Развитие биотехнологии в СНГ

В 1986 году создано Министерство медицинской и микробиологической промышленности. СССР была единственной страной в мире, где налажено промышленное производство белка одноклеточных организмов (БОО), представлявшего собой сухую биомассу дрожжей Saecharomyces cerevisiae. Объем производства этого белка в год составлял 1 миллион тонн, причем 40% на основе использования в качестве субстрата гидролизатов древесины и 60% – нормальных парафинов нефти.

Появились новые направления, развивающиеся на основе биотехнологии, и продукты, получаемые с ее помощью.

За последние 30–40 лет получило широкое распространение производство аминокислот в аэробных микробиологических процессах. В наибольшем количестве вырабатывались такие аминокислоты, как глутамат натрия (ежегодное производство в мире составляло более 150 тысяч тонн), используемый как усилитель вкуса. Второй аминокислотой был лизин, который использовался как пищевая добавка. В 1985 году в СССР производилось примерно 20 тысяч тонн лизина. Использование 1 тонны лизина в составе комбикорма экономит 40 – 50 тонн фуражного зерна.

В СССР успешно развивалась биотехнология антибиотиков, и в 1988 году СССР занимала 2-е место в мире по их производству после США.

В настоящее время во многих странах мира, в том числе и странах СНГ, создана и быстро развивается микробиологическая промышленность. Продуктами этой промышленности являются антибиотики, аминокислоты и нуклеозиды, ферменты, биологические средства для борьбы с насекомыми (инсектициды), кормовой белок, витамины, этиловый и бутиловый спирты, ацетон, полисахариды, бактерии-азотфиксаторы, бактерии-биодеграданты вредных веществ и т. д. Большое распространение микробиологические процессы нашли при добыче металлов из бедных руд, для увеличения выхода нефти из пластов.

Разработка методов генной инженерии позволила наладить микробиологическое производство ценных белков человека и сельскохозяйственных животных (интерферон, гормон роста и т.д.). В СССР первые работы с рекомбинантными ДНК были начаты в 70-х годах прошлого столетия. Центром отечественной генной инженерии являлась Москва (институт молекулярной биологии, институт биоорганической химии, институт вирусологии). Под руководством академика Баева А.А. были созданы бактериальные штаммы продуценты интерферона, инсулина, гормона роста человека; проведены клинические испытания препаратов.

Большие исследования в области генной инженерии в первой половине 80-х годов были проведены в Новосибирске, Владимире и других регионах.

Как уже отмечалось, микробная клетка – это "совершенный биоагрегат". Однако для большинства промышленных задач генетическая программа клетки должна быть перестроена таким образом, чтобы направить биосинтетический потенциал клетки на производство необходимого продукта, а не на непрерывное самовоспроизводство. Даже в тех случаях, когда ставится цель простого получения биомассы (кормовой белок), могут потребоваться изменения свойств, улучшающие технологические параметры процесса, повышающие конверсию субстрата в продукт и так далее.

Вопросами совершенствования промышленных микроорганизмов традиционно занимаются микробиологи – селекционеры. Слово "селекция" (от лат. selectio) означает отбор.

Действительно, на протяжении длительного времени и в наши дни для малоизученных с точки зрения генетики микроорганизмов единственным способом их улучшения является индуцированный мутагенез и ступенчатый отбор лучших вариантов (штаммов). Метод трудоемок, так как отбор, как правило, проводится без детального знания путей биосинтеза. Селекционные работы такого рода могут занимать длительное время (годы). Тем не менее, практика показывает, что многолетняя селекция штаммов – продуцентов пенициллина позволила поднять активность от 100 до 40 000 ед/мл и более.

Задача создания высокопродуктивных штаммов намного упрощается, если селекционер имеет достаточно знаний о путях биосинтеза того или иного метаболита и имеются способы генетического обмена у исследуемого микроорганизма, позволяющие собрать в одном штамме все полезные мутации и элиминировать все вредные.

Познание молекулярных механизмов репликации ДНК, транскрипции и трансляции, регуляции активности и экспрессии генов, дало возможность на современном этапе развития биотехнологии сознательно конструировать штаммы микроорганизмов с заданными свойствами. Применение названных подходов в сочетании с применением классической селекции и составляет суть современной селекции микроорганизмов, участвующих в том или ином биотехнологическом процессе.

Дата добавления: 2014-01-14