CC BY
859
УДК 579.864.1:615.331
ПРОБИОТИКИ НА ОСНОВЕ ТРАНСГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
С. А. СТАРОВОЙТОВА, О. И. СКРОЦКАЯ Национальный университет пищевых технологий, Киев E-mail: svetik_2004@mail.ru
Получено 17.05.2012
Рассмотрены современные тенденции создания рекомбинантных микроорганизмов для получения на их основе новых эффективных биопрепаратов (пробиотиков) с расширенным спектром биологических и терапевтических свойств. Уделено внимание основным родам бактерий, перспективных для создания рекомбинантных пробиотиков, а именно: Lactococcus, Bifidobacterium, Bacillus, Escherichia. Дана характеристика основных отечественных и зарубежных генно-модифицированных штаммов, которые уже сегодня широко используются для получения эффективных биопрепаратов. Освещены некоторые из основных направлений и методов создания генно-модифицированных штаммов, применяемых в производстве препаратов для лечения и профилактики заболеваний, при которых ранее эту группу фармацевтических средств не использовали. Обсуждаются вопросы безопасности применения пробиотиков на основе генно-модифицированных штаммов. Биопрепараты медицинского и ветеринарного назначения на основе рекомбинантных микроорганизмов с доказанной безопасностью можно направленно и эффективно применять для лечения и профилактики разнообразных заболеваний, начиная от дисбактериоза и заканчивая сердечно-сосудистыми. Эффективность лечения последних обусловлена способностью некоторых пробиотических микроорганизмов снижать уровень сывороточного холестерола в организме хозяина.
Ключевые слова: генно-модифицированные микроорганизмы, рекомбинантные пробиотики, бациллы, бифидобактерии, лактококки, биопрепараты.
Генетический материал микроорганизмов наиболее доступен для воздействия на него различных факторов, приводящих к структурным изменениям в бактериальном геноме. Кроме мутаций в бактериальных популяциях активно реализуются генетические рекомбинации, поскольку в состоянии «компетентности» бактериальная клетка способна поглощать из внешней среды чужеродные молекулы ДНК, используя впоследствии часть полученных генов для расширения своего метаболического потенциала и приобретения новых полезных свойств. Переносчиками молекул ДНК могут выступать бактериофаги, которые в результате трансдукции встраивают в геном бактерии-хозяина новые фрагменты ДНК, а также плазмиды, осуществляющие перенос посредством генетической рекомбинации.
Большой интерес для медицинской практики представляют данные использования генетически модифицированных микроорганизмов, перспективных для получения
препаратов-пробиотиков, обладающих максимальным спектром заданных полезных свойств. К таким свойствам относится продуцирование бактериями антибиотикоподобных и различных целевых протеинов иммунокомпетентных клеток человека, гены в которых клонированы на различных векторах и переданы в определенный штамм-носитель.
Изменчивость бактерий все чаще используют с целью конструирования генетических рекомбинантов, в том числе и пробиотических микроорганизмов с новыми полезными свойствами [1-4].
Перспективным современным направлением является создание генно-инженерных пробиотиоков с применением живых бактериальных векторов для доставки гетероло-гических иммуногенных эпитопов совместно с доставкой цитокинов, активизирующих местный иммунитет. Насчитываются десятки рекомбинантных штаммов микроорганизмов, несущих гены, ответственные за
синтез а-, в- и у-интеферонов, различных типов интерлейкинов (ИЛ-1, ИЛ-6, а-1-тимозин, гранулоцит-макрофаг-колоние-стимулирующий фактор), факторов некроза опухолей -а, -в и т. д. [5-9].
Преимуществом лечебно-профилактических препаратов, создаваемых на основе бактериальных векторов доставки, является простота изготовления, не требующая дорогостоящей очистки лекарственной субстанции и получения биомассы, с последующей ее сублимацией, что в свою очередь обеспечивает простоту хранения. Пероральный прием является наиболее простым и безопасным способом введения таких препаратов [1-9].
Многие исследователи отмечают, что эффективность доставки целевого протеина в организм бактериальным вектором зависит от многих факторов:
- природы бактерии-носителя;
- способа введения бактерии-носителя;
- эффективности экспрессии гетероло-гичных эпитопов и цитокинов в иммунологически активной форме.
Однако широкое внедрение в медицинскую практику генно-модифицированных штаммов микроорганизмов ограничено возможным непредсказуемым влиянием их на организм хозяина (человека или животного), а также на экосистемы. Некоторые исследователи считают, что это может быть связано с появлением у интродуцентов новых свойств, усиливающих их конкурентоспособность, а также нарушением равновесия экосистем [10-14]. Кроме того, активно обсуждается возможность неконтролируемого переноса рекомбинантных ДНК новым хозяевам. В то же время многие исследователи экспериментально подтвердили экологическую безопасность рекомбинантных микроорганизмов как перспективной основы эффективных бактериотерапевтических препаратов [3, 10-16].
К микроорганизмам, активно исследуемым на предмет возможности создания рекомбинантных пробиотиков, относятся бактерии родов Lactobacillus, Lactococcus, Bifidobacterium, Bacillus, Escherichia и многие другие [1-16].
Бактерии рода Bacillus являются одними из наиболее перспективных для создания рекомбинантных пробиотиков благодаря их высокой антагонистической активности и удобству клонирования в них чужеродных генов про- и эукариотического происхождения. Кроме того, бактерии рода Bacillus не образуют биопленок на слизистых оболочках
организма хозяина, вследствие чего лишены способности бесконтрольно персистировать в его организме. При введении в организм рекомбинантного пробиотика на основе бактерий рода Bacillus контроль количества «чужеродного» протеина является одним из решающих факторов. Количество рекомбинантных представителей рода Bacillus в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), а также длительность их персистенции регулируются специально отработанными дозами и курсами применения пробиотиков [2, 17-19].
Рекомбинантный штамм Bacillus subtilis 2335/105 создан совместно российскими и украинскими учеными. Исходный штамм B. subtilis ВКПМ 2335 трансформировали плазмидой рВМВ 105, кодирующей синтез секреторного интерферона человека (таким же способом получены рекомбинантные штаммы B. subtilis ВКПМ В-4759, B. subtilis ВКПМ В-7092, B. subtilis УКМ В-5020). Введенная в клетку B. subtilis плазмидная ДНК содержит ген а-2-интеферона человека, промотор экспрессии гена и сигнальный пептид а-амилазы B. amyloliquefaciens для секреции интеферона, а также гены устойчивости к канамицину [20].
Важнейшей характеристикой рекомбинантных штаммов микроорганизмов — основы пробиотиков — является стабильность введенной плазмидной ДНК, поскольку в процессе работы возможна структурная нестабильность гибридных плазмид или их репликационная нестабильность [21-23].
Экспериментально доказано, что плазмида рВМВ105 стабильно сохраняется даже после многоразовых пересевов Bacillus subti-lis 2335/105 на среде без канамицина. Проверку структурной стабильности плазмиды проводили выделением плазмидной ДНК из случайно отобранных клонов, устойчивых к канамицину, с помощью эндонуклеазы рестрикции HaeIII, а также методом гибридизации с SlaI-^indIII-фрагментом плазмиды, содержащей ген интерферона. Стабильность плазмидной ДНК рВМВ105 также доказана в процессе 10 последовательных пересевов B. subtilis 2335/105 через организм животных [24-27].
Изучение биологических свойств рекомбинантного штамма B. subtilis 2335/105 подтвердило синтез внеклеточного а-2-инте-ферона человека, а также высокую антагонистическую активность в отношении патогенных и условно патогенных микроорганизмов [24-29].
Интерферон, появляющийся в просвете кишечника при пероральном введении,
реализует свою биологическую активность через контактное взаимодействие с рецепторами эпителиальных клеток слизистой и имунных клеток пейеровых бляшек. Не исключается и прямое проникновение интерферона в кровоток путем физиологического всасывания. Отмечается, что именно низкие дозы орально вводимого интерферона оказывают терапевтическое и иммунотропное действие. Принимая во внимание инициирующую позицию интерферона-а в цито -киновом каскаде, можно полагать, что его пероральное введение воспроизводит прайми-рующее действие индуцируемого в организме возбудителем эндогенного интерферона, являющегося связующим звеном между неспецифической резистентностью и антиген-специфическим иммунным ответом.
Показано, что противовирусное действие орально вводимого интерферона связано с его системным иммуномодулирующим эффектом. Адъювантный эффект орального интеферона-а в отношении индукции интерлейкина-12, интерлейкина-18, интерферо-на-у, необходимых для Th-1-иммунного ответа, и его способность повышать выживаемость ранних клеток памяти на антиген, являются определяющими в формировании специфического противовирусного иммунитета [1-6].
Разработка оральных лекарственных форм интерферона продиктована необходимостью защиты лекарственной субстанции от деградирующего влияния протеолитиче-ского содержимого секретов слизистой желудочно-кишечного тракта, при этом используют таблетированные, инкапсулированные и липосомальные формы. Альтернативным способом доставки интерферона к поверхности слизистой являются препараты на основе живых рекомбинантных бактерий, продуцирующих интерферон. Иммунологическая активность B. subtilis Inf+ была показана в исследованиях на добровольцах.
По-видимому, перорально вводимые клетки рекомбинантного штамма B. subtilis Inf+, продвигаясь под действием перистальтики по ЖКТ, стимулируют синтез интерферона вблизи клеток-мишеней, локализирующихся в слизистой [26, 27].
Изучение биобезопасности штамма B. subtilis Inf+ проводили совместно НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи РАМН (Москва) и НИИ биоинженерии ГНЦ вирусологии и биотехнологии «Вектор» (г. Кольцово, Новосибирская обл.). На первом этапе изучали биобезопасность штамма B. subtilis Inf+ в кишечном тракте
теплокровных с целью возможности спонтанной передачи рекомбинантной плазмиды рВМВ-105, несущей клонированные гены интерферона и маркер устойчивости к кана-мицину от интродуцента к бактериям нормальной микрофлоры, в качестве реципиентов были выбраны лактобактерии как представители доминирующего звена ЖКТ. Вначале были выбраны штаммы, устойчивые к канамицину. Устойчивость к канами-цину широко распространена среди различных видов молочнокислых бактерий, в том числе колонизирующих ЖКТ. Ученые отмечают, что получить трансформанты лактобактерий, содержащие гибридную плазмиду рВМВ-105 (Kmr), которая контролирует синтез интерферона, удалось лишь электропорацией. Эффективность трансформации при этом составила менее 102 клеток на 1 мкг плазмидной ДНК. Полученные результаты свидетельствуют о риске «горизонтального переноса» ДНК. Однако электропорация является искусственным способом ведения гетерологичной ДНК, не имеющим ничего общего с естественными процессами переноса ДНК [6, 26, 27].
В последующих экспериментах при изучении выживаемости интродуцента, определенной в динамике после оральной аппликации штамма-продуцента с учетом времени его пребывания в ЖКТ (от момента введения до полной элиминации) путем высевания из фекалий мышей, телят и цыплят, было показано, что клетки B. subtilis Inf+ не приживаются в кишечнике теплокровных, а полностью элиминируются из организма в течение 2-3 дней у мышей, 4-5 дней у цыплят и 5-7 дней — у телят.
На втором этапе проводили эксперименты оценки возможности «горизонтального переноса» гетерологичной ДНК на мышах. Широкое распространение канамицин-устойчивости (Kmr) среди молочнокислых бактерий, наиболее вероятных реципиентов автономной плазмидной ДНК, не позволило использовать Kmr для поиска спонтанных трансформантов.
Поэтому учеными был использован прием, заключающийся в выделении тотальной ДНК из бактерий природных популяций (представителей родов Bacillus, Bifidobacterium, Lactobacillus, Clostridium) с последующим проведением полимеразной цепной реакции (ПЦР) при использовании специфических праймеров к изучаемому гену праймеров. Результаты показали отсутствие этого гена в составе тотальной ДНК возможных реципиентов [6].
Таким образом, изучение возможности горизонтальной передачи плазмидной ДНК B. subtilis 2335/105 in vitro и in vivo не выявило спонтанных трансформантов, что свидетельствует о невозможности передачи плазмидной ДНК от B. subtilis 2335/105 другим микроорганизмам — как представителям нормальной микрофлоры, так и патогенам [28, 29].
Далее были созданы модели гетеротрофных микроэкологических систем (МЭС), характеризующиеся наличием эндогенной микрофлоры, различных микроводорослей, инфузорий и дафний, состав и количество которых остается стабильным с небольшими сезонными и суточными изменениями после определенного установочного периода. Конструирование таких МЭС позволяет создать условия, максимально приближенные к естественным средам обитания. МЭС характеризуются наличием питательных субстратов, циркулирующих в виде продуктов жизнедеятельности живых сообществ. В экспериментах учеными были использованы два типа МЭС, отличающиеся длиной трофических звеньев. Изучение последствия интродукции B. subtilis Inf+ в модельных водных экосистемах (микрокосмах) показало, что применение генетически модифицированных бактерий практически безопасно для окружающей среды как в плане распространения генов канамици-нустойчивости, так и негативного влияния на водные микробиоценозы [6].
