Бактерии вместо антибиотиков и агрессивной химии. Алтайские учёные открыли новый штамм

Барнаульские учёные собирают коллекцию. Правда, увидеть её можно только в микроскоп. Сотрудники инжинирингового центра «Промбиотех» АлтГУ открывают и сберегают штаммы полезных бактерий. Как выяснилось, их в сотни, тысячи раз меньше, чем патогенных. Сейчас здесь завершается работа над выведением на производственный уровень штамма бактерий Bacillus atrophaeus RCAM06423, способного подавлять патогенные микроорганизмы и синтезировать полезные метаболиты. Эта разработка станет экологичной альтернативой антибиотикам и агрессивным химическим дезинфектантам. Пока только в сельском хозяйстве, но перспективы у открытия гораздо шире – оно может найти широкое применение и в медицине.

«Трамплин» поговорил с руководителем «Промбиотеха», кандидатом биологических наук, доцентом кафедры экологии, биохимии и биотехнологии Института биологии и биотехнологии АлтГУ Алёной Иркитовой и выяснил, что экологичное будущее уже наступило.

— Алёна, как удалось открыть новый штамм бактерий?

— У нас совсем молодой, я бы сказала молодёжный коллектив. Инжиниринговый центр «Промбиотех» АлтГУ занимается промышленными биотехнологиями. Основной объект изучения — микроорганизмы, в основном бактерии. Выделяем их из различных обьектов окружающей среды, также работаем с рекомбинантными штаммами. Но коллекцию формируем преимущественно из природных штаммов с технологически ценными свойствами. Штамм Bacillus atrophaeus RCAM06423 был выделен в рамках работы одной из аспиранток нашей лаборатории Дины Дудник. Её диссертационная работа посвящена разработке биологического дезинфектанта для сельскохозяйственных помещений и подстилки. В рамках этой работы мы выделяли бактерии, патогенные для животных, и штаммы, которые их побеждают, — из этой же агрессивной среды, из образцов подстилки, где содержались животные. И так пришли к этому открытию. Найденные нами бактерии выделяют большой спектр антибиотических веществ — бактериоцинов, которые обладают антагонистической активностью к широкому спектру патогенов, что  подтвердили в лабораторных условиях. Препараты на основе таких штаммов улучшают санитарный фон сельскохозяйственных комплексов и в целом способствуют сохранению поголовья молодняка.

— Почему появилась потребность в таком открытии?

— Сейчас мировой тренд на экологизацию сельского хозяйства. Наш коллектив как раз занимается разработками широкого спектра препаратов по этому направлению. Один из моих аспирантов защитился по пробиотику для животных и аквакультуры. Это тоже альтернатива антибиотикам, либо может использоваться как вспомогательная терапия, чтобы снижать нагрузку антибиотиками. Другая моя аспирантка защитила диссертацию по средству защиты и стимуляции роста растений, которое обладает фунгицидным (противогрибковым, от гнилей растений. — Прим. ред.) действием. Это тоже альтернатива химическим препаратам. Третья аспирантка, которая уже на подходе к защите диссертации, разрабатывает препарат для дезинфекции подстилки и сельскохозяйственных помещений. Он тоже будет альтернативой химическим средствам дезинфекции  и антибиотикам.

Так выглядят колонии полезных бактерий

— Какие испытания прошёл препарат, в чём принцип действия этого штамма бактерий?

— В ближайшее время у нас запланирован эксперимент в сельскохозяйственном комплексе Алтайского края. Во время его проведения мы будем отслеживать, с какой скоростью и эффективностью происходит замещение микрофлоры. Животные растут, продукты их жизнедеятельности выделяются в окружающую среду. Особенно если есть высокий инфекционный фон – а он часто присутствует в подобных замкнутых пространствах . В окружающую среду выделяется много патогенных бактерий. Как правило, мы предлагаем средство, которое не будет вредить ни животным, ни персоналу. Но при этом заселять окружающую среду, не давая подселиться вредоносным бактериям. Обычно как делают? Обрабатывают хлор содержащими  и прочими агрессивными средами, которые угнетают жизнедеятельность самих животных и не безопасны для человека.

При этом такой агрессивный стерилизационный эффект и привёл к тому, что сейчас в большом количестве появляются антибиотикорезистентные штаммы. А биологические средства, как правило, не вызывают такой сильной резистентности. Они абсолютно безопасны для животных, человека и окружающей среды. Они даже не требуют каких-то специальных способов утилизации. Это работает как « живое против живого». Это естественный природный антагонизм бактерий друг к другу как способ сохранения баланса, не в сторону патогенной микрофлоры. И часто встречающаяся история — это так называемая глубокая подстилка, когда маленькие телятки находятся на соломе в течение трёх месяцев. Мало того, что он в клетке, солома под ним не меняется всё это время, она отсыревает, сверху добавляют новую, но не меняют. А телёнок в этом ограниченном участке живёт. Там, конечно, создаётся сильный инфекционный фон, что без безопасных средств обработки никак. Поэтому появилась задача разработать биологический дезинфектант.

В нашей коллекции есть и другие штаммы микроорганизмов с важными биологически и технически ценными свойствами. Комбинируем их между собой, проверяем на биосовместимость, синергизм для усиления эффекта, выдерживаем в агрессивных средах – тестируем, справляются ли они со своими задачами. Проблема актуальна, поэтому данный патент вызвал живой интерес. 

— Когда новый препарат на основе этого нового штамма будет запущен в производство?

— У нас не только научная лаборатория, но есть и опытный участок, где мы можем масштабировать разработки. Биологических препаратов разработано очень много, но, как правило, большинство разработок остаются в стадии «НИР», «в колбе или в столе». А мы как раз масштабируем разработки и отрабатываем технологии производства. У нас есть ферментационные аппараты разного объёма и все остальное оборудование, необходимое для отработки технологиий полного цикла. Мы можем подбирать условия для культивирования для микроорганизмов, отработать все производственные элементы. Поэтому мы занимаемся не только научной работой, но и масштабируем научные разработки до опытного образца. В этом наше преимущество. И мы открыты к сотрудничеству с промышленными партнёрами.

• В случае с этим препаратом технология уже полностью масштабирована. Сейчас мы формируем  доказательную базу именно в сельскохозяйственных комплексах. После этого разработка будет готова к внедрению — ориентировочно через полгода-год. С учётом того, что большая часть работы уже проделана. Надеюсь, что в следующем году по этому препарату будет защищена диссертация.

— Может ли открытый в вашем инжиниринговом центре штамм бактерий использоваться не только в сельском хозяйстве и ветеринарии, но и в медицине?

— Конечно. Этот штамм может быть использован как компонент пробиотических препаратов, эти штаммы нетоксичны. Как компонент в комплексной терапии — вполне. Этот штамм может занять достойное место в группе самоэлюминирующихся  пробиотиков.

Автор: Анна Микула

Фото: предоставлены Алёной Иркитовой