БІОТЕХНОЛОГІЯ - В. Г. Герасименко - 2006

Частина ІІ. Спеціальні біотехнології

РОЗДІЛ 11. БІОТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА АНТИБІОТИКІВ

11.3. СТВОРЕННЯ НОВОЇ БІОТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ЗАСТОСУВАННЯ АНТИБІОТИКІВ

Нова біотехнологія ґрунтується на досягненнях молекулярної біології, молекулярної генетики і генетичної інженерії. Сьогодні розробляються перспективні напрями, що грунтуються на знаннях шляхів біосинтезу антибіотиків або їхніх окремих ключових структур. Для створення нової біотехнології масштабного виробництва антибіотиків передбачається використання різних прийомів або напрямів.

1. Генноінженерний напрям передбачає конструювання продуцентів з використанням плазмід E.coli як вектора для створення рекомбінантних ДНК. Вони містять гени, які контролюють біосинтез ферментів, які каталізують лімітуючі етапи біосинтезу антибіотика.

2. Виділення лімітуючих реакцій і за допомогою генетичної інженерії конструювання генів «вузьких місць» та одержання відповідного штаму-продуцента, який виробляє достатню кількість первинного метаболіту, що раніше лімітував швидкість біосинтезу антибіотика. Реалізація цього прийому дала змогу підвищити продуктивність продуцента цефалоспорину.

3. Введення в геном мікроорганізму інформації про фермент, який необхідний для модифікації продукованого антибіотика, наприклад, його метилювання за допомогою метилаз.

4. Використання сильних індукторів біосинтезу нуклеїнових кислот і білків-ферментів для збільшення концентрації первинних метаболітів, з яких за наявності відповідних ферментів утворюються антибіотики.

5. Збільшення продуктивності продуцентів шляхом використання специфічних ферментів, які визначають перехід мікробної культури із стадії трофофази до ідіофази, а також пригнічують процеси ретроінгібування.

6. Мутаційний біосинтез (мутасинтез). За допомогою мутацій мікроорганізмів одержують штами-мутанти, у яких блоковано утворення окремих фрагментів молекули антибіотика. При мутасинтезі відповідні мутантні штами використовують для завершення синтезу антибіотичної молекули. В результаті отримують модифіковані або так звані гібридні антибіотики.

7. Нова технологія, за якої використовуються штами-суперпродуценти антибіотиків, у яких передбачено вдосконалення захисту продуцента від синтезованого ним антибіотика.

8. Використання при виробництві антибіотиків іммобілізованих ферментів, що каталізують як реакції гідролізу, так і синтезу на деяких стадіях виробництва нових пеніцилінів і цефалоспоринів. Перспективним є використання іммобілізованих на полімерному носії цілих клітин-продуцентів, що дає змогу здійснити повний синтез антибіотичних препаратів.

9. Багатообіцяючим підходом є інкапсулювання антибіотиків і, зокрема, їх включення в ліпосоми, що дає можливість забезпечити цільову доставку препарату в органи-мішені (хворі органи) і знижує їх побічну дію.

10. Замість антибіотика в організм може вводитися його продуцент, який є антагоністом збудника захворювання. Цей підхід бере початок з робіт 1.1. Мечникова про пригнічення гнильної мікрофлори в товстому кишечнику людини за допомогою молочнокислих бактерій.

Так, виникненню карієсу зубів сприяє дикий патогенний штам бактерії Streptococus mutans, який знаходиться в ротовій порожнині. Він виділяє кислоти, які руйнують зубну емаль і дентин. Одержаний мутантний штам цього виду бактерії, який при введенні в ротову порожнину не утворює корозивних кислот, витісняє дикий патогенний штам і виділяє летальний для нього білковий продукт (Єгоров Н.С. і ін., 1987).