УКРАЇНСЬКА БІОТЕХНОЛОГІЯ: ВЕРШИНА АЙСБЕРГА

Гідропоніка допомагає... отримувати фармацевтичні білки

Цей метод насправді можна назвати революційним — він не тільки дарує людству принципово нову технологію отримання надзвичайно цінних препаратів, але й принципово змінює підхід до традиційного сільськогосподарського виробництва. Важливо, що це відкриття зроблено і запатентовано українськими вченими. В Інституті клітинної біології та генетичної інженерії НАНУ за новим методом вже створено системи отримання біологічно активних сполук, зокрема, рекомбінантних білків, які базуються на використанні трансгенних рослинних клітин або органів, що культивуються в умовах in vitro. Рекомбінантні білки було отримано з використанням системи ризосекреції — коренева система трансгенного тютюну секретувала білки різного походження.

Розроблена технологія дає можливість отримати рекомбінантні білки з простого середовища для гідропоніки. При цьому процесі не пошкоджується трансгенна рослина і можна отримувати продукт упродовж її життя. Ці новітні технології відкривають перспективи не сільськогосподарського використання рослин.

По гриби — з біосенсором

Серед найважливіших науково-технологічних напрямів, під знаком яких пройде ХХІ століття, поряд з біотехнологіями називають інформатику. А біосенсори — якраз те, що об’єднує ці два начебто цілком самостійні напрями. Невдовзі чутливі датчики будуть звідусіль надсилати сигнали про стан справ, а комп’ютери оброблятимуть сигнали, щоб людина могла прийняти оптимальне рішення.

Не за горами той час, коли біосенсор виконуватиме функцію своєрідного «домашнього лікаря», миттєво дізнаючись про стан здоров’я кожного свого пацієнта і в разі необхідності надаватиме рекомендації.

З допомогою біосенсорів буде проводитись абсолютно надійний екологічний моніторинг. Будь-яке поле, ліс, водойма миттєво «сповістить» про забруднення, несанкціоновану рубку деревини, напад шкідників чи пожежу. З подібними датчиками можна буде збирати гриби чи суниці — вони повідомлять, чи містяться радіонукліди у кожному окремому плоді. Стануть у нагоді біосенсори й при купівлі продуктів (без вагань визначать у продуктах важкі метали, нітрити чи якісь інші небезпечі сполуки...

І це не безпідставні фантазії. Так, в Інституті молекулярної біології та генетики НАНУ розроблено серію аналітичних приладів нового покоління на основі ферментів і клітин мікроорганізмів та електрохімічних перетворювачів (потенціометричних, кондуктометричних, амперометричних) для якісного та кількісного експрес-аналізів широкого спектру речовин. Прилади працюють із змінними біосенсорними мікроелектродами. Вони прості у використанні і дозволяють виконувати роботу в лабораторних та польових умовах. Їх основна перевага — висока селективність і чутливість, мініатюрність та низька ціна... за умов масового виробництва. Поки що вони застосовуються: в медицині (експрес-визначення найважливіших метаболітів у крові та сечі); екології (експрес-аналіз стану навколишнього середовища); харчовій промисловості (контроль якості та складу харчових продуктів).

Запатентовано у США

Дуже актуальну роботу з пошуку та визначення характеристики пухлинно-специфічних антигенів людини провели в лабораторії молекулярних механізмів регуляції клітинного росту Інституту молекулярної біології та генетики НАНУ. На сьогодні одним із найбільш перспективних і ефективних методів пошуку пухлинних антигенів є метод SEREX, який був розроблений і запатентований Інститутом ракових досліджень Людвига (LICR, Нью-Йорк). Принцип цього відомого методу полягає в створенні експресуючої бібліотеки генів на основі пухлини людини з подальшим скринуванням бібліотеки сироваткою крові хворого та ідентифікацією позитивних клонів.

Цей метод успішно запровадили українські науковці у співпраці з Лондонським відділенням Інституту ракових досліджень Людвига. Вони застосували його для пошуку пухлинних антигенів меланоми, раку щитовидної залози та раку товстої кишки. Отримані результати запатентовано (USA patent LUD 5528).