Проведена также оценка экологической безопасности B. subtilis 2335/105, показавшая, что в случае попадания в окружающую среду штамм не способен к длительному и бесконтрольному росту и, следовательно, к конкуренции с аборигенной микрофлорой [24-29].
Из вышеизложенного следует, что генетически модифицированные бактерии
B. subtilis Inf+ при пероральном применении синтезируют интерферон, проявляющий иммуностимулирующее, антивирусное и противоопухолевое действие. На основании результатов проведенных на теплокровных и на модели водных МЭС (микрокосмах) экспериментов полученные генно-инженерные бактерии можно отнести к экологически безопасным микроорганизмам. По своему позитивному эффекту генно-инженерные бактерии, продуцирующие интерферон человека, являются перспективными в плане использования их в качестве лечебно-профилактических препаратов-пробиотиков [6, 26, 27].
Российскими учеными на основе гибридной плазмиды pBColE2 создан штамм B. subtilis pBColE2, способный продуцировать гибридный колицин Е2, который проникает через клеточные мембраны патогенных для человека микроорганизмов родов Escheri -chia, Pseudomonas, Salmonella, Haemophilus, Streptococcus, вызывая эндонуклеазную деградацию бактериальной ДНК. Гибридная плазмида получена методом генной инженерии на основе плазмиды pBColE2-P9 (Escherichia coli BZB 2125), детерминирующей синтез колицина Е2, и плазмиды pBR322 (искусственная плазмида, используемая с целью клонирования генетического материала; создана в 1977 г. мексиканскими биологами Ф. Боливаром и Р. Родригесом). С использованием эндонуклеазы рестрикции Bsplu11.2 из плазмиды pBColE2-P9 вырезан фрагмент Cna, а из плазмиды pBR322 при помощи рестрикционного энзима EcoR1 — сайт PStl, детерминирующий устойчивость к ампициллину. Далее фрагмент Cna лигировали с фрагментом плазмиды pBR322 B. subtilis. В результате получена неконъюгативная плазмида pBColE2, кодирующая синтез колицина Е2. Сконструированный штамм B. subtilis pBColE2 можно использовать для создания пробиотиков с антибактериальными и антиоксидантны-ми свойствами [30].
Российскими учеными создан рекомбинантный штамм B. licheniformis 2336/105 с помощью трансформации клеток исходного штамма B. licheniformis 2336 рассмотренной выше плазмидой рВМВ105. Сконструированный штамм способен продуцировать а-2-интеферон человека в микроаэрофиль-ных условиях и характеризуется антагонистической активностью относительно патогенной и условно патогенной микрофлоры. Экспериментально подтверждена стабильность введенной плазмиды и безопасность рекомбинантного штамма [31].
Бактерии рода Escherichia способствуют гидролизу лактозы, участвуют в расщеплении протеинов и углеводов, метаболизме холестерола, жирных и желчных кислот, синтезируют витамины группы В, биотин, витамин К, никотиновую и пантотеновую кислоты, а также колицины [32].
Пробиотики колибактерин и бификол получают на основе штамма E. coli М17, имеющего сниженную антагонистическую активность из-за потери способности синтезировать колицин В, а также чувствительность к антибиотикам. Это послужило толчком для создания рекомбинантного штамма
E. coli М^/pColap, способного синтезировать колицин Е1, отвечающий за его повышенную антагонистическую активность и устойчивость к ампициллину [33].
На основе плазмиды ColE1, выделенной из непатогенного штамма E. coli и отвечающей за синтез колицина Е1, сконструирована гибридная плазмида pColap. Недостатком ее является способность к мобилизации в другие клетки с помощью конъюгативных плазмид, что обусловлено наличием в ее структуре mob-области. Используя эндонуклеазу рестрикции BspLu1.1, эту область полностью удалили из плазмиды ColE1. Далее с использованием эндонуклеазы рестрикции BspH1 из вектора pUC19 вырезали фрагмент, содержащий ген bla, который кодирует синтез в-лактамазы, и лигировали его с фрагментом плазмиды ColE1. В результате была получена плазмида pColap, обеспечивающая лишь умеренный уровень устойчивости к ампициллину. Трансформированный плазмидой pColap штамм E. coli устой чив к ампициллину при его концентрации в среде до 150 мг/л, что следует считать позитивным фактором. Если по каким-то причинам локализация этого штамма в ЖКТ пациента окажется нецелесообразной либо плазмида pColap будет перенесена в другой штамм бактерий, все клетки, содержащие данную плазмиду, можно элиминировать из организма, используя высокие концентрации в-лактамных антибиотиков [33].
Зарубежными исследователями создан рекомбинантный штамм E. coli CWG308:pLNT, в который введена плазмида с генами глико-зилтрансферазы. В качестве доноров генов использовали Neisseria meningitidis и Campylobacter jejuni. В результате был создан штамм E. coli, способный синтезировать химерные липополисахариды (лакто-N-неотетрозу, ганглиозид GM1), которые могут связываться с энтеротоксинами E. coli и Vibrio cholerae. Таким образом, штамм E. coli CWG308:pLNT является перспективным для создания рекомбинантных токсинсвя-зывающих пробиотиков, эффективных при лечении и для профилактики диареи, вызванной энтеротоксигенной E. coli и Vibrio cholerae [13, 10].
Бактерии рода Bifidobacterium, доля которых составляет приблизительно 25% от общего количества анаэробных бактерий, преобладают в кишечнике здоровых людей. Еще в 1900 г. было доказано, что бифидобактерии являются основным компонентом кишечной микрофлоры у детей, находящих-
ся на грудном вскармливании [34]. Бифидобактерии, наряду с другими представителями нормальной кишечной микрофлоры, выполняют или регулируют многочисленные функции организма. В процессе жизнедеятельности они образуют органические кислоты, что способствует установлению нормальных значений рН кишечника, препятствует размножению патогенной, гнилостной и газообразующей микрофлоры. Бифидобактерии принимают участие в процессах энзиматического переваривания пищи, усиливая гидролиз протеинов, сбраживают углеводы, омыляют жиры, растворяют клетчатку, стимулируют перистальтику кишечника, способствуют нормальной эвакуации содержимого кишечника. Кроме того, они выполняют витаминообразующую функцию, синтезируют витамины группы
В, витамин К, фолиевую и никотиновую кислоты, способствуют синтезу незаменимых аминокислот, лучшему усвоению солей кальция, витамина D, который, в свою очередь, обладает антианемическим, антирахи-тическим и антиаллергическим действием. Важной функцией бифидобактерий является их участие в формировании иммунологической толерантности организма. Бифидобактерии стимулируют лимфоидную ткань, синтез иммуноглобулинов, повышают активность лизоцима и способствуют уменьшению проницаемости тканевых барьеров для токсичных продуктов патогенных и условно патогенных микроорганизмов [3, 35].
