Головна
Реферати » Реферати по біології » Біотехнологія

Біотехнологія

найгуманнішої з усіх наук. Тут ми зупинимося лише на основних моментах.

Антибіотики.

Антибіотики - це специфічні продукти життєдіяльності, що володіють високою фізіологічною активністю по відношенню до певних груп мікроорганізмів і до злоякісних пухлин, вибірково затримують їх ріст або повністю пригнічують розвиток (Н. С. Єгоров, 1979). Далеко не всі з цих сполук, число яких наближається до 5000, допущені для застосування в медицині. До найважливіших антибіотиків терапевтичного призначення належать такі їх класи (табл. 2).
Наведені класи антибіотиків не вичерпують їх різноманіття, список їх поповнюється з кожним роком. Причини неослабної уваги до пошуку нових антибіотиків, як видно з табл. 10, пов'язані з токсичністю існуючих антибіотиків, алергічними реакціями, що викликаються ними, наростанням стійкості патогенних мікроорганізмів до застосовуваних препаратів і, крім цього, з необхідністю вишукування коштів боротьби з збудниками, проти яких недостатньо ефективні відомі нині антибіотики. Основні шляхи пошуку включають:
1. Випробування нових продуцентів. Так, з початку 80-х років досліджують миксобактерии, продукують велику кількість антимікробних агентів (Н.
Thierbach, N. Reichenbach, 1981).
2. Хімічна модифікація антибіотиків. Протівомікроб-ні макроліди токсичні для людини. Наприклад, гептан амфо-теріцін В, використовуваний за життєвими показаннями при важких мікозах, викликає незворотні ураження нирок. Отримано метилові ефіри амфотерицина, менш токсичні і зберігають противогрибковую активність. При модифікації та цефалоспоринів використовують іммобілізовані ферменти.

Таблиця 2 Найважливіші класи антибіотиків терапевтичного призначення
(по І Г .. Єгорову, 1979; Д.Ланчіні, Ф Паренти, 1985)
| Клас | Типові | Продуценти | На кого | Механізм | Труднощі |
| | антибіотики | | діє | дії | ТЕРАПЕВТИЧНОГО |
| | | | | | ого |
| | | | | | застосування |
|?-Лактамних | Пеніциліни, | Гриби | Грамположітел | Порушення | Алергічні |
| | це-фалоспорі | пологів | ь Цінні та | синтезу | реакції |
| | ни | Реnicillium, | грамотріцатель | клітинної | |
| | | Cephalosporu | ьние | стінки | |
| | | m | бактерії | | |
| Аміноглікоз | Стрептоміцин | Актиноміцети | В основному | необоротне | Токсична |
| ідние |, | роду | грамотріцатель | придушення | дію на |
| | гентаміцин, | Streptomyces | ьние | синтезу | слуховий нерв |
| | канаміцин, |, бактерії | бактерії | білка | і нирки |
| | тобрамицин, | пологів | | | |
| | амикацин | Micromonospo | | | |
| | | ra. Bacillus | | | |
| | | | | | |
| Тетрациклін | Однойменні | Актиноміцети | Грамположітел | Неруйнівна | Поширений |
| и | антибіотики | роду | ьние і | придушення | ие стійких |
| | | Streptomyces | грамотріцатель | синтезу | штамів |
| | | | ьние | білка | |
| | | | бактерії, | | |
| | | | рикетсії, | | |
| | | | хламідії, | | |
| | | | найпростіші | | |
| Макроліди | антибактеріа | Актиноміцети | Грамположітел | Те ж | Токсичність |
| | Патерналізм: | роду | ьние бактерії | Порушення | |
| | еритроміцин | Streptomyces | Гриби, | ПЛАЗМАТИЧНИХ | |
| | протівогрібко | Те ж | деякі | ой | |
| | ові і | | найпростіші | мембрани | |
| | антіпротозой | | | | |
| | ниє: поліени | | | | |
| | | | | | |
| ПОЛІПЕПТИДНИЙ | Поліміксини, | Різні | В основному | Механізм | Висока |
| ті і | граміцидини, | мікро-органі | грамотріцатель | дії | токсичність |
| депсіпептід | Бацитрацин | зми | ьние | різний | |
| ниє | | | бактерії | | |

