​В Новосибирске завершились финалы школьного трека Олимпиады Национальной технологической инициативы, включающие командные соревнования по трем направлениям: «Наносистемы и наноинженерия», «Инженерные биологические системы: геномное редактирование» и «Нейротехнологии». Финалисты овладели новыми практиками и получили колоссальный опыт в разных областях наук; задачи, стоящие перед участниками, выходили далеко за рамки школьной программы.

Олимпиада Национальной технологической инициативы — первая российская командная инженерная олимпиада для школьников и студентов. Она проводится с 2015 года Кружковым движением НТИ, Агентством стратегических инициатив (АСИ) и Российской венчурной компанией (РВК) в партнерстве с крупнейшими российскими университетами и ведущими технологическими компаниями. 

В этом году финалистами школьного трека ОНТИ стали более тысячи учащихся 8—11 классов. Участники проходили несколько отборочных туров в течение 3,5 месяцев и приобрели навыки и знания, необходимые для успешного преодоления дальнейших этапов. В этом году финалы по 19 различным направлениям (профилям) проводятся в Москве, Санкт-Петербурге, Владивостоке, Новосибирске, Иркутске, Томске и других городах России.

 

«Наносистемы и наноинженерия»

Финалы ОНТИ по профилю «Наносистемы и наноинженерия» проводились параллельно в Москве и Новосибирске. Все материалы профиля были разработаны при поддержке и непосредственном участии ФИОП «Роснано» — компании, реализующей государственную политику по развитию наноиндустрии.

Направление «Наносистемы и наноинженерия» 

   Направление «Наносистемы и наноинженерия»

 

Перед школьниками стояла серьезная задача: создать фотонное светоизлучающее устройство на основе полупроводниковых квантовых точек. На протяжении трех дней ребята синтезировали зеленые, синие и красные квантовые точки и изготавливали на их основе RGB-матрицы.

«Синтез квантовых точек — это абсолютно не школьная программа. Разработчики хотели дать ребятам знания о перспективной технологии будущего, — прокомментировал организатор площадки профиля «Нанотехнологии» в Новосибирском государственном университете, научный сотрудник Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН кандидат биологических наук Сергей Евгеньевич Седых. — Перед ребятами стояла вполне решаемая задача, поскольку речь идет о самых простых квантовых точках, которые относительно легко можно синтезировать из доступных реактивов. Нужно смешать две соли в растворителе и нагреть. В результате реакции получается жидкость с желтоватым оттенком. После ее центрифугирования образуется осадок квантовых точек. При подсветке синим лазером они испускают зеленый свет. Далее из зеленых точек по похожей методике синтезируются точки красного и синего цвета». 

В разгар олимпиады лабораторию, в которой кипела практическая работа, посетил лауреат Нобелевской премии по физике 2014 года, профессор Нагойского университета и университета Мэйдзё, почетный профессор НГУ Хироси Амано. Ученый не скрыл своего восхищения результатами, полученными финалистами ОНТИ: «Впервые вижу, что ученики старших классов синтезируют квантовые точки. Это непросто. В Японии даже студенты зачастую не могут этого сделать». 

Профессор Амано отметил, что квантовые технологии — очень важное направление в современной науке, и удивительно, что сейчас подрастающее поколение имеет возможность прикоснуться к ним.

«У нас есть глобальная научная программа, которая позволяет наиболее талантливым ученикам старших классов съездить в зарубежные страны в хорошие научные центры. И я думаю, что стоит объединить нашу программу с возможностями Новосибирска, чтобы еще более активно обмениваться как студентами, так и школьниками», — добавил Нобелевский лауреат.

«Ребятам очень повезло, прежде всего — с темой, которая сейчас находится на острие науки. Буду рада, если кто-то из них свяжет свою жизнь с этим направлением», — сказала организатор профиля, аспирантка МГУ, сотрудница компании «STEM-игры» Наталья Ходыкина. Она отметила, что командная работа на результат в максимально сжатые сроки и трезвая оценка своих сил и времени — очень полезный опыт для старшеклассников. 