Молочнокислые бактерии, в том числе и представители родов Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus, Streptococcus, благодаря своей безопасности для человека и широкой распространенности как в пищевой, так и в фармацевтической промышленности, давно привлекают внимание специалистов генной инженерии. Однако использованию молочнокислых бактерий в качестве объектов для клонирования препятствует слабая по сравнению с другими классическими объектами (Bacillus subtilis, Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae) изученность их генетики и подходящих векторов клонирования. Сама процедура трансформации до недавнего времени была трудоемкой и малоэффективной.
Применение электропорации во многом способствовало развитию генной инженерии лактобактерий и лактококков, а соответственно, усовершенствованию методов клонирования. Кроме упомянутых выше молочнокислых бактерий, к той же группе принадлежат и представители родов Leuco -
nostoc, Pediococcus, Micrococcus и др. Определенная степень родства многих из указанных видов бактерий позволяет конструировать и использовать векторы на основе известных плазмид, арсенал которых достаточно широк [36].
В Японии фирмой Snow Brand Milk Products на основе двух штаммов бифидобактерий — B. longum M205, выделенного из тканей человека и активно снижающего уровень холестерола в крови, и B. pseudolon-gumeters BT2906 — из тканей животных, устойчивого к кислороду и кислотам, создан новый штамм бифидобактерий, который фирма планирует использовать для профилактики и лечения атеросклероза и связанных с ним заболеваний сердечно-сосудистой системы. Рекомбинантный штамм был получен скрещиванием протопластов при обработке исходных культур лизоцимом, а также протеазой и последующим хранением их в среде с раффинозой [35].
Проблема повышенного уровня холесте-рола в сыворотке и поиск лекарственных препаратов для его снижения весьма актуальны для современной медицины, поскольку он является одним из главных факторов риска развития ишемической болезни сердца, атеросклероза, гипертонии, опухолей пищеварительного тракта и других заболеваний. В современной клинической практике основными методами коррекции повышенного уровня холестерола в сыворотке крови (гиперхолестеринемии, холестероло-за) являются препараты, блокирующие активность энзима гидроксиметилглутара-цил-СоА-редуктазы (ГМГ-СоА-редуктаза), — статины (симвастатин, ловастатин, флува-статин, аторвастатин, розувастатин и т. д.), или угнетающие абсорбцию холестерола и стиролов в кишечнике (энзетемиб) [37, 38]. К сожалению, все гипохолестеринеми-ческие лекарственные препараты (снижающие уровень сывороточного холестерола) дорогостоящие и обладают рядом побочных эффектов, прежде всего гепатотоксич-ностью, а также вызывают расстройства пищеварительной и дыхательной, центральной и периферической нервной систем, увеличение массы тела и др. [37-41].
Во многих экспериментальных исследованиях, в том числе и наших, показано, что молочнокислые бактерии способны снижать уровень холестерола сыворотки [42-50]. Способность отдельных штаммов представителей нормальной микрофлоры ассимилировать и преципитировать деконъюгирован-ные желчные кислоты, так же как
и разрушать, связывать и ассимилировать холестерол, лежит в основе их гипохолесте-ролемической активности [37-42].
Нами была экспериментально показана высокая гипохолестеролемическая (холесте-разная [43]) активность, т. е. способность снижать уровень сывороточного холестеро-ла, высокопробиотических штаммов бактерий родов Lactobacillus и Bifidobacterium в опытах in vitro (в культуральной среде) и in vivo (на модели экспериментальной гиперхолестеролемии у мышей) [45, 46, 48-50]. Для установления способности молочнокислых бактерий снижать уровень холестерола в опытах in vivo разработан метод моделирования гиперхолестеролемии у мышей [51-53]. Изучение холестеразной активности молочнокислых бактерий позволило разместить их по проявлению гипохо-лестеролемического действия в следующий ряд: Lactobacillus casei > Lactobacillus delbrue-ckii subsp. bulgaricus > Lactobacillus acidophilus > Bifidobacterium longum > Bifidobacterium bifidum. Также экспериментально нами было доказано, что различные штаммы лакто- и бифидобактерий способны усиливать свои полезные свойства при их комбинации друг с другом в различных соотношениях. Гипохолестеролемическая активность исследованных штаммов и их композиций в опытах in vitro составила 7,6-62% (таблица), а в опытах in vivo колебалась в пределах 40-78% (рисунок), т. е. независимо от породы, возраста, пола, массы тела мышей и схемы введения пробиотика. В дальнейшем планируется увеличить подобную активность более детальной отработкой схем, доз введения, подбором комбинаций штаммов и их соотношения, а также методами генной инженерии. Таким образом, отобранные культуры молочнокислых бактерий с высокой гипохо-лестеролемической активностью в перспективе могут быть использованы в качестве основы для создания пробиотиков, снижающих уровень сывороточного холестерола. Пробиотики, содержащие холестероласси-милирующие штаммы молочнокислых бактерий, могут рационально дополнить комплексную терапию больных сердечнососудистыми, онкологическими и другими заболеваниями.
Бактерии рода Lactococcus не являются типичными представителями микроорганизмов ЖКТ человека, тем не менее пробиотики на их основе толерантны к действию желчи и способны угнетать развитие болезнетворных энтерококков. Некоторые виды
лактококков способны выживать в желудке, но не образуют колонии. Они лизируются в двенадцатиперстной кишке, освобождая при этом большое количество энзимов.
Лактококки продуцируют ряд бактерио-цинов, угнетающих рост патогенных и условно патогенных микроорганизмов возбудителей острых кишечных инфекций. Низин, один из бактериоцинов лактококков, эффективен против граммпозитивных бактерий, в том числе рода Clostridium, дип-лококцин — против золотистого стафилококка, а также известны лактострепцин, лактококцин и др. Доказано, что лактококки способны угнетать размножение таких микроорганизмов, как Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Clostridium perf-ringens, Salmonella typhimurium, E. coli и Clostridium dificile.
Все это свидетельствует об актуальности создания рекомбинантных лактококков с улучшенными биологическими свойствами. Сегодня известен ряд пробиотиков в состав которых входят лактококки: Апи -бакт, Пролакт, Пролам, Симбилакт, Симбиотик, Симбитер и многие другие [3].
