• Создание и использование биобанка для комплексного биомедицинского исследования основ здоровья и долголетия человека (руководитель –профессор Ю.О. Чернов)
• Алгоритмическая биоинформатика (руководитель – профессор П.А. Певзнер)
• Трансгенные модели заболеваний человека на экспериментальных животных (руководитель – профессор Р.Р. Гайнетдинов)
• Молекулярный дизайн и синтез новых биологически активных соединений для разработки инновационных лекарственных препаратов (руководитель - профессор М. Ю. Красавин)
• Биодеградируемые наноконструкции для фармакологии: создание биомиметических систем доставки лекарств и блокирования патогенов» (руководитель – профессор Т. Б. Тенникова)

Реализация направлений программы позволяет создать уникальный центр междисциплинарных трансляционных исследований, в котором каждое из направлений, развиваясь в соответствии с логикой конкретной науки, естественным образом взаимодействует с другими направлениями, дополняя и усиливая результаты, полученные в других частях общего проекта. В результате реализации программы в СПбГУ образуется уникальный научный консорциум (который в будущем будет расширен), объединяющий медиков-клиницистов, математиков, исследователей в области естественных и социо-гуманитарных наук, которые генерируют фундаментальные знания, служащие основой для решения практических проблем биомедицины – создания новых биоактивных молекул, средств доставки лекарственных препаратов, методов и технологий диагностики, - в рамках трансляционных прикладных исследований.

• Синаптическая холинэстераза как мишень для новых лекарственных препаратов, предназначенных для лечения заболеваний центральной и периферической нервной системы (руководитель – Никольский Е.Е.)
• Создание отечественных нейро- и гепатопротекторов на основе молекулярно-фармакологического анализа «структура-активность» и изучения механизмов действия новых производных пиримидина и лекарственного средства Ксимедон (руководитель – Резник В.С.)
• Создание новых классов антимикробных агентов (руководитель – Катаев В.Е.)

Реализация программы позволит создать в Казани международный междисциплинарный Центр компетенций по приоритетному направлению "Науки о жизни", в котором будут функционировать три блока, представленные специалистами в области: нейрофизиологии и медицины; биохимии, молекулярной биологии, энзимологии и молекулярного моделирования, синтетической химии и физико-химических методов исследования. Результатом реализации программы станет создание наукоемких разработок мирового уровня в области нейрохимии и фармакологии, включая получение как импортозамещающих, так и отечественных инновационных лекарственных препаратов.

• Исследование сложных молекулярных систем и механизмов химических реакций с помощью комплекса современных физико-химических методов (руководитель - Анаников В.П.)
• Стерео- и энантиоселективный синтез новых азот-кислородных систем – доноров оксида азота и полупродуктов для получения нейромедиаторов и ингибиторов ферментов (руководитель - Злотин С.Г.)
• Биоорганические молекулярные системы для решения приоритетных задач медицины а также биологического и экологического мониторинга (руководитель - Генинг М.Л.)
• Новые органо-неорганические гибридные молекулярные системы и высокоорганизованные материалы для применения в катализе, охране окружающей среды, энергетике (руководитель - Кучеров А.В.)

Реализация программы позволит создать не имеющий сегодня аналогов в мире Междисциплинарный центр по изучению органических и гибридных молекулярных систем. Разработанные инновационные материалы и технологии будут переданы в реальный сектор развития экономики, что обеспечит решение актуальных задач импортозамещения, национальной безопасности и устойчивого развития. Принципиальное значение будет иметь разработка активных субстанций для инновационных лекарственных препаратов для профилактики и лечения социально значимых заболеваний. Формирование уникального комплекса приборов даст существенное конкурентное преимущество для отечественных исследователей. Созданный комплекс предполагается активно использовать в рамках ЦКП в масштабах страны.

• Развитие древнейших культур и формирование человека современного вида в Северной и Центральной Азии (руководитель – Шуньков М.В.)
• Формирование и трансформация традиционных культур народов Сибири в рамках Российского государства (генетическая, историко-демографическая, социокультурная специфика) (руководитель – Бауло А.В.)
• Междисциплинарные исследования этнокультурных процессов на территории Азиатского континента (эпоха палеометалла – средневековье) (руководитель – Молодин В.И.)

Реализация программы позволит рассмотреть и проанализировать культурную и антропологическую динамику на территории значительных географических регионов Северной и Центральной Азии; сравнить особенности и хронологию ключевых событий в рамках среднего плейстоцена – раннего голоцена; разработать цементирующую концепцию, позволяющую группировать частные результаты изучения культурно-археологического разнообразия этих регионов и антропологического состава населения в единую систему факторов, определяющих направление миграций и векторы взаимодействия популяций человека; существенно расширить научные контакты и спектр международного сотрудничества института.