Бренд-амбассадор ОНТИ, победитель командного этапа прошлого года Юрий Алёхин из Санкт-Петербурга признался, что у ребят далеко не всё получалось с первого раза: «Вчера мы синтезировали просто умопомрачительные квантовые точки, а сегодня у нас совсем не получились синие. Порой возникала необходимость что-то переделывать, чтобы нагнать расписание прошлых дней. Было трудно сосредоточиться, приходилось постоянно переключаться с одной задачи на другую».

Что полезного дала олимпиада? «Прежде всего — опыт работы, особенно с такими химическими реактивами, которые по определению не достать в школе. Да и вообще, всегда интересно создавать что-то новое. То, чего нельзя получить в обычной повседневной практике», — сказал Юрий.

 

«ИБС: геномное редактирование»

Финалисты профиля — биохимики и биоинформатики — смогли познакомиться на практике с современными технологиями геномного редактирования CRISPR/Cas9 и секвенирования, которые сегодня широко используются в научных лабораториях. Участники самостоятельно выполнили все этапы работ, необходимые для описания результата направленного редактирования ДНК клеток человека.

 

Направление «Инженерные биологические системы: геномное редактирование» 

   Направление «Инженерные биологические системы: геномное редактирование»

«Сама задача для площадки нашего профиля была взята из реальной научной работы современной лаборатории. Ребята на олимпиаде выполняли те же этапы, что и научные сотрудники, изучающие результаты редактирования вновь созданных клеточных линий. Это технологии, которые актуальны не только сегодня, но и будут востребованы ближайшие несколько лет во всём мире», — рассказал разработчик профиля, заведующий лабораторией геномного редактирования ИХБФМ СО РАН кандидат химических наук Григорий Александрович Степанов.

Биохимики в первый день выделяли ДНК, измеряли ее концентрацию на спектрофотометре, во второй — ставили полимеразную цепную реакцию с этой ДНК, получали ПЦР-продукт и анализировали его в геле. В третий — выделяли ДНК из полученной реакционной смеси и определяли ее концентрацию. Затем участникам были предоставлены результаты секвенирования анализируемых областей генома клеток человека. В заключительный день ребята при помощи биоинформатических инструментов анализировали секвенограмму и пытались понять, какая мутация произошла в результате действия инструментов редактирования генома на выделенной ДНК. 

Биоинформатики учились работать с последовательностью ДНК на компьютере. Ребята анализировали результаты секвенирования целевого гена с помощью программы Mega. «Нам дали готовые данные секвенирования, мы уже нашли название гена и пытаемся понять, какие мутации несут аллели полученной клеточной линии», — прокомментировали участники свое задание в заключительный день финала.

Старшекласснице из Новосибирска Алине Джаго наиболее интересной показалась работа в лаборатории. «Мы проводили полимеразную цепную реакцию с целью увеличения количества ДНК, а также электрофорез. Мне очень нравится работать с ДНК, с пробирками. В дальнейшем я хочу связать свою жизнь с медициной», — поделилась Алина.

«Стоит отметить, что для реализации подготовительных этапов и проведения самого финала профиля на двух площадках в НГУ и МФТИ использовали реагенты, которые были предоставлены местными партнерами — биотехнологическими компаниями "Биолабмикс", "Сибэнзим", "МБС — детям". Важно понимать, что научные исследования с применением геномного редактирования возможно реализовывать в России. Для этого есть не только научная, но и формируется реагентная база», — добавил Григорий Степанов.

В программу были включены и творческие задания. Биохимикам дали возможность пофантазировать на тему того, как отредактировать геном реально существующего организма, чтобы получить подобие вымышленного персонажа — Человека-паука, Халка, морячка Папая, вампиров, смурфиков и других. «К примеру, чтобы сделать из женщины Русалочку, необходимо изменить структуру позвоночника, чтобы вместо нижней конечности получился хвост, как у рыбы. Ребята должны были определить, в какие именно области генов надо вносить мутации», — рассказал разработчик и организатор профиля Сергей Седых.