Нидерландские исследователи, используя методы генной инженерии, создали рекомбинантный штамм Lactococcus lactis MG 1363. В геном этого штамма введены структурные гены про- и эукариотов, детерминирующие синтез следующих веществ (нг/мл): протеин А S. aureus — 1500; стреп-тавидин Streptomyces avidinii — 3000; интерлейкины (ИЛ) мыши: ИЛ-2 — 100, ИЛ-4 — 3, ИЛ-6 — 100, Ил-10 — 100; человека: ИЛ-2 — 50, ИЛ-6 — 100, ИЛ-10 — 20; фактор некроза опухолей (ФНО) мыши: 55 кДа ФНО — 50, 75 кДа, ФНО — 10. В экспериментах in vitro и in vivo доказана высокая эффективность пробиотика на основе L. lactis MG 1363 при лечении болезни Крона и язвенного колита [53-55].
Использование пробиотиков является перспективным направлением целевой иммунокоррекции. Известно, что они влияют на факторы врожденного и приобретенного иммунитета, в первую очередь на клетки фагоцитарной системы, которые предоставляют антиген Т- и В-лимфоцитам в процессе развития специфического иммунного ответа на патоген.
Холестеразная активность молочнокислых бактерий in vitro [46, 50]
Композиция Соотношение штаммов t1, ч ХА2, %
L. casei 1МВ E-7280:L. bulgaricus 1МВ В-7281В. acidophilus 1МВ В-7279: B. longum VK-2:B. bifidum VK-1 1:1:1:1 18 24 28,17±0,01* 38,03±0,02*
L. casei 1МВ В-7280^. bulgaricus 1МВ В-7281 18 24 33,80±0,03 73,24±0,37
B. longum VK-2:B. bifidum VK-1 18 24 54,23±0,28* 68,87±0,36*
L. casei 1МВ В-7280:В. bifidum VK-1 18 24 49,30±0,21* 52,82±0,23*
L. bulgaricus 1МВ В-7281В. longum VK-2 18 24 14,79±0,21* 23,15±0,03*
L. casei 1МВ В-7280: B. longum VK-2 18 24 43,94±0,08* 57,75±0,18*
L. acidophilus 1МВ В-7279'.L. casei 1МВ В-7280 18 24 32,88±0,19* 64,92±0,07*
L. acidophilus 1МВ В-7279'.L. bulgaricus 1МВ В-7281 18 24 20,15±0,11* 26,78±0,26*
L. acidophilus 1МВ В-7279:B. longum VK-2 18 24 18,92±0,25* 20,11±0,15*
L. acidophilus 1МВ В-7279:B. bifidum VK-1 18 24 12,07±0,08* 16,16±0,22*
L. bulgaricus 1МВ В-7281:B. bifidum VK-1 18 24 0 0
Примечания. ^ — время культивирования, ч; ХА2 — холестеразная активность, % от контроля (контроль — 100%: активность контрольного штамма или концентрация введенного мышам холестерола);
* — Р < 0,05 относительно Ь. саввг1МВ В-7280: Ь. ЬиЬдапсиз 1МВ В-7281.
11*есут
11-есут
■ 1-есут
7-е сут
Зависимость холестеразной активности молочнокислых бактерий и их композиций от времени
наблюдения (Р < 0,05) [50]:
а — для мышей массой 18-20 г при лечебной схеме введения пробиотических культур; б — для мышей массой 16-18 г — лечебная схема введения; в — для самцов линии Balb возрастом 2,5 мес — профилактическая схема введения; г — для самцов линии Balb возрастом 2,5 мес — лечебная схема введения; д — для самок мышей линии Balb возрастом 3 мес — профилактическая схема введения.
1 — L. acidophilus ШВ B-7279; 2 — L. casei ШВ B-7280; 3 — L. acidophilus ШВ B-7279+L. casei ШВ B-7280; 4 — B. bifidum VK-1; 5 — B. longum VK-2; 6 — B. bifidum VK-1+B. longum VK-2; 7 — L. casei ШВ
B-7280+L. bulgaricus ШВ B-7281
Пробиотические микроорганизмы, обладающие иммуномодулирующими свойствами, влияют на синтез различных оппозиционных цитокинов — про- и противовоспалительных, а также цитокинов ТЬ1- и ТЬ2-типа. От баланса этих цитокинов непосредственно зависит кооперативное взаимодействие между различными типами иммунных клеток, а также между патогенами и клетками макроорганизма, определяющее характер развития иммунного ответа и завершения патологического процесса. Важнейшим механизмом действия пробиотиков является
изменение продукции ряда иммунорегуля-торных цитокинов, особенно интерферонов, отвечающих за формирование клеточного звена иммунитета, а следовательно, и за эффективность развития иммунного ответа при инфекционных, онкологических заболеваниях и др. Интерфероны выполняют важную контрольно-регуляторную функцию в сохранении гомеостаза организма, поскольку им свойственна противовирусная, иммуномодулирующая, противовоспалительная, антибактериальная и антипро-лиферативная активность. Поэтому
б
а
г
в
д
создание новых штаммов пробиотических бактерий, которые влияют на продуцирование различных цитокинов, а соответственно и на иммунный ответ в целом, является актуальной проблемой [54-58].
В ходе экспериментальной работы нами выявлены и запатентованы пробиотические штаммы молочнокислых бактерий, характеризующиеся высокими иммунологическими показателями, а именно Lactobacillus delbrue-ckiisubsp. bulgaricusІМВ-В-7281 — активатор фагоцитов [59], Lactobacillus casei ІМВ-В-7280 — индуктор «позднего» интерферона и активатор макрофагов [60], а также Lactobacillus acidophilus ІМВ-В-7279 — индуктор эндогенного интерферона 1-го типа [61]. Каждый из запатентованных штаммов проявил достаточно высокую соответствующую иммуномодулирующую активность, но для достижения более высоких показателей в дальнейшем планируется провести работы по селекции, а также генной модификации
ЛИТЕРАТУРА
1. Сорокулова И. Б., Белявская В. А., Масычева
В. И., Смирнов В. В. Рекомбинантные пробиотики: проблемы и перспективы использования в медицине и ветеринарии // Вестн. Рос. АМН. — 1997. — № 3. — С. 46-49.
2. Сорокулова І. Б. Теоретичне обґрунтування і практика застосування бактерій роду Bacillus для конструювання нових пробіоти-ків: Автореф. дис. ... докт. біол. наук: 03.00.07./ !нститут мікробіології і вірусології НАНУ, 1999. — 37 с.
3. Янковский Д. С. Микробная экология человека: современные возможности ее поддержания и восстановления. — К.: Эксперт ЛТД, 2005. — 362 с.
4. Рыбчин В. Н. Основы генетической инженерии. — СПб: ГТУ, 2002. — 522 с.