Тропічні рослини в…
українських лабораторіях

У відділі генетики клітинних популяцій Інституту молекулярної біології та генетики досягли неабияких результатів у клітинній біології лікарських рослин та фітопрепаратів. Цей напрям грунтується на вирощуванні поза організмом окремих клітин, тканин та органів рослин. Ученим вдається отримувати в необхідній кількості екологічно чисту сировину та природні біологічно активні сполуки, що синтезуються рослинами, зокрема рідкісними, тропічними та ін.

Безумовна перевага методу: він позбавляє сільське господарство від сезонної залежності, кліматичних або погодних умов. Крім того, ця технологія екологічно абсолютно безпечна для людини та довкілля.

Дослідниками інституту створено унікальні високопродуктивні клітинні штами рідкісних лікарських рослин — женьшеню, родіоли рожевої (золотого кореня), раувольфії зміїної, арнебії барвної тощо, які продукують барвники, харчові консерванти та інші цінні сполуки. Апробовано деякі з цих штамів у промислових умовах вирощування, що показало перспективність їх використання як для випуску ліків, так і напоїв та засобів косметики: шампунів, лосьйонів, біокремів тощо.

Невичерпний ресурс

Інститут мікробіології і вірусології ім. Ф.Заболотного відомий не тільки цікавими науковими розробками, а й тим, як він ефективно перетворює наукові досягнення в технології і швидко втілює їх у виробництво. Саме з цього інституту НАНУ ліцензії продані в багато країн світу. До визначних здобутків цього наукового закладу належить також створення Національної колекції мікроорганізмів — однієї з найбільших у світі. На базі інституту функціонує депозитарій мікроорганізмів.

Українська колекція мікроорганізмів (УКМ) внесена до державного реєстру об’єктів, які охороняються державою. Вона є фундаментальною базою для збереження генетичного пулу та різноманітності мікроорганізмів, що населяють нашу планету. Доречно згадати, що відтоді, як Ентоні Левенгук уперше побачив «маленьких звіряток», що бігали у краплині води, за якою він спостерігав у власноручно виготовлений мікроскоп, багато чого змінилося у мікросвіті. Під дією антибіотиків та інших впливів цивілізації змінилися й самі мікроби. Якими вони були раніше — про це сьогодні можна дізнатися, тільки ознайомившись із найстарішими колекціями мікроорганізмів. Ось чому важливо зберігати такі колекції — з них можна дізнатися, як розвивається мікросвіт.

Сьогодні робочі фонди УКМ налічують близько 20 000 штамів грибів, дріжджів, бактерій, актиноміцетів та мікоплазм.

Мікробні фонди УКМ — невичерпний ресурс біотехнологій. Закладена основа колекції патентних та промислових штамів мікроорганізмів, що є об’єктами інтелектуальної власності. Вона включає близько 70 промислово важливих штамів.

У сучасних умовах високо цінується ефективний доступ до колекції та повнота інформації. Цьому в інституті приділили неабияку увагу — видано Каталог мікроорганізмів, який включає більш ніж 1500 штамів, представлених у найвідоміших колекціях держав світу. Науковці потурбувалися й про те, щоб полегшити бажаючим можливість скористатися багатствами колекції — для користувачів доступна комп’ютерна версія каталогу.

Клонування і… пиво

Секрети виробництва пива сягають у сиву давнину. Здавалося б, і відкрити тут щось нове принципово неможливо. Але за нинішньої конкуренції на світовому ринку виробництва пива з дідівськими рецептами втриматися дуже важко. Не дивно, що в сьогоднішніх умовах різкого збільшення виробництва пива в Україні нас потіснили на вітчизняному ринку західні виробники. Як повернути втрачені позиції?

В Інституті фізіології рослин і генетики НАНУ вперше в Україні та країнах колишнього Союзу розроблена інтенсивна біотехнологія отримання оздоровленого посадочного матеріалу хмелю для сортів вітчизняної селекції. Перевагою нової технології у порівнянні з відомим способом вегетативного розмноження хмелю є значне збільшення виходу посадочного матеріалу. Біотехнологія дозволяє скоротити строки впровадження нових сортів до двох-трьох років замість десяти-дванадцяти, значно зменшити площу маточних насаджень та звільнитися від патогенних організмів, знизити затрати праці та вартість отримуваної продукції.