У биоинформатиков была более сложная, но очень интересная задача: построить филогенетическое дерево по секвенограммам двух генов норовирусов (РНК-содержащие микробы, вызывающие заболевания желудочно-кишечного тракта. — Прим. ред.). «Иными словами, нужно было определить, какой вирус от какого произошел, насколько они друг другу "родственники"», — прокомментировал автор задачи, научный сотрудник ИХБФМ СО РАН Артём Тикунов.

«Творческими эти задания называются потому, что не имеют однозначного правильного ответа. Здесь возможны разные варианты решений, — пояснил Сергей Седых. — Нам был интересен скорее ход мыслей, степень вникания в проблематику, а не научная работа как таковая». 

Он добавил, что творческое задание было предусмотрено не только на новосибирской площадке. Ребята получили за него не баллы в командный тур, а отдельные призы от партнера профиля олимпиады — биотехнологической компании BIOCAD. «Мы очень хотели, чтобы биоинформатики выполнили эту сложную задачу, потому что они три дня к ней готовились. Не оценить их старания было бы неправильно», — подчеркнул Сергей Седых.

В промежутке между экспериментами научные сотрудники ИХБФМ СО РАН доктор биологических наук Дмитрий Олегович Жарков и аспирант Иван Вохтанцев познакомили ребят с инструментами редактирования генома, Григорий Степанов рассказал о реализации научного проекта с применением технологии геномного редактирования в научно-технологической компании «Биолабмикс». Вечером на базе детского оздоровительно-образовательного лагеря имени Олега Кошевого школьники слушали научно-популярные лекции молодых ученых: Даниила Гладких, Татьяны Кургиной и Дарьи Петровой из ИХБФМ СО РАН и Татьяны Шнайдер из ФИЦ ИЦиГ СО РАН

На закрытии финала в Академпарке участников поприветствовал научный руководитель ИХБФМ СО РАН и профиля «ИБС: геномное редактирование» академик Валентин Викторович Власов и рассказал об актуальности изучения системы редактирования генома. Академик Власов отметил лидирующее положение НГУ в подготовке специалистов по молекулярной биологии и генетике в России и призвал участников финала продолжить заниматься научными исследованиями в области биотехнологий.

 

«Нейротехнологии»

Финалы по профилю «Нейротехнологии» одновременно с Новосибирском проводились в Москве, Великом Новгороде и Владивостоке. Участники исследовали и реализовывали систему мониторинга психофизиологического состояния водителя грузового автомобиля. Раннее выявление сонливости и потери внимания водителем — задача, над которой в настоящее время работают многие лидеры автомобильной отрасли. Она крайне важна для обеспечения безопасности всех участников дорожного движения. 

 

Направление «Нейротехнологии» 

 

«Речь идет о создании рабочего прототипа устройства, которое следит за состоянием водителя, и издает громкий пронзительный сигнал, если тот вдруг заснет. Также ребята учились распознавать разные биологические сигналы и реакции человека с помощью "компьютерного зрения"», — рассказал организатор площадки профиля «Нейротехнологии» в НГУ, научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН, заведующий лабораторией ФИТ НГУ «Инжевика» кандидат биологических наук Иван Андреевич Поликарпов. 

В распоряжении финалистов был набор-конструктор «Юный нейромоделист», веб-камера и комплектующие для создания системы сбора данных, а также необходимое программное обеспечение. Ребята разрабатывали систему сбора данных, осуществляли их обработку, а также выполняли физиологическую интерпретацию полученных данных. 

В заключительный день финала ОНТИ на столах многих команд лежали приборы, представляющие собой проводки с датчиками. С их помощью ребята могли проанализировать свое состояние в реальном времени: с помощью компьютерной программы определить электрокардиограмму, электроэнцефалограмму, кожно-гальваническую реакцию.

