Использование биохимических методов в биотехнологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование биохимических методов в биотехнологии

Дербуш Светлана Николаевна,

Ивлева Лариса Павловна

Корни биотехнологии уходят в далёкое прошлое, они связаны с хлебопечением, виноделием и другими способами приготовления пищи, освоенными человеком на протяжении многих столетий. Древнейшим биотехнологическим процессом было брожение с участием микроорганизмов. В пользу этого свидетельствует описание процесса приготовления пива, обнаруженное в 1981 г. при раскопках Вавилона на дощечке, которая датируется примерно 6-м тысячелетием до н.э. Известно, что шумеры изготовляли до 2 десятков видов пива [3].

Наукой биотехнология стала только со времен Л. Пастера, и долгое время ферментация была практически единственным производственным процессом, а микробиология - её фундаментальной основой. Биохимические методы вошли в практику много позже [2].

В основе биохимической методологии лежит фракционирование, анализ, изучение структуры и свойств отдельных компонентов живого вещества. Поэтому биохимические методы - это универсальные методы для использования их в биологических, медицинских и биотехнологических исследованиях. Имеется целый ряд биохимических методик разделения и очистки, таких как высушивание, хроматография, экстракция растворителем и дистилляция, которые являются неотъемлемой частью биотехнологических исследований. дистилляция биотехнологический вакцина

Так, например, производство вакцин - сложный биотехнологический процесс, который требует извлечения из выращенной микробной массы протективных антигенов или антигенных комплексов, очистки и концентрирования антигенов, введения в препараты адъювантов. Выделение и очистка антигенов с помощью традиционных методов (экстракции трихлоруксусной кислотой, кислотного или щелочного гидролиза, ферментативного гидролиза, высаливания нейтральными солями, осаждения спиртом или ацетоном) сочетаются с применением современных методов (скоростного ультрацентрифугирования, мембранной ультрафильтрации, хроматографического разделения, аффинной хроматографии, в т.ч. на моноклональных антителах). С помощью этих приемов удается получать антигены высокой степени очистки и концентрирования [3].

Можно сказать, что любую вакцину готовят при помощи вирусологических, биохимических и молекулярно-биологических методов, которые в своей совокупности обеспечивают положительный эффект в виде получения вакцины с высокими медико-биологическими показателями. Вирус выращивают в культурах куриных фибробластов. Прибегают к заражению клеток небольшими дозами вируса и раннему сбору вируссодержащей культурной жидкости. В этих условиях вируссодержащий материал мало загрязняется клеточным детритом, что облегчает концентрацию и очистку вируса. Вирус инактивируют формалином (0,005% 72 ч) и прогреванием (32oC). Это увеличивает его устойчивость в процессе последующей концентрации и очистки. Концентрацию и очистку проводят при помощи дифференциального, а также зонального ультрацентрифугирования в градиенте плотности сахарозы [1].

Рассмотрим более подробно технологию получения субъединичной противовирусной вакцины. В технологии производства субъединичных вакцинных препаратов вначале необходимо наработать путем ферментации биомассу микроорганизмов, чтобы иметь и достаточном объеме микробные антигены для производства вакцин в промышленных масштабах.

Субъединичные вакцины, содержащие только поверхностные антигены вируса гриппа, обладают высокой иммуногенностью и слабой реактогенностью. Это вакцины третьего поколения, в которых достигается максимальная очистка антигенов от токсичных примесей (в т.ч. липидов). Такая вакцина содержит гемагглютинин и нейраминидазу, и не содержит нуклеопротеидных белков. Именно поверхностные антигены значимы в развитии иммунитета против гриппа. Такие вакцины менее реактогенны, нежели расщепленные или цельновирионные. Примеры субъединичных вакцин - голландский "Инфлувак", немецкий "Агриппал", российский "Гриппол" и др.

Вначале определяются эпидемически актуальные подтипы вируса гриппа типа А, либо вирус типа В. Они клинически изолированы и недостаточно эффективно размножаются in vitro. Поэтому из этих вирусных частиц выделяются гены, ответственные за синтез гемагглютинина и нейраминидазы и встраиваются в геном лабораторного вакцинного штамма вируса гриппа, хорошо размножающегося на курином эмбрионе, т.е. получают рекомбинантный вакцинный штамм. В лабораторных условиях нарабатываются рекомбинантные вакцинные штаммы вируса путем заражения ими куриного эмбриона. Рекомбинантного вакцинного штамма (это подтипы вируса гриппа типа А, также тип В) должно быть достаточно для последующей инокуляции ими куриных эмбрионов в производственных масштабах. В производственных условиях десятки тысяч яиц заражаются раздельно каждым штаммом вируса гриппа (обычно используются два подтипа вируса гриппа А и штамм тип В). Инкубация при 33-350С в течение 2-3 суток. За это время репродуцируется достаточное количество вирусов. При помощи ультрацентрифугирования выделяется вирусная масса и инактивируется обычно формальдегидом. Субъединицы гемагглютинин и нейраминидаза выделяются путем обработки вирусных частиц детергентом триметил-цетиламмониум бромида и повторного ультрацентрифугирования и диализа. Гемагглютинин и нейраминидаза спонтанно соединяются в розетки и помещаются в буферный раствор, содержащий соли калия, натрия, кальция и магния и очень незначительные количества консерванта для предупреждения микробной контаминации. Такая процедура, состоящая из цепочки биохимических реакций, проводится с каждым из трех вакцинных штаммов - двух подтипов вируса типа А и типом вируса В, Эти штаммы комбинируются в одном шприце, в объеме 0,5 мл раствора [Там же].

Следовательно, при создании субъединичных вакцин клетки микроорганизмов лизируют, выделяют вакцинный антиген из клеточного детрита путем сорбции, фильтрации, хроматографии и др., что свидетельствует об обязательном и эффективном использовании биохимических методов в биотехнологии.

Таким образом, биохимические методы нашли свое широкое применение в различных отраслях биотехнологии и унифицированы соответственно последним достижениям науки.

Список литературы

1. Алмагамбетов К.Х. Медицинская биотехнология. Астана, 2009. С. 195-222.

2. Беклемишев А.Б., Савич И.М. Современные подходы к конструированию молекулярных вакцин. Новосибирск: Наука, 1997. 210 с.

3. Жиганова Л.П. Генно-инженерные методы как новый биотехнологический подход в аграрном секторе США [Электронный ресурс]. URL: http://www.Биотехнология-Наука.htm (дата обращения: 20.11.2010).

Размещено на Allbest.ru