• Современные технологии и технические средства контроля за состоянием морских экосистем и морскими биологическими ресурсами (руководитель – Кульчин Ю.Н.)
• Современные технологии учета морских биологических ресурсов и мониторинга природных популяций особо ценных промысловых гидробионтов (руководитель – Адрианов А.В.)
• Разработка инновационных лекарственных препаратов и функциональных пищевых продуктов (руководитель – Хотимченко Ю.С.)
• Современные технологии воспроизводства и безотходной переработки морских биологических ресурсов (руководитель – Долматов И.Ю.)
• Современные технологии контроля различных типов антропогенного загрязнения водной среды и оценки их влияния на морские биологические ресурсы (руководитель – Авраменко В.А.)

Реализация программы позволит создать систему современных технических средств и технологий, направленных на сохранение продукционного потенциала и рациональное использование морских биологических ресурсов дальневосточных морей РФ. Сотрудничество с Дальневосточным отделением Российской академии наук, в ходе выполнения проекта, поможет усилить уже сложившуюся интеграцию ДВФУ и академических институтов и будет способствовать созданию новых долгосрочных проектов развития фундаментальных и прикладных научных исследований, наращивать эффективность научных работ. Полученные результаты улучшат снабжение населения продуктами питания и лекарственными средствами на основе морского биологического сырья, а также будут способствовать социально-экономическому развитию прибрежных регионов Дальнего Востока России и дальнейшей интеграции РФ в АТР.

• Теплофизика экстремальных состояний вещества в новой энергетике (руководитель – Петров О.Ф.)
• Новые энергетические технологии с использованием альтернативных источников и накопителей энергии (руководитель – Школьников Е.И.)
• Теплофизика, технологии и безопасность новой энергетики (руководитель – Канель Г.И.)
• Вычислительные и информационные технологии в задачах новой энергетики (руководитель – Стегайлов В.В.)
• Высокотемпературная теплофизика, физика низкотемпературной плазмы и технологий на их основе (руководитель – Сон Э.Е.)

Реализация программы приведет к формированию научного задела и обоснованию новых принципов создания инновационной научно-технической базы, необходимой для перевода энергетики Российской Федерации на качественно новый уровень. Предполагается создание современной экспериментальной базы энерготехнологического профиля для натурных испытаний и демонстрации разработанных технологий, устройств и материалов мирового уровня, а также для подготовки кадров в области новой энергетики. Решение и практическое воплощение комплекса задач программы обеспечит формирование научно-технического задела для развития распределенных энергосистем, включая энергосистемы Дальнего Востока, Арктической зоны, Северного Кавказа, Крыма и др., стимулирование роста местной промышленности, включая малый и средний бизнес, а также создание дополнительных рабочих мест в данной отрасли. В рамках программы предполагается также создание интегрированной информационно-вычислительной инфраструктуры для генерации и распространения в сети Интернет фактографических данных по теплофизическим свойствам веществ и материалов.

• Биологическая информация (руководитель – Троицкий А.В.)
• Животные (руководитель – Калякин М.В.)
• Растения (руководитель – Серегин А.П.)
• Микроорганизмы и грибы (руководитель – Соловченко А.Е.)
• Биоматериал человека (руководитель – Стамбольский Д.В.)

Реализация программы позволит создать многофункциональное сетевое хранилище биологического материала. Планируется работа с материалом всех возможных типов — от отдельных биологических молекул до целых живых организмов. Создание депозитария позволит сохранить биоразнообразие нашей планеты и создать новые способы полезного использования биологического материала. Проект предполагает разработку алгоритмов анализа информационных процессов в живых системах для получения, депонирования и обработки различных типов биологических данных. Программа проекта делится на пять направлений по типам биологического материала и/или данных, с которыми необходимо будет работать: животные, растения, микроорганизмы и грибы, биоматериал человека, биологическая информация.

• Климат Мирового океана, его изменения и роль океана в климатической изменчивости Земли (руководитель – Гулев С.К.)
• Взаимодествие физических, биологических и геологических процессов в береговой зоне, прибрежных акваториях и внутренних морях (руководитель – Завьялов П.О.)
• Экосистемы стратегически важных для Российской Федерации морских регионов (руководитель – Флинт М.В.)
• Катастрофы в Мировом океане (руководитель – Лобковский Л.И.)
• Взаимодействие геосфер и минеральные ресурсы Мирового океана (руководитель – Лисицын А.П.)