«За три дня мы узнали о разработках, которые контролируют состояние водителя за рулем, и сами поучаствовали в написании программ для таких систем», — рассказала участница из Новосибирска Владислава Мортишова.

Можно ли использовать эти приборы в реальных условиях? Ричард Кауров из Иннополиса (Республика Татарстан) утверждает, что в принципе да, если доработать программный код, отвечающий за работу датчиков. «Наши датчики очень чувствительны к движению. Даже малейший взмах руки будет создавать помехи, поэтому при снятии ЭКГ нельзя будет достоверно определить частоту сердечных сокращений. Если разработать более точные датчики, то, подключив к анализирующей системе (компьютеру), можно будет использовать их достаточно эффективно», — сказал участник.

Организатор площадки профиля «Нейротехнологии» от компании-разработчика BiTronics Lab (Москва) Вячеслав Индерякин отметил: «Перед финалистами стояло несколько задач, которые они могли решать в произвольном порядке. Все задачи были комплексными. Уверен, что благодаря их решению навыки в программировании у ребят существенно возросли», — сказал эксперт.

Организатор площадки профиля «Нейротехнологии» от лаборатории ФИТ НГУ «Инжевика» Дарья Соседкина подчеркнула важность совместной работы: «Во время отборочных этапов, даже командных, участники сотрудничали в основном удаленно. А встретиться лично, пообщаться, поработать вместе ребята смогли только в финале».

В перерывах между заданиями для детей были организованы встречи-лекции. Разработчик профиля «Нейротехнологии», заведующий лабораторией прикладных кибернетических систем МФТИ, директор компании BiTronics Lab, автор набора-конструктора «Юный нейромоделист» Тимур Бергалиев рассказал про задачи, которые стоят в настоящее время перед разработчиками нейроинтерфейсов. Заместитель директора по научной и лечебной работе Научно-исследовательского института физиологии и фундаментальной медицины доктор медицинских наук Константин Васильевич Даниленко поведал ребятам о современных методах стимуляции головного мозга для терапии различных заболеваний, а также про правильную диагностику психических расстройств.

Подведение итогов профиля «Нанотехнологии» состоялось 15 марта, профилей «ИБС: геномное редактирование» и «Нейротехнологии» — 22 марта. Суперфинал пройдет в Москве с 10 по 22 июля, в нем должны принять участие 120 человек. Победители и призеры Олимпиады НТИ смогут поступить в вузы-организаторы без экзаменов или получить дополнительные баллы при поступлении.

Несколько школ Новосибирска уже несколько лет являются лидерами по числу зарегистрированных участников, победителей и призеров Олимпиады НТИ, распределенный финал этого года не стал исключением. Призером профиля «Нанотехнологии» стал ученик СУНЦ НГУ Егор Ан. Лучшая команда профиля «Геномное редактирование» на площадке НГУ — «Тимидинки» из лицея № 22 Новосибирска, призеры олимпиады — участницы этой команды Ксения Борисова, Маргарита Сулима и Полина Карицкая. Лучшая команда профиля «Нейротехнологии» — «Электромиограмма», участники которой, новосибирцы Илья Прищепа, Тимур Шарафутдинов, Алиса Киркинская, также стали победителями олимпиады.

