Биотехнология, биопрепараты

Страница: 1/26

БИОТЕХНОЛОГИЯ - технология, т.е. способ получения продуктов

из биологических объектов или с применением биологических объек-

тов. (Спор - это наука или производство.)

В качестве биологических объектов чаще всего используются

клетки (микроорганизмов, растительного или животного происхож-

дения). Преимущества:

1. клетки являются своего рода биофабриками белков, жиров,

углеводов, витаминов, нуклеиновых кислот, аминокислот, антибио-

тиков, гормонов, антител, ферментов, спиртов;

2. клетки чрезвычайно быстро воспроизводятся (бактерии - за

20-60 мин., дрожжевые - за 1,5-2 часа, животная - 24 часа),

3. биосинтез сложных веществ, таких как белки, антибиотики,

антигены, антитела и др. значительно экономичнее и технологи-

чески доступнее, чем химический синтез. Для биосинтеза исполь-

зуются отходы сельскохозяйственной, рыбной продукции, пищевой

промышленности.

4. возможность проведения биотехнологического процесса в

промышленных масштабах.

_Направления биотехнологии .:

- медицинская (фармацевтическая, иммунная)

- сельскохозяйственная (ветеринарная, растений)

- промышленная (пищевая, легкая промышленность, химическая,

энергетическая)

- экологическая (очистка, деградация).

_История биотехнологии

( _исторические достижения .)

- Земледелие, животноводство - 10-11 тыс. лет назад.

- Селекция (интуитивная, например, пшеницы, домашних живот-

ных), затем научная.

- Биотехнология возникла примерно 5-6 тысяч лет назад, когда

люди научились выпекать хлеб, варить пиво, приготовлять сыр и

вино.

- В 19 веке Пастером была открыта природа брожения (начался

научный этап биотехнологии).

- Открытие многих микроорганизмов и способов их получения в

большом количестве (сформировалась техническая микробиология);

в настоящее время из 100000 видов микроорганизмов используется

не более 100 5(см. ниже) 0. С 70-80-х годов ХХ века начали полу-

чать штаммы-суперпродуценты.

- Искусственное оплодотворение в животноводстве, искусствен-

ное опыление в растеневодстве. Трансплантация эмбрионов (в жи-

вотноводстве). Разработка технологии искусственного оплодотво-

рения человека.

- Биодобавки в медицине, животноводстве, растеневодстве.

- Трансплантация органов. Переливание крови. Позднее созда-

ние искусственных органов (искусственная почка ...).

- Выделение ферментов, использование иммобилизованных фер-

ментов в молочном деле и пр.

- Разработка получения МАТ (моноклональных антител) гибридом

(Келлер и Мильштейн, 1975; Нобелевские лауреаты)

- Разработка и применение биосенсоров - технических средств

детектирования веществ (с помощью антител, ферментов, рецепто-

ров...). Уже созданы биосенсоры более 100 веществ. /1990г./

_- Развитие генной инженерии .. Технология включения гена (ин-

сулина и пр.) Е.coli.

-- Использование микроорганизмов (бактерий, дрожжей, виру-

сов) как реципиентов чужеродного генетического материала для

получение БАВ. Например, получены 2рекомбинантные 0 штаммы Е.с.,

продуцирующие интерфероны, инсулин, гормон роста; В.subtilis, -

вырабатывающие интерферон, инсулин; дрожжи - продуценты ИЛ, ре-

комбинантные вирусы осповакцины, синтезирующие антиген гепатита

В. Производство лекарственных форм (интерлейкины, интерферон,

тканевый активатор плазминогена, фактор VIII, эритропоэтин, ре-

лаксин, использующийся для расслабления шейки матки, гормон

роста, фактор роста эпидермиса колониестимулирующие факторы,

МАТ). 4В клиниках сегодня (1988г.) проходит испытания около 150

4биотехнологических лекарств. 0

- Разработка способов переноса генов (впрыскивание в яйцек-

летку, электроток, вирусами, плазмидами). Некоторые методы пе-

реноса дают в результате не трансгенных животных, а 2химер 0. Для

этого в эмбрион животного вводят группу эмбриональных клеток

другого вида. Получаемое потомство построено из "мозаики" кле-

ток, часть которых несет гены одного из родителей, а часть -

другого. 4Так, широко известная сегодня "ковца" (химера козы и

4овцы), выведенная в Кембридже (Англия), является такой химерой.

4От козы она унаследовала рога, а от овцы - лохматую шкуру. 0

- В клетки молочных желез овец введены гены фактора IХ ССК

(лечение гемофилии В), другим - альбумин (используется после

хирургических операций).

- В 1982г. Ричарду Палмитеру и Ральфу Бринстеру удалось пе-

ресадить ген гормона роста крысы мышке. В итоге трансгенная

мышь была в 1,5 раза большего размера, чем обычные.