Результаты реализации программы станут основой для формирования стратегии эффективного и безопасного освоения океана и будут использованы для решения задач, поставленных в Морской доктрине Российской Федерации. Полученные данные в области динамики океанского климата позволят существенно улучшить модели прогноза погоды и климата. Новые достижения в области динамики экосистем позволят обеспечить оптимальную стратегию в области использования биологических ресурсов океана. Единый методологический подход к исследованию механизмов возникновения катастрофических явлений в океане позволит впервые построить прогностические оценки практически для всех видов природных катастроф, включая экстремальные ветро-волновые условия, штормовые нагоны и экстремальные подъемы уровня, землетрясения и цунами. Наконец, комплексное описание процессов в прибрежных областях, береговой зоне и внутренних морях позволит впервые построить модели взаимодействия суша-море и прогностические оценки динамики береговых зон морей России.

• Поиск очень массивных звезд и черных дыр промежуточных масс (руководитель – Фабрика С.Н.)
• Экзопланеты (руководитель – Валявин Г.Г.)
• Магнитометрия звезд (руководитель – Романюк И.И.)

Реализация программы позволит обновить существующий список открытых экзопланет и экзопланет в зонах обитаемости. Учеными будет проведен отбор из уже существующих и вновь открытых планетных систем, на которых с наибольшей вероятностью может быть обнаружена жизнь подобная земной. В рамках проекта будет обновлена инструментальная база для cпектроскопических исследований в крупнейшей российской обсерватории САО РАН, создан наиболее полный каталог магнитных полей звезд северного неба. По этому каталогу будет построена карта пространственного распределения магнитных звезд в нашей части Галактики и впервые протестировано наличие связи магнетизма звезд со структурой Галактики.

• Наука о данных и предсказательное моделирование (руководитель – Вьюгин В.В.)
• Анализ данных в геномике (руководитель – Базыкин Г.А.)
• Беспроводные сети нового поколения для Интернета людей и вещей (руководитель – Ляхов А.И.)
• Фундаментальные проблемы разработки интеллектуальных автономных систем (руководитель – Николаев Д.П.)
• Фундаментальные математические и физические модели больших систем (руководитель – Кричевер И.М.)

По итогам реализации программы Институт проблем передачи информации будет представлять собой современный мультидисциплинарный центр международного уровня, в котором на базе математических и физических подразделений будут осуществляться исследования в области наук о жизни (в первую очередь связанных с биоинформатикой), телекоммуникационных технологий, фундаментальных основ построения интеллектуальных автономных систем, в том числе, беспилотных. На основе существующего в настоящее время сектора Data Science будет создано специальное подразделение института, разрабатывающее универсальные методы интеллектуального анализа данных и оптимизации для их использования в медицине, биологии, аэрокосмической промышленности и других высокотехнологических областях индустрии. Результатом выполнения программы будут не только теоретические исследования в перечисленных выше областях, но и создание новых дочерних предприятий, а, следовательно, и новых рабочих мест в наукоемких отраслях промышленности.

• Мастер-регуляторные белки и гены развития и канцерогенеза на примере поджелудочной железы (руководитель – Свердлов Е.Д.)
• Рецепторные и сигнальные белки. Анализ структуры и функции (руководитель – Петренко А.Г.)
• Пептидомика. Пептидные факторы системы врожденного иммунитета (руководитель – Овчинникова Т.В.)
• Белки биокаталитических систем (руководитель – Пономаренко Н.А.)
• Белок и гликан-опосредованные клеточные взаимодействия в динамических условиях (руководитель – Бовин Н.В.)

Реализация программы позволит создавать наукоёмкую продукцию, в частности, технологии создания лекарственных средств нового поколения, крайне востребованные системой здравоохранения, биотехнологической, биомедицинской и биофармацевтической отраслями экономики и обществом в целом. Структурно-функциональное изучение протеаз (ферментов), связанных с развитием инфекционных и социально-значимых заболеваний, в частности, ВИЧ-протеазы, потенциально значимой в развитии лейшманиоза и чумы, протеазы Сибирской язвы позволит разработать принципиально новые подходы к созданию эффективных терапевтических агентов для борьбы с возбудителями тяжелых инфекционных заболеваний. Предлагаемые в рамках программы исследования позволят не только получить принципиально новую информацию о структуре и функциональной роли целого ряда важнейших белково-пептидных систем, но сформируют в ИБХ РАН существенные элементы новой инфраструктуры, в частности, возможностей для получения и анализа генетически измененных экспериментальных животных.

