение, но это неотъемлемая и очень важная часть наукоемкого производства. К подобным биотехнологиям, несомненно, относится постоянное пополнение базы прочитанных геномов различных живых организмов, живущих на Земле в настоящее время или обитавших в ранние эпохи, а также создание банка биологических образцов и биологических коллекций.

Таким образом, еще раз отметим, что в практических целях технологические платформы и компании создают классификацию биотехнологий, отвечающую целям работы. Такие классификации не отличаются полнотой и подробностью, что в данном случае является не «минусом», а обоснованной необходимостью. Наиболее широкая и классически принятая классификация биотехнологий – это разделение отраслей по цветам. В данной работе также предложена типология биотехнологий, развивающихся в России, целью которой было отразить связи между отраслями.

Таблица 1. Предлагаемая типология биотехнологий в России

___________________