Пущинские микробиологи «научили» бактерии создавать стероиды для лекарств

В преддверии Дня науки продвигается важное исследование. Оно поможет использовать бактерии, питающиеся отходами, для создания лекарств на базе стероидов.

Стероиды — основной действующий компонент более трехсот различных фармацевтических препаратов. Многие из них входят в списки жизненно необходимых. Рынок стероидов сегодня уступает лишь рынку антибиотиков. Но все равно разработки этой сферы приносят огромные средства. Один из проектов лаборатории уже поддержали грантом Российского научного фонда в рамках президентской программы развития генетических технологий.

Один из инструментов ученых — установка управляемого культивирования. Она помогает еще в лаборатории определить, будут ли бактерии эффективны на производстве.

Создавать стероиды напрямую из фитостеринов без сложного многоступенчатого химического синтеза ученым помогают биотехнологии. Специально «обученные» бактерии потребляют стерины и могут производить ценные соединения, такие как половые гормоны тестостерон и прогестерон, нейростероиды, регулирующие работу головного мозга, желчные кислоты, которые широко используют в гастроэнтерологии.

— В основном мы работаем с непатогенными актинобактериями, которые способны потреблять стерины. Но стратегия бактерий — полностью использовать стерины в качестве источника углерода и энергии, окислить их до углекислого газа и воды. Наша задача — остановить каскад этих реакций на нужной стадии, — сообщила руководитель лаборатории микробиологической трансформации органических соединений, главный научный сотрудник ИБФМ РАН Марина Донова.

Чтобы создать эффективную микробную клеточную фабрику, ученые блокируют или, напротив, внедряют новые гены в бактерии с помощью генной инженерии. Например, чтобы сконструировать штаммы, способные продуцировать прогестерон, в бактерии внесли кодирующие гены из коры надпочечников быка.

— Известные микроорганизмы не способны синтезировать стероиды, которые присущи человеку. Наша задача — с помощью методов молекулярной биологии и генной инженерии научить их этому. Работа заключается в том, чтобы поэтапно интегрировать гены, например, гены человека в бактерии и изучать на каждом этапе выходящие стероидные вещества, — рассказал младший научный сотрудник лаборатории Михаил Карпов.

Биопроцессы, разработанные в лаборатории в колбах, микробиологи адаптируют к промышленным условиям. Для этого используют установку управляемого культивирования. Она представляет собой связанные между собой ферментеры — лабораторный на 30 и пилотный на 300 литров, подключенные к блоку компьютерного управления.

Материал, наработанный в маленьком аппарате, передают в большой аппарат. Это позволяет понять, будет ли эффективен процесс, идущий в лабораторных условиях в масштабах крупного производства.