• Молекулярные методы многопараметрического анализа белковых и ДНК-маркеров социально значимых заболеваний (руководитель – Заседателев А.С.)
• Создание прототипов препаратов, направленных на компоненты клетки-хозяина, для лечения социально значимых инфекционных заболеваний (руководитель – Кочетков С.Н.)
• Мишени для биотерапии рака (руководитель – Чумаков П.М.)
• Фундаментальные механизмы поддержания здоровья и долголетия (руководитель – Евгеньев М.Б.)
• Цитокины - ключ к пониманию механизмов и терапии заболеваний (руководитель – Недоспасов С.А.)

Решение научных проблем, исследованию которых посвящена Программа, окажет ускоряющее воздействие на развитие организации, укрепление ее кадрового потенциала, создание наукоемкой продукции, востребованной экономикой и обществом. Для реализации Программы и проведения молекулярно-биологических и биомедицинских исследований, направленных на решение важнейших задач в области онкологии, иммунологии, увеличения продолжительности и качества жизни, а также создания новых лекарственных и диагностических средств для лечения социально значимых заболеваний, будет осуществлен комплекс мероприятий по усилению и развитию научного потенциала Института. В ходе решения задач Программы коллектив Института существенно разовьет технологию диагностических систем на основе олигонуклеотидных и белковых гидрогелевых биочипов, аналогов которым в настоящее время в мире нет. Это обеспечит создание наукоемкой продукции с высоким экспортным потенциалом.

• Эффекторные программы клеточного старения (руководитель – Поспелов В.А.)
• Стволовые клетки - основа клеточных технологий (руководитель – Никольский Н.Н.)
• Трансформированные и раковые стволовые клетки как мишени для противоопухолевых средств (руководитель – Маргулис Б.А.)

Реализация программы позволит создать прочную фундаментальную базу для исследования свойств стволовых клеток, используемых для трансплантации, позволяющую проводить всесторонний анализ возможных рисков и стабильности функционирования трансплантируемых органов и тканей. Одновременная организация серийного сертифицированного производства клеточных продуктов для целей трансплантации сможет обеспечить широкое клиническое применение уже разработанных продуктов и проводить клинические испытания вновь созданных клеточных продуктов (на основе стволовых клеток эндометрия и др.) Практическое использование разработанных продуктов позволит уже в ходе выполнения проекта спасать человеческие жизни в ситуациях критических и сверхкритических, и в перспективе - регенерировать ткани и органы в случаях, когда используемые стандартные методы лечения неэффективны.

• Биоинженерия (руководитель – Долгов С.В.)
• Биотехнология (руководитель – Митрофанова И.В.)
• Генофонд плодовых культур (руководитель – Смыков А.В.)
• Генофонд декоративных и ароматических культур (руководитель – Плугатарь Ю.В.)

Реализации программы позволит обеспечить сохранность и расширение генофонда южных плодовых (20%), цветочно-декоративных (25%) и ароматических (до 40%) культур, существенно модернизировать и обновить приборную базу для изучения биологии и экологии растений, биотехнологических и биоинженерных исследований; создать условия для расширения отечественной питомниководческой базы с использованием методов биотехнологии и импортзамещения посадочного материала цветочно-декоративных, плодовых и ароматических культур на юге России. В перспективе возможным является создание исследовательского парка с центром коллективного пользования научного оборудования и элементами научного парка, направленного на развитие не только Крыма, но и южного региона России.

• Технологии пучков заряженных частиц для фундаментальных и прикладных применений (руководитель – Левичев Е.Б.)
• Развитие и использование источников электромагнитного излучения на базе релятивистских электронных пучков (руководитель – Винокуров Н.А.)
• Развитие фундаментальных основ и технологий термоядерной энергетики будущего (руководитель – Иванов А.А.)
• Развитие калориметрических методов и разработка на их основе новых детекторов для фундаментальных исследований, медицины, систем безопасности и других высокотехнологичных применений (руководитель – Тихонов Ю.А.)

Реализация программы обеспечит создание нового поколения крупных научных установок класса мега-сайенс – нового ускорительного комплекса со встречными электрон-позитронными пучками, специализированного источника синхротронного излучения, новой установки для исследования физики высокотемпературной плазмы – газодинамической многопробочной ловушки (ГДМЛ). Результаты, которые могут быть получены на этих установках, смогут определять уровень и вектор развития мировой науки в ближайшие десятилетия. Ожидается, что произойдет существенное продвижение в понимание процессов динамики взаимодействия потоков плазмы с веществом, которые могут иметь решающее значение в выборе конструкции термоядерных реакторов будущего и откроют перспективы новой энергетики.