- Разработка автоматизированных синтезаторов гена. Получение

рекомбинантных ДНК. Разработка технологии репарации ДНК. С по-

мощью ферментов рестрикции (их обнаружено более 400) разрезается

кольцевая плазмида, вставляется новый участок ДНК.

- Генноинженерные микробы (например, "форсбан", защищающий

растения от заморозков), семена и пр. 4Рекомбинантные организмы

4попадают в окружающую среду (известно более 20 случаев). Нега-

4тивные последствия не обнаружены. 0

- Разработан способ усиления естественной способности бакуло-

вирусов поражать насекомых-вредителей, введя в них гены ДНК, ко-

дирующие яды. Если в вирусы встроить гены белков человека, то в

организме хозяина (насекомого) они будут усиленно продуцировать

данные белки.

- Клонирование.

- Технология гибридизации фрагментов ДНК и РНК, на основе ко-

торой разработаны различные методы ( ПЦР = полимеразная цепная

реакция /Мюллис,1983/, лигазная цепная реакция, Q-бета-система и

др.).

- Созданная технология получения гомозиготных "knockout"-мы-

шей с отсутствием в их геноме тех или иных генов /Koller

B.H.,1992/.

_Использование микроорганизмов

- из грибов для получения антибиотиков используются актино-

мицеты (род Streptomyces), Penicillium chrysogenum, Clphalospo-

rum acremonium, Streptomyces spp и др.

- дрожжи (в хлебопечении, пивоварении, виноделии, получении

соков, кормового белка, питательный сред для выращивания бакте-

рий и культур животных клеток); Из 500 известных видов дрожжей

используется только несколько;

- род Acetobacter для превращения этанола в уксусную кислоту

и уксусной кислоты в газ;

- род Bacillus - для получения ферментов (В.subtilis)

-- средства защиты растений (В.thuringiensis);

- род клостридий - для сбраживания сахаров в ацетон, бутанол;

- молочно-кислые бактерии (lactobacillus,Leuconostoc,Strep-

tococcus);

- псевдомонады для получения витамина В 412 0;

- коринебактерии glutamicum для получения аминокислот и др.

2БИОПРЕПАРАТЫ

3Классификация

I. 2Биопрепараты, использующиеся in vivo

1. АГ-ые (вакцины /в т.ч. анатоксины/, аллергены, лизаты

микробов для кожных проб), создающие активный иммунитет. Специ-

фические АТ и Тк появляются в кровотоке примерно через неделю у

здорового человека (у лиц с ИД - позже).

2. АТ-содержащие (антисыворотки, гамма-глобулины, МАТ, им-

мунное молоко), создающие за счет готовых АТ пассивный иммуни-

тет. Однако "примеси" данных биопрепаратов и ксеногенные (лоша-

диные и пр.) АТ запускают активный "вредоносный" иммунитет. По-

этому использование желательно в течение 1 недели после первой

инъекции (до появления вторичных АТ и избежания ИК-ых осложне-

ний, васкулитов). Антисыворотки вводят только по жизненным по-

казаниям.

3. Иммунокорректоры

- животного происхождения (цитомедины, интерлейкины, интер-

фероны, факторы роста, гормоны /глюкокортикоиды и др./)

- растительного происхождения (аллергены, лектины)

- микробного происхождения (БЦЖ, продигиозан, антибиотики)

- химические иммунокорректоры

4. Бактериофаги.

Бактериофаги относятся к эффективным препаратам антимикробно-

го действия, обладающим строгой специфичностью и не вызывающим

развития дисбактериозов, как это имеет место при использовании

антибиотиков.

II. 2Биопрепараты, использующиеся in vitro

- Диагностикумы (для РНГА) антигенов микробов (самих клеток,

лизатов, или очищенных АГ-ов), использующиеся в серологических

реакциях. Иммунодиагностикумы - это часто взвесь известных уби-

тых микробов. Для инактивации используют высокую температуру,

химические вещества (формалин, спирт, ацетон, фенол), ультраз-

вук, ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. При выделении из

клеток различных АГ используют методы разрушения, экстракции,

обработку ферментами и различными детергентами, центрифугирова-

ние. /2551к/

- Антигены, в т.ч. анатоксины /токсины/ для проведения РП,

РН (для постановки контроля в серологии).

- Диагностические антисыворотки. Для удаления из антисыворо-

ток группоспецифических антител в сыворотку последовательно до-

бавляют микроорганизмы, в состав которых входят групповые анти-

гены (метод Кастеллани). Таким образом получают адсорбированные

сыворотки, которые содержат антитела к определенному виду микро-

бов. /2551к/

Реферат опубликован: 7/04/2005 (45120 прочтено)