 

Юлия Клюшникова

Фото автора

Источники

Олимпиада НТИ: наука "по-взрослому"
Наука в Сибири (sbras.info), 26/03/2019
В НГУ прошли финальные этапы олимпиады НТИ по нейротехнологиям и геномному редактированию
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 26/03/2019
Новосибирские школьники отличились в финалах Олимпиады НТИ
Новосибирская открытая образовательная сеть (edu54.ru), 28/03/2019

Похожие новости

  • 26/06/2016

    Форум «Биомедицина-2016»

    С 26 июня по 1 июля в Новосибирске проходит форум «Биом​едицина-2016». ​В настоящее время биомедицинская наука преодолевает порог нового синтеза знаний, который ведет к формированию медицины нового поколения.
    5072
  • 02/08/2017

    Студенты НГУ сыграли в научно-деловую игру с бизнесменами и учеными

    ​В НГУ прошла научно-деловая игра «Стартап-Биотех», направленная на интеграцию предпринимательства в образовательный процесс.В игре приняли участие около 40 человек — студенты, аспиранты, сотрудники научных лабораторий и высокотехнологичного бизнеса.
    1294
  • 04/10/2018

    Ночь научных историй пройдёт в Новосибирске

    За один вечер в новосибирском Академгородке прочтут 15 научно-популярных лекций и дадут ответы на вопросы участников.  Ночь научных историй пройдёт в воскресенье, 7 октября. Каждая лекция будет длиться по 30 минут, далее 15 минут уделят на вопросы-ответы, и 15 минут на перерыв, в течение которого можно будет перейти на другую площадку.
    1425
  • 14/02/2019

    Как прошла «Открытая лабораторная» в Новосибирской области

    ​Акция «Открытая лабораторная» в 2019 году посвящена объявленному ООН Году периодической таблицы Менделеева и приурочена к празднованию Дня российской науки. 9 и 10 февраля она прошла в Новосибирской области на 13 площадках.
    719
  • 19/11/2017

    Наука будущего: какими разработками гордятся молодые новосибирские учёные?

    ​Домики в сеточку Здания из сетчатых конструкций с закруглёнными ломаными формами — «последний писк» мировой архитектуры. В России их впервые стал строить создатель Шаболовской башни инженер Шухов, а самый известный пример под Новосибирском — здание Биотехнопарка в Кольцово.
    1508
  • 17/09/2018

    Новосибирские ученые улучшили метод анализа белков

    Группа ученых из Новосибирского госуниверситета совместно с коллегами из Института цитологии и генетики СО РАН и Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН дополнила рентгеноструктурный анализ эволюционной информацией, чтобы лучше понять, как работают белки.
    728
  • 23/11/2016

    В новосибирском Академгородке пройдет Международный конгресс по нейровизуализации

    ​24-26 ноября в Академгородке пройдёт Международный конгресс по клинической и трансляционной нейровизуализации с элементами молодёжной научной школы. Учёные из разных областей наук — медицина, биология, химия, физика, математика — соберутся в Новосибирске, чтобы обсудить вопросы строения и функционирования головного мозга, проблемы возникновения, течения и прогноза заболеваний этого органа, и их решение с помощью методов нейровизуализации.
    2770
  • 08/07/2017

    Новосибирские ученые предложили новый подход к лечению гипертонии

    ​Ученые Новосибирского национального исследовательского государственного университета совместно с коллегами из институтов СО РАН (Институт химической биологии и фундаментальной медицины, Институт цитологии и генетики, Институт катализа) смогли понизить давление у крыс с артериальной гипертонией (с хронически повышенным артериальным давлением) с помощью метода генной терапии.
    2024
  • 13/09/2019

    Российские ученые раскрыли причину вспышек размножения насекомых-вредителей в лесах Сибири

    Группе российских ученых, среди которых представители БФУ имени Канта Юрий Илинский и Илья Мазунин, удалось выяснить некоторые ранее неизвестные, но вместе с тем крайне важные подробности жизнедеятельности одного из самых опасных лесных вредителей - непарного шелкопряда ( лат.
    491
  • 19/01/2017

    Самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за 2016 год по версии НГС

    Хомяки-математики, яд для лечения сердца, спасение от энцефалита и таяние льдов Гренландии — НГС.НОВОСТИ изучили самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за последний год.  Новосибирцы гордятся Академгородком и славой научного центра Сибири, которую город получил благодаря институтам СО РАН и работающим в них ученым.
    2689