5. Пат. М 26068 UA, 5 МПК A61K35/74, C12N1/21. Профілактичний біопрепарат су -балін / В. В. Смірнов, С. Р. Резник, І. Б. Сорокулова, Л. С. Сахдахчієв, В. А. Петренко, А А Ільїчов, В. А. Бєлявська, І. В. Тимофєєв. — Заявл. 07.07.1993; Опубл. 30.04.99, Бюл № 2.
6. Белявская В. А., Кашперова Т. А., Бондаренко В. М. и др. Экспериментальная оценка биобезопасности генно-инженерных бактерий на модели штамма Bacillus subtilis, продуцирующего интерферон // Микробиол. журн. — 2001. — № 2. — С. 16-20.
7. Попова Л. Ю,, Каргатова Т. В., Максимова Е- Е,, Белявская В. А Адаптация штамма Bacillus sub-tilis, содержащего рекомбинантную плазмиду с геном интерферона-а2 человека, к разным условиям существования // Микробиология. —
1997. — Т. 66, № 6. — С. 761-766.
изученных штаммов молочнокислых бактерий. Конечным этапом работы должно стать создание продуктов функционального назначения и лечебно-профилактических медицинских препаратов на основе полученных пробиотических штаммов с высокими иммуномодулирующими свойствами.
Приведенные в работе данные свидетельствуют об актуальности создания рекомбинантных штаммов микроорганизмов с расширенным спектром биологических свойств. Бактериотерапевтические препараты медицинского и ветеринарного назначения на основе рекомбинантных микроорганизмов с доказанной безопасностью целесообразно применять для лечения и профилактики разнообразных заболеваний, начиная от дисбактериоза и заканчивая сердечно-сосудистыми (благодаря способности некоторых пробиотических микро орга низмов снижать уровень сывороточного холестерола).
8. Смирнов В. В., Сорокулова И. Б., Пинчук И. В. Бактерии рода Bacillus — перспективный источник биологически активных веществ // Мшроб^л. журн. — 2001. — Т. 63, № 1. — С. 72-79.
9. Пат. № 2172343 RU, 5 МПК C12N1/20, A61K35/74, C12N1/20, C12R1:10. Штамм бактерий Bacillus licheniformis, обладающий антивирусной и антибактериальной активностью / В. А Белявская, И. Б. Сорокулова, Н. Г. Ромашова, Т. А Кашперова, В. И. Масычева, А. А. Ильичев, С. Н. Щелкунов, Н.К.Данилюк, А. Е. Нестеров, Л. С. Сандах-чиев, В. В. Смирнов, В. А. Петренко, В. Н. Красных. — Заявл. 30.06.1998; Опубл. 20.08.2001.
10. Paton A. W., Jennings M. P., Morona R. et al. Recombinant Probiotics for Treatment and Prevention of Enterotoxigenic Escherichia coli Diarrhea // Gastroenterology. — 2005. — V. 128 (Issue Suppl. 5). — P. 1219-1228.
11. Focareta A., Paton J. C., Morona R. et al. Recombinant Probiotic for Treatment and Prevention of Cholera // Ibid. — 2006. — V. 130 (Issue Suppl. 6). — P. 1688-1695.
12. Berlec A., Struketj B. Novel applications of recombinant lactic acid bacteria in therapy and in metabolic engineering // Rec. Patents Biotechnol. — 2009. — V. 3. — P. 77-87.
13. D’Silva I. Recombinant Technology and Probiotics // Int. J. Engin. Technol. — 2011. — V. 3 (Issue Suppl. 4). — P. 288-293.
14. Mercenier A., Pavan S., Pot B. Probiotics as biotherapeutic agents: present knowledge and future prospects // Cur. Pharmaceut. Design. — 2002. — V. 8. — P. 99-110.
15. Nakayama A., Ando K., Kawamura K. Efficient secretion of the authentic mature human growth hormone by Bacillus subtilis // J. Biotechnol. — 1988. — V. 8. — P. 123-134.
16. Kneifel W., Salminen S. Probiotics and Health Claims. — Wiley-Blackwell, 2011. — 360 p.
17. Сорокулова И. Б., Белявская В. А., Масыче-ва В. И., Смирнов В. В. Рекомбинантные пробиотики: проблемы и перспективы использования для медицины и ветеринарии // Вестн. РАМН. — 1997. — № 3. — С. 46-49.
18. Sorokulova I. Preclinical testing in the development of probiotics: a regulatory perspective with Bacillus strains as an example // Clin. Infect. Dis. — 2008. — V. 46 (Issue Suppl. 2). — P. S92-S96.
19. Sorokulova I. B., Reva O. N., Smirnov V. V. et al. Genetic diversity and involvement in bread spoilage of Bacillus strains isolated from flour and ropy bread // Lett. Appl. Microbiol. — 2003. — V. 37. — P. 169-173.
20. Пат. М 18394Б9 RU, Б МПК C12N1/21. Штамм бактерий Bacillus subtilis, обладающий антивирусной и антибактериальной активностью / В. В. Смирнов, В. А. Белявская, А. А. Ильичев, В. А. Петренко, И. В. Тимофеев, А. Е. Нетесов, С. Р. Резник, И. Б. Сорокулова. — Опубл. 23.06.1994.
21. Титок М. А Плазмиды грамположительных бактерий. — Минск: БГУ, 2004. — 130 с.
22. Филонов А. Е., Боронин А. М. Стабильность плазмид и конкуренция плазмидсодержа-щих и бесплазмидных штаммов в условиях непрерывного культивирования // Антибиот. химиотер. — 1990. — Т. 35, № 5. —
С. 46-50.
23. Щелкунов С. Н. Генетическая инженерия. — Новосибирск: Изд-во Сиб. ун-та, 2004. — 496 с.
24. Сорокулова И. Б. Изучение безопасности и реактогенности нового пробиотика субали-на для добровольцев // Микробиол. журн. —
1998. — Т. 60, № 1. — С. 43-46.
25. Сорокулова И. Б., Рыбалко С. Л., Руденко А А и др. Пробиотик субалин — принципиально новый подход к лечению бактериальных и вирусных инфекций. — К., 2006. — 36 с.
26. Чердынцева Н. В., Литвяков Н. В., Белявская В. А., Смольянинов Е. С. Влияние реком-бинантого пробиотика субалина на функциональную активность иммунокомпетентных клеток // Бюл. эксперим. биологии и медицины. — 1999. — Т. 127, № 1. — С. 67-70.
27. Чудновская Н. В., Рыбалко С. Л., Сорокуло-ва И. Б. и др. Антивирусная активность пробиотиков из бацилл // Доп. НАН України. — 1995. — № 2. — С. 124-126.
28. Пат. М 203Б18Б RU, Б МПК А61К3Б/66. Профилактический биопрепарат субалин /
В. В. Смирнов, С. Р. Резник, И. Б. Сорокулова, Л. С. Сандаxчиeв, В. А Петренко, А. А Ильичев, В. Н. Белявская, И. В. Тимофеев. —
Заявл. 31.01.1992; Опубл. 20.05.1995, Бюл. № 14.
29. Пат. М 21Б962Б RU, Б МПК A61K35/66. Пробиотический препарат комплексного действия / В. А. Белявская, Т. А. Кашперова, И. Б. Сорокулова, В. В. Смирнов, А. А. Ильичев, А. Н. Панин, Н. И. Малик, Л. С. Сан-даxчиeв. — Опубл. 27.11.2000.
30. Пат. М 2188233 RU, Б МПК C12N1/21, A61K35/74, C12N1/21, C12R1:125. Штамм бактерий Bacillus subtilis pBcolE2 — продуцент гибридного колицина E2, используемый для получения ветеринарного препарата / М. А.. Азямов. — Заявл. 30.01.2000; Опубл. 27.08.2002.
31. Пат. М 2142287 RU, Б МПК A61K35/74, C12N1/20, C12N1/20, C12R1:07, C12R1:10, C12R1:125. Штаммы бактерий Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis, используемые в качестве компонентов препарата против вирусных и бактериальных инфекций, и препарат на основе этих штаммов /
С. Н. Щелкунов, В. А Петренко, О. И. Рязан-кина, В. Е. Репин, И. С. Андреева, А А Ильичев, В. А Белявская, Л. С. Сандаxчиeв, О. И. Сер-пинский, Г. Ф. Сиволобова, А Н. Синяков, Н. Г. Перминова, И. В. Тимофеев, А. И. Ле-ляк, Г. А Ноздрин, Л. П. Катковский, Н. К. Да-нилюк, В. И. Масычева. — Заявл. 16.12.1997; Опубл. 10.12.1999.
32. Барановский А. Ю., Кондрашина Э. А. Дисбактериоз кишечника. — СПб.: Питер, 2007. — 240 с.
33. Пат. М 21449Б4 RU, Б МПК C12N1/21, A61K35/74. Штамм бактерий Escherichia coli M 17/pColap, используемый для получения пробиотического препарата / В. А. Лившиц, В. Л. Чеснокова, В. В. Алешин, Е. В. Со-куренко, М. В. Далин, Э. Г. Кравцов,
B.АБыков. — Заявл. 15.04.1998; Опубл. 27.01.2000, Бюл. № 13.
34. Хавкин А. И. Микробиоценоз кишечника и иммунитет // РМЖ. -2003. — Т. 11, № 3. —
C. 122-126.
35. Шендеров Б. А Медицинская микробная экология и функциональное питание. Т. 3. Пробиотики и функциональное питание. — М.: Издательство «ГРАНТЪ», 2001. — 288 с.
36. Бондаренко В. М., Белявская В. А. Клонирование и экспрессия генов молочнокислых бактерий // Журн. микробиол. — 2000. — № 2. — С. 67-73.
37. Пат. 2388479 РФ, Б МПК A61K35/74, A61P3/06. Способ коррекции гиперхоле-стеринемиии / М. Р. Исаев, Г. Н. Тукум-бетова, В. А. Баталин, В. И. Никитенко,
А. М. Чевычалов, Ю. В. Горячая, А. В. Андреев, О. А. Каширская, М. В. Баталина,
С.Б. Борисюк. — Опубл. 10.05.2010.
38. МосійчукС.М.,ХоменкоМ.Б.,Mиxайлова Т.С. та ін. Пробіотики: можливість застосуван-
ня при гіперхолестеринемії // Укр. мед. часоп. — 2006. — № 2 (52). — С. 10-23.
39. Liong M. T., Shah N. P. Roles of probiotics and prebiotics on cholesterol: The hypothesized mechanisms // Nutrafoods. — 2005. — V. 4. — P. 45-57.
40. Chralampopoulos D., Rastall R. A. Prebotics and Probiotics Science and Technology. — UK: Springer, 2009. — 1265 p.
41. Nguyen T. D., Kang J. H., Lee M. S. Charac-teri zation of Lactobacillus plantarum PH04, a potential probiotic bacterium with cholesterol-lowering effects // Int. J. Food Microbiol. — 2007. — V. 113. — P. 358-361.
42. Ямборка Г. В., Малюнкова В. І., Петрось-янц А. П. Здатність бактерій роду Lacto -bacillus вилучати холестерин із живильного середовища // Вісн. Одес. нац. ун-ту. — 2004. — Т. 9, Вип. 1. — С. 249-256.
43. Кігель Н. Ф., Романовська О. М., Науменко О. В. Дослідження in vitro холестеразної активності лакто- і біфідобактерій як критерій відбору пробіотичних штамів // Вісн. агр. науки. — 2002. — № 8. — С. 59-62.
44. Коваленко Н. К., Касумова С. А., Мучник Ф. В. Скрининг штаммов молочнокислых бактерий, обладающих гипохолестеринемиче-ской активностью, и их практическое использование // Микробиол. журн. — 2004. — Т. 66, № 3. — С. 33-42.
45. Старовойтова С. О., Орябінська Л. Б., Горчаков В. Ю. Гіпохолестеринемічна та протеолітична активність лактобактерій in vitro // Довкілля і здоров’я. — 2007. — № 4 (43). —
С. 68-71.
46. Starovoitova S., Kishko K., Lazarenko L. et al. Cholesteraze activity of new lacto- and bifidobacteria strains in vitro // Наук. вісн. Ужгор. унту. Сер. Біол. — 2010. — Вип. 27. — С. 1-4.
47. Buck M. L., Gilliland S. E. Comparison of freshly isolated strains of Lactobacillus acidophilus of human origin for ability to assimilate cholesterol during growth // J. Dairy Sci. — 1994. — V. 77, N 10. — Р. 2925-2933.
48. Старовойтова С. А., Лазаренко Л. Н., Авдеева Л. В. и др. Поиск штаммов бактерий родов Lactobacillus и Bifidobacterium перспективных для создания пробиотиков // Наук. вісн. Ужг. ун-ту. Сер. Біол. — 2009. — Вип. 26. — С. 216-219.
49. Старовойтова С. О. Розробка композиції поліштамового пробіотику на основі бактерій роду Lactobacillus: Лвтореф. дис. ... канд. біол. наук: спец. 03.00.20 «Біотехнологія» / НАН України; Ыститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного. — К., 2008. — 21 с.
50. Starovoitova S. A., Babenko L. P., Timo-shok N. A. et al. Cholesterol-lowering activity of lactic acid bacteria probiotic strains in vivo // Мікробіол. журн. — 2012. — Т. 74, № 3. — С. 78-84.
