Городской округ Серпухов, г. Пущино

В Пущино над новыми исследованиями работают учёные лаборатории микробиологической трансформации органических соединений Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН. Сейчас они создают стероидные препараты из фитостеринов. Это вещества, которыми богаты отходы целлюлозно-бумажных комбинатов и пищевых производств. 

В преддверии Дня науки продвигается важное исследование. Оно поможет использовать бактерии, питающиеся отходами, для создания лекарств на базе стероидов. 

Стероиды — основной действующий компонент более трёхсот различных фармацевтических препаратов. Многие из них входят в списки жизненно необходимых. Рынок стероидов сегодня уступает лишь рынку антибиотиков. Но всё равно разработки этой сферы приносят огромные средства. Один из проектов лаборатории уже поддержали грантом Российского научного фонда в рамках президентской программы развития генетических технологий.

Один из инструментов учёных — установка управляемого культивирования. Она помогает ещё в лаборатории определить, будут ли бактерии эффективны на производстве.

Создавать стероиды напрямую из фитостеринов без сложного многоступенчатого химического синтеза ученым помогают биотехнологии. Специально «обученные» бактерии потребляют стерины и могут производить ценные соединения, такие как половые гормоны тестостерон и прогестерон, нейростероиды, регулирующие работу головного мозга, желчные кислоты, которые широко используют в гастроэнтерологии.

В копилке научного коллектива более 20 уникальных разработок. Создана и собственная коллекция штаммов. В ней уже порядка 500 видов микроорганизмов.

«В основном мы работаем с непатогенными актинобактериями, которые способны потреблять стерины. Но стратегия бактерий — полностью использовать стерины в качестве источника углерода и энергии, окислить их до углекислого газа и воды. Наша задача — остановить каскад этих реакций на нужной стадии», — сообщила руководитель лаборатории микробиологической трансформации органических соединений, главный научный сотрудник ИБФМ РАН Марина Донова.

Чтобы создать эффективную микробную клеточную фабрику, учёные блокируют или, напротив, внедряют новые гены в бактерии с помощью генной инженерии. Например, чтобы сконструировать штаммы, способные продуцировать прогестерон, в бактерии внесли кодирующие гены из коры надпочечников быка.

«Известные микроорганизмы не способны синтезировать стероиды, которые присущи человеку. Наша задача — с помощью методов молекулярной биологии и генной инженерии научить их этому. Работа заключается в том, чтобы поэтапно интегрировать гены, например, гены человека в бактерии и изучать на каждом этапе выходящие стероидные вещества», — рассказал младший научный сотрудник лаборатории Михаил Карпов.

Биопроцессы, разработанные в лаборатории в колбах, микробиологи адаптируют к промышленным условиям. Для этого используют установку управляемого культивирования. Она представляет собой связанные между собой ферментеры — лабораторный на 30 и пилотный на 300 литров, подключённые к блоку компьютерного управления.

Материал, наработанный в маленьком аппарате, передают в большой аппарат. Это позволяет понять, будет ли эффективен процесс, идущий в лабораторных условиях, в масштабах крупного производства.

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН — обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»

Фото, видео, текст — Мария Панина