3. Мутасінтез. Застосовують мутантні штами, у яких блокований синтез окремих фрагментів молекули антибіотика. У середу культивування вносять аналоги цих фрагментів. Мікроорганізм використовує ці аналоги для біосинтезу, в результаті чого отримують модифікований антибіотик.
4. Клітинна інженерія. Отримують гібридні антибіотики, наприклад, з новими комбінаціями агликона і Сахаров.
5. Генетична інженерія - введення в геном мікроорганізму інформації про фермент, необхідному для модифікації продуцируемого антибіотика, наприклад його метилування за допомогою метилаз.
Важливим завданням є підвищення ефективності біосинтезу відомих антибіотиків. Значних результатів вдалося домогтися за десятиліття селекції штамів-продуцентів із застосуванням індукованого мутагенезу та ступеневої відбору. Наприклад, продуктивність штамів Penicillium по синтезу пеніциліну збільшена в 300-350 разів. Певні перспективи відкриваються у зв'язку з можливістю клонування генів «вузьких місць» біосинтезу антибіотика або в разі, якщо все биосинтетические ферменти кодуються єдиним опероном.
Багатообіцяючим підходом служить инкапсулирование антибіотиків, зокрема їх включення в лігюсоми, що дозволяє прицільно доставляти препарат тільки до певних органів і тканин, підвищує його ефективність і знижує побічну дію. Цей підхід застосуємо і для інших лікарських препаратів. Наприклад, кала-азар, хвороба, що викликається лейгшма-нией, піддається лікуванню препаратами сурми. Однак лікувальна доза цих препаратів токсична для людини. У складі ліпосом препарати сурми вибірково доставляються до органів, ураженим лейшманія, - селезінці і печінці.
Замість антибіотика в організм людини може вводитися його продуцент, антагоніст збудника захворювання. Цей підхід бере початок з робіт І.
І.Мечникова про придушення гнильної мікрофлори в товстому кишечнику людини за допомогою молочнокислих бактерій. Важливу роль у виникненні карієсу зубів, очевидно, грає що мешкає в роті бактерія Streptococcus mutans, яка виділяє кислоти, що руйнують зубну емаль і дентин. Одержаний мутант
Strept. mutans, який при введенні в ротову порожнину майже не утворює коррозівного кислот, витісняє дикий патогенний штам і виділяє летальний для нього білковий продукт.

Гормони.

Біотехнологія надає медицині нові шляхи отримання цінних гормональних препаратів. Особливо великі зрушення відбулися в останні роки в напрямку синтезу пеп-тидной гормонів.
Раніше гормони отримували з органів і тканин тварин і людини (крові донорів, віддалених при операціях органів, трупного матеріалу). Треба було багато матеріалу для отримання невеликої кількості продукту. Так, людський гормон росту (соматотропін) отримували з гіпофіза людини, кожен гіпофіз містить його не більше 4 мг. У той же час для лікування однієї дитини, що страждає на карликовість, потрібно близько 7 мг соматотропіну в тиждень; курс лікування повинен тривати кілька років. Із застосуванням генноинже-нерного штаму Е. coli в даний час отримують до 100 мг гормону росту на 1 л середовища культивування. Відкриваються перспективи боротьби не тільки з карликовостью, але і з низкорос-лостью - більш слабким ступенем дефіциту соматотропіну. Соматотропин сприяє загоєнню ран і опіків, поряд з каль-цітоніном (гормоном щитовидної залози) регулює обмін Са2 + в кістковій тканині.
Інсулін, пептидний гормон острівців Лангерганса підшлункової залози, представляє основний засіб лікування при цукровому діабеті. Ця хвороба викликана дефіцитом інсуліну і виявляється підвищенням рівня глюкози в крові.
Донедавна інсулін отримували з підшлункової залози бика і свині. Препарат відрізнявся від людського інсуліну 1-3 амінокислотними замінами, так що виникала загроза алергічних реакцій, особливо у дітей.
Широкомасштабне терапевтичне застосування інсуліну стримувалося його високою вартістю і обмеженістю ресурсів. Шляхом хімічної модифікації інсулін з тварин вдалося зробити не відрізнятись від людського, але це означало додаткове подорожчання продукту.
Компанія Eli Lilly з 1982 р виробляє генноїнженерний інсулін на основі роздільного синтезу Є. coli його А-і В-ланцюгів. Вартість продукту значно знизилася, одержуваний інсулін ідентичний людському. З 1980 р у пресі є повідомлення про клонування у Є. сой гена проінсуліну - попередника гормону, переходить у зрілу форму при обмеженому протеолизе.
До лікування діабету прикладена також технологія інкапсулі-вання: клітини підшлункової залози в капсулі, введені одноразово в організм хворого, продукують інсулін протягом року.
Компанія Integrated Genetics приступила до випуску фолли-кулостімулірующего і лютенизирующего гормонів. Ці пептиди складено з двох субодиниць. На порядку денному питання про промислове синтезі олігопептідних гормонів нервової системи - енкефалінів, побудованих з 5 амінокислотних залишків, і ендорфінів, аналогів морфіну. При раціональному застосуванні ці пептиди знімають больові відчуття, створюють гарний настрій, підвищують працездатність, концентрують увагу, покращують пам'ять, приводять в порядок режим сну і неспання. Прикладом успішного застосування методів генетичної інженерії може служити синтез р-ендорфіну за технологією гібридних білків, описаної вище для іншого пептидного гормону, соматостатину.
Значним є внесок біотехнології і в промислове виробництво непептидним гормонів, в першу чергу стероїдів. Методи мікробіологічної трансформації дозволили різко скоротити число етапів хімічного синтезу кортизону, гормону надниркових залоз, застосовуваного для лікування ревматоїдного артриту. При виробництві стероїдних гормонів широко використовують іммобілізовані мікробні клітини, наприклад Arthrobacter globiformis, для синтезу преднізолону з гідрокортизону. Є розробки з отримання гормону щитовидної залози тироксину з мікроводоростей.

Інтерферони, інтерлейкіни, фактори крові.

Інтерферони виділяються клітинами людини і тварин у відповідь на інфікування вірусами. Вони володіють антивірусною активністю. Механізм дії інтерферонів до кінця не з'ясований. Передбачається, зокрема, що
Інтерферони перешкоджають проникненню вірусних частинок в клітку.
Інтерферони стимулюють діяльність імунної системи і перешкоджають розмноженню клітин ракових пухлин. Всі аспекти дії інтерферонів важливі з точки зору їх терапевтичного застосування.
Розрізняють?-,?-,? - І (-інтерферони, утворювані відповідно лейкоцитами, фібробластами сполучної тканини, Т-лімфоцитами і епітеліальними клітинами. Найбільше значення мають перші три групи.
Інтерферони складаються з 146-166 амінокислотних залишків,? - і?-інтерферони пов'язані із залишками Сахаров (глікозовані). До введення методів генетичної інженерії інтерферони отримували з донорської крові - до 1 мкг неочищеного інтерферону з 1 л крові, т. е. приблизно одну дозу для ін'єкції.
В даний час?-,? - і?-інтерферони успішно отримують із застосуванням генноінженерних штамів Е. coli, дріжджів, культивованих клітин комах
(Drosophil?) і ссавців. Генно-інженерні інтерферони можуть бути очищені з використанням моноклональних антитіл. У разі у- і р- інтерферонів переважно застосування еукаріотичних продуцентів, так як прокаріоти НЕ глікозіліруют білки. Деякі фірми, наприклад Bioferon
(ФРН), використовують не генно-інженерні мутанти, а культивовані in vitro фібропласти людини.
Інтерферони використовуються для лікування хвороб, що викликаються вірусами герпесу, сказу, гепатитів, цітомегаловіру-сом, вірусом, що викликає небезпечне ураження серця, а також

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7 8