Биотехнологические методы получения ЛС на основе культур клеток растений имеют широкое распространение, поскольку по 1 страница

ЗАДАЧА 1

В процессе промышленного производства аскорбиновой кислоты…

Вариант ответа

Синтез аскорбиновой кислоты по А. Грюсснеру и М. Рейхшейну с 1934 г. представляет собой многостадийный и преимущественно химический процесс, в котором имеется лишь одна стадия биотранс­формации D-сорбита в L-сорбозу с участием уксуснокислых бакте­рий как классический пример микробиологического производства. Для получения сорбозы культуру продуцента Gluconobacter oxydans выращивают в ферментерах периодического действия, оснащенных мешалками и барботерами для усиления аэрации в течение 20—40 ч. Выход сорбозы достигает 98% от исходного сорбита. Питательные среды содержат кукурузный или дрожжевой экстракт (20% от общего количества). По окончании производственного цикла сорбозу выде­ляют из культуральной жидкости.

Совершенствование этой стадии в части повышения выхода целе­вого продукта при переходе от периодического культивирования про­дуцента Gluconobacter oxydans к непрерывному в аппарате колонного типа позволило увеличить скорость образования сорбозы в 1,7 раза.

Также можно привести пример получения 2-кето-L-гулоновой кислоты (промежуточный продукт синтеза витамина С^♠), кото­рая легко превращается в аскорбиновую кислоту. Это метод двух-стадийного микробиологического синтеза, включающий окисле­ние D-глюкозы в 2, 5-дикето-D-глюконовую кислоту с дальнейшей биотрансформацией в 2-кето-L-гулоновую кислоту. Наиболее про­дуктивными микроорганизмами, осуществляющими эту реакцию, являются представители родов Acetobacter, Erwinia, Gluconobacter, в частности, мутантный штамм Erwinia punctata, который обеспечивает выход до 94,5% 2, 5-диксто-D-глюконовой кислоты от общего коли­чества исходной глюкозы.

ЗАДАЧА 2

Довольно часто при получении ЛС биотехнологическими метода­ми синтез метаболитов и суспензионной культуре…

Вариант ответа

Известно, что биотрансформация — метод, использующий лока­лизованные в клетках растения ферменты, которые обладают спо­собностью изменять функциональные группы добавляемых извне химический соединений. Этот метод применяют в основном для повышения биологической активности конкретной химической структуры посредством серии специфических химических реакций одним или несколькими последовательно связанными ферментами. В качестве примера можно привести биотрансформацию дигитокси-на в дигоксин клетками Digitalis Lanata. Использование в клиниче­ской практике дигоксина предпочтительнее вследствие меньшей его токсичности по сравнению с дигитоксином. При этом необходимо отметить, что при экстрагировании БАВ из биомассы плантационно-выращиваемых растений преобладает в основном дигитоксин.

При решении данной проблемы можно использовать недиффе­ренцированные культуры клеток (суспензии) Digitalis Lanata, которые сами по себе не образуют сердечных гликозидов, но вполне успешно могут осуществлять реакции биотрансформации субстратов, добав­ляемых в питательную среду.

Биотрансформация дигитоксина в дигоксин происходит за счет реакции 1, 2-гидроксилирования, катализируемой ферментом, находя­щимся в клетках Digitalis Lanata. В данном случае целесообразно при­менять иммобилизацию растительных клеток путем встраивания их в альгинат кальция или в агарозные шарики, или в сетчатые структуры из нейлона, полиуретана и др. Иммобилизация растительных клеток дает преимущество по сравнению с суспензионными культурами:

• многократное использование биомассы;

• четкое отделение биомассы от продуктов метаболизма;

• увеличение продолжительности культивирования на стадии про­дуцирования;

• получение большего количества вторичных метаболитов.

ЗАДАЧА 3

При получении генно-инженерного инсулина, основанного на раздельном биосинтезе 2 цепей…

Вариант ответа

Выбор конкретного продуцента рекомбинантных белков, в част­ности инсулина, предусматривает его промышленное применение в качестве суперпродуцента. В этом отношении можно предложить использовать Bacillus subtilis, Saccaromyces cerevisiae и др. микроор­ганизмы, которые могут секретировать целевой продукт в культуральную жидкость. Преимуществом Esherichia coli по сравнению с этими микроорганизмами считают то, что синтезируемые кишеч­ной палочкой чужеродные белки депонируются внутри клеток в виде белковых тел (так называемых Dense bodies) и недоступны для действия протеаз, от которых нет защиты у других вышеуказанны) продуцентов. Применение Esherichia coli в качестве промышленной штамма также целесообразно благодаря наиболее низкому уровни опасности для персонала и окружающей среды, что достигается обеспечением фильтрами всех линий, через которые происходят газовые выбросы из ферментеров, и термической стерилизацией всех стоков содержащих биоматериал.

Схема получения рекомбинантного инсулина по «Eli Lilly» (США)

• Химический синтез генов, кодирующих образование цепей А и I в определенной последовательности нуклеотидов.

• Конструирование вектора.

— Введение каждого синтетического гена в плазмиду: в одну — ген синтезирующий цепь А, в другую — ген, синтезирующий цепь В

— Для интенсивной репликации плазмид в каждую из ни: вводят также ген, кодирующий образование фермент β-галактозидазы.

• Введение полученных плазмид в клетку Escherichia coli с после­дующим получением двух культур продуцента, одна из которых синтезирует цепь А, а другая цепь В.

• Культуры помещают в ферментер, в культуральную среду добав­ляют галактозу, которая индуцирует образование фермента β-галактозидазы. При этом плазмиды активно реплицируются и в результате получается большое количество генов, синтезирую­щих цепи А и В.

• Клетки лизируют, выделяют цепи А и В, которые обрабатывают бромцианом для отщепления от них β-галактозидазы.

• Затем следует очистка и выделение А и В-цепей.

• Далее окисляют остатки цистеина и соединяют цепи А и В.

Полученный генно-инженерный человеческий инсулин не вызы­вает аллергических реакций, так как он видоспецифичен, и если в нем находят какие-либо недопустимые примеси в виде эндотоксинов и пирогенов, то это относится только к нарушениям в технологии его изготовления и культуры производства.

ЗАДАЧА 4

В настоящее время существует международная программа систе­мы поиска и отбора антимикробных агентов…

Вариант ответа

У патогенных микроорганизмов открыты гены, имеющие зна­чение для инфекционного процесса, но несущественные при росте in vitro. В последнем случае эти гены не поддаются идентификации для их дальнейшего использования в качестве мишеней при поиске новых ЛС. Так называемые молчащие in vitro гены патогенных микро­организмов получили название «ш-генов» (генов вирулентности). Однако в случае дефицита каких-либо из жизненно необходимых клетке веществ возможно преобразование данных генов из молча­щих («несущественных») в «существенные». Подавление их функций антимикробными агентами приводит к подавлению роста (размно­жения) патогена именно в условиях in vivo, т.е. в инфицированном организме. Именно поэтому поиск и идентификация генов вирулент­ности являются конечной целью исследователей, создающих новые антимикробные лекарственные препараты.

В качестве примера такой работы можно привести метод IVET (in vivo expression technology).

Суть метода. