Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Бактерии - производители лекарств

Ключевые слова:  Propionibacterium, Pseudomonas aeruginosa, антибиотики, бактериологическая лаборатория, Институт физики высоких технологий, Мастерские инноваций, НИТПУ, периодика, Томский политехнический университет, ФИОП РОСНАНО

Автор(ы): Курилова Анастасия Александровна

Опубликовал(а):  Гольдт Илья

10 мая 2015

Мы с удовольствием публикуем лучшие работы конкурса «Моя лаборатория», который провели в рамках Олимпиады Программа «Мастерские инноваций» ФИОП РОСНАНО и МГУ имени М.В.Ломоносова.

08:55. Темноту коридора рассеивает красный свет лампы сигнализации, расположенной над тяжелой металлической дверью. За этой дверью находится бактериологическая лаборатория. Работа здесь начнется через 5 минут, когда ответственная за лабораторию отключит сигнализацию и откроет дверь. На самом деле это лаборатория ВУЗа (НИ ТПУ), а я – магистрант первого года обучения, одна из тех, кто здесь работает. Чем же мы здесь занимаемся?

Рис. 1. Бактериологическая лаборатория (ИФВТ, НИ ТПУ)

Многие бактериологические лаборатории исследуют окружающую среду, устанавливая наличие опасных микроорганизмов или, например, проводят анализы биологического материала. Мы тоже работаем с микроорганизмами, однако наша лаборатория отличается от большинства других. Все знают о том, какими вредными могут быть бактерии: они вызывают опасные заболевания у людей и животных, с ними борются врачи и санитарные службы, но знаете ли вы, что бактерии также могут приносить и пользу? В частности, они используются для промышленного производства биологически активных веществ, лекарственных препаратов, продуктов питания и т.д. Дело в том, что обмен веществ человека во многом похож на обмен веществ бактерий – то есть, микроорганизмы могут вырабатывать вещества, полезные, или даже необходимые людям. Этим и занимаются исследователи в нашей лаборатории: извлекают всевозможную выгоду из общения с микроорганизмами.

Моей задачей на протяжении долгого времени являлась оптимизация процесса получения витамина В12. Казалось бы: для чего? Ведь мы можем найти препарат витамина В12 в любой аптеке. Однако большая часть таких препаратов импортирована из-за рубежа, в России же для их получения используют старые методики, что делает процесс неэффективным и дорогим.

Любое биологически активное вещество можно получит тремя основными способами: из растительного сырья, химическим синтезом, или при помощи бактерий – микробиологическим синтезом. Витамин В12 имеет очень сложную химическую структуру, следовательно, его сложно синтезировать химическим путем, а растения его не производят. Тут-то бактерии и приходят к нам на помощь.

Итак, с чего же следует начать? Первым делом нужно выбрать продуцента – микроорганизм, который может вырабатывать требуемый продукт. В нашем случае это витамин В12. Из всех возможных вариантов (а их не так уж много) наш взгляд остановился на пропионовокислых бактериях (Propionibacterium), так как они не представляют опасности для человека (рис. 2). Эти бактерии в большом количестве обитают в твердых сырах, откуда мы и должны их выделить – и это следующий этап. А дальше начинается полет творческой мысли – ведь в науке всегда есть место для творчества!

Рис. 2. Колонии пропионовокислых бактерий

Для того чтобы добиться получения требуемого продукта в больших количествах, мы можем использовать разные подходы. Например, можно воздействовать на сами микроорганизмы таким образом, чтобы они приобрели нужные нам свойства. Для этого их чаще всего помещают в экстремальные условия, что не так-то просто сделать. Ведь разные виды бактерий могут развиваться в диапазоне температур от -10 до 113˚С, выживают в пустыне, на дне Марианской впадины или даже в космосе! Также влиять на свойства бактерий можно, изменив их генотип методами генной инженерии. Для этого ген человека или животного, отвечающий за нужный нам признак, встраивают в ДНК бактерии. Такие бактерии называют трансформированными, и часто используют в фармацевтической промышленности – например, для получения человеческого инсулина.

Другой способ увеличения выхода продукта – варьирование состава питательного субстрата. Это значит, что мы должны подобрать правильный «рацион» для наших бактерий, такой, чтобы они не только интенсивно росли, но и вырабатывали нужный продукт. Для этого нужно хорошо знать, как проходит обмен веществ у данного вида бактерий. Кроме всего вышеперечисленного, можно менять такие условия, как температура, давление или кислотно-щелочной баланс (pH) среды. В итоге, после проведения всех опытов, мы сможем сказать, с каким продуцентом, при каких условиях и с каким питательным субстратом мы смогли получить наибольший выход продукта с наименьшими затратами.

В работе с микроорганизмами важно соблюдать стерильность. Это нужно для того, чтобы посторонние бактерии не мешали нам работать, и в то же время, чтобы рабочие бактерии не попадали в окружающую среду. Поддерживать стерильность нам помогает специальное оборудование: автоклавы, где проходит стерилизация, боксы стерильности (рис. 3) и т. д. После каждого сеанса работы, боксы стерильности подвергаются обработке антисептиком и ультрафиолетовыми лучами. Это делается для того, чтобы другой сотрудник начал работать уже в стерильном боксе. Разные исследования в лаборатории проводятся параллельно, так что рядом со мной всегда работают мои коллеги. Одна из таких разработок – получение нового комплекса антибиотиков, для уничтожения паразитов сельскохозяйственных растений. Используя синегнойную палочку (Pseudomonas aeruginosa) в качестве производителя, исследователи получают препарат, который ранее не использовался – антибиотики феназинового ряда. Эти антибиотики очень активны в малых количествах, и обладают широким спектром действия на различные виды вредных микроорганизмов.

Рис. 3. Бокс стерильности

Невозможно сейчас описать все исследования, которые проводятся или когда-либо проводились у нас в лаборатории. И тем более, сложно себе представить, сколько всего еще можно сделать! Наверняка можно сказать одно: работа в научной лаборатории – это всегда увлекательный процесс, требующий знаний и целеустремленности. Разум ученого всегда открыт для нового, непознанного, а взгляд направлен в светлое будущее, ведь ученый – это настоящий творец!..

С такими приятными мыслями я захожу за тяжелую дверь, облачаюсь в белый халат и приступаю к работе.

Об авторе


Анастасия Курилова - магистрант 1 года обучения Национального исследовательского Томского политехнического университета, Института физики высоких технологий (кафедра Биотехнологии и органической химии)


.



В статье использованы материалы: Моя лаборатория


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Титановый порошок
Титановый порошок

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

Пять медалей завоевали российские школьники на Международной физической олимпиаде
Стали известны итоги 50-й Международной физической олимпиады для школьников, которая проходила в Тель-Авиве (Израиль). Российская сборная завоевала в состязаниях 4 золотые и одну серебряную медаль.

Поступление в совместный российско-китайский Университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне
В июле 2019 года в МГУ имени М.В. Ломоносова проходит набор учащихся на программы МГУ, реализуемые в Университете МГУ-ППИ в Шэньчжэне. Поступление в совместный университет – это возможность учиться в самом быстроразвивающемся городе мира на русском языке у ведущих преподавателей МГУ по самым современным программам, получить образование мирового уровня и дипломы сразу двух университетов, овладев китайским языком. Для поступления в совместный университет не требуется владения китайским языком. Прием документов и экзамены проходят на территории МГУ. Абитуриенты имеют право поступать одновременно в МГУ имени М.В. Ломоносова и МГУ-ППИ в Шэньчжэне.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.