51. Пат. 619Б4 UA, МКІ А61К39/02. Спосіб моделювання гіперхолестеринемії у мишей / М. Я. Співак, С. О. Старовойтова — Заявл. 08.12.2010; Опубл. 10.08.2011, Бюл. № 15.
52. Старовойтова С. А., Бабенко Л. П., Шинкаренко Л. Н. и др. Разработка модели экспериментальной гиперхолестеринемии у мышей // Біол. сист. — 2011. — Т. 3, Вип. 2. — С. 21-23.
53. Remaut E., Braat H., Vandenbroucke K. et al. Clinical potential of Lactococcus lactis mediated delivery of human interleukin-10 and trefoil factors // Biosci. Microflora. — 2006. — V. 25. — P. 81-97.
54. Steidler L., Neirynck S., Huyghebaert N. et al. Biological containment of genetically modified Lactococcus lactis for intestinal delivery of human interleukin 10 // Nat. Biotechnol. — 2003. — V. 21. — P. 785-789.
55. Vandenbroucke K., Hans W., Van Huysse J. et al. Active delivery of trefoil factors by genetically modified Lactococcus lactis prevents and heals acute colitis in mice // Gastroenterology. — 2004. — V. 127. — P. 502-513.
56. Старовойтова С. О., Тимошок Н. О., Співак М. Я., Горчаков В. Ю. Ытерфероноген-на активність лактобактерій // Ыунол. алергол. — 2007. — № 4. — С. 24-27.
57. Старовойтова C. О., Тимошок Н. О., Горчаков В. Ю., Співак М. Я. !мунодолуюючі властивості бактерій роду Lactobacillus // Мікро-біол. журн. — 2009. — Т. 71, № 3. — С. 41-47.
58. Пат. 6720Б UA, МПК d2N 1/20. Поліштамова бактеріальна субстанція з пробіотичними властивостями / С. О. Старовойтова, Л. Б. Орябінська, В. Ю. Горчаков, О. М. Дуган. — Заявл. 30.06.2011; Опубл. 10.02.2012, Бюл. № 3.
59. Пат. 92983 UA, Б МПК d2N1/20, C12R1/225, А6^37/02. Штам Lactobacillus delbruckii subsp. bulgaricus ІМВ-В-7281 — активатор фагоцитів / М. Я. Співак, В. С. Підгорський, Л. М. Шинкаренко, Л. М. Лазаренко, Н. О. Тимошок, В. Ю. Горчаков, С. О. Старовойтова. — Заявл. 13.07.2009; Опубл. 11.10.2010, Бюл. № 19.
60. Пат. 93133 UA, Б МПК d2N1/20, C12R1/245, А6^37/02. Штам Lactobacillus casei ІМВ-В-7280 — індуктор «пізнього» інтерферону та активатор макрофагів / М.Я.Спі-вак, Л. М. Шинкаренко, В. С. Підгорський, В. Ю. Горчаков, С. О. Старовойтова, Л. М. Лазаренко, Н. О. Тимошок. — Заявл. 03.07.2009; Опубл. 11.10.2010, Бюл. № 19.
61. Пат. 93132 UA, Б МПК d2N1/20, C12R1/23, А61К3Б/74. Штам Lactobacillus acidophilus ІМВ-В-7279 — індуктор ендогенного інтерферону I типу / М. Я. Співак,
В. С. Підгорський, Л. М. Шинкаренко, В. Ю. Горчаков, С. О. Старовойтова, Л. М. Лазаренко, Н. О. Тимошок. — Заявл. 03.07.2009; Опубл. 11.10.2010, Бюл. № 19.
ПРОБІОТИКИ НА ОСНОВІ ТРАНСГЕННИХ МІКРООРГАНІЗМІВ
С. А. Старовойтова О. І. Скроцька
Національний університет харчових технологій, Київ
E-mail: svetik_2004@mail.ru
Розглянуто сучасні тенденції створення рекомбінантних мікроорганізмів для одержання на їх основі нових ефективних біопрепаратів (пробіотиків) з розширеним спектром біологічних та терапевтичних властивостей. Приділено увагу основним родам бактерій, перспективних для створення рекомбінантних пробіотиків, а саме: Lactococcus, Bifidobacterium, Bacillus, Escherichia. Подано характеристику основних вітчизняних і зарубіжних генно-модифікованих штамів, які вже сьогодні широко використовують для одержання ефективних біопрепаратів. Висвітлено деякі з основних напрямів і методів створення генно-модифікованих штамів, які застосовують у виробництві препаратів для лікування і профілактики захворювань, за яких раніше цю групу фармацевтичних засобів не використовували. Приділено увагу питанню безпеки застосування пробіотиків на основі генно-модифікованих штамів. Біопрепарати медичного та ветеринарного призначення на основі рекомбінантних мікроорганізмів з доведеною безпекою можна спрямовано й ефективно застосовувати для лікування і профілактики різноманітних захворювань, починаючи від дисбактеріозу і закінчуючи серцево-судинними захворюваннями. Ефективність лікування останніх зумовлена здатністю деяких пробіо-тичних мікроорганізмів знижувати рівень сироваткового холестеролу в організмі господаря.
Ключові слова: генно-модифіковані мікроорганізми, рекомбінантні пробіотики, бацили, біфідобактерії, лактококи, біопрепарати.
PROBIOTICS BASED ON TRANSGENIC MICROORGANISMS
S. A. Starovoitova O. I. Skrotska
National University of Food Technologies, Kyiv
E-mail: svetik_2004@mail.ru
Modern tendencies of recombinant microorganisms creation for obtaining on their basis a new effective biopreparations (probiotics) with wider spectrum of biological and therapeutic properties were considered. A lot of attention was focused on the main genera of perspective bacteria for creation of recombinant probiotics particularly: Lactococcus, Bifidobacterium,
Bacillus, Escherichia. The main created Ukrainian and foreign gene-modified strains, that are widely used today in creation of effective recombinant biopreparations were characterized. Some fundamental directions and methods of gene-modified strains obtaining, which are used in getting effective biopreparations that used for therapy and prophylactic illness were reported, under which this group of pharmaceutical drugs were not used earlier. The safety matters of probiotics using on basis of gene-modified strains were examined. Medical and veterinary biopreparations on basis of recombinant microorganisms could be used directly and effectively for therapy and prophylaxis of different illness, beginning from disbacteriosis up to cardiovascular diseases. It is related with some probiotic microorganisms ability for lowering of serum cholesterol at the host organism.
Key words: gene-modified microorganisms, recombinant probiotics, bacilli, bifidonacteria, lactococci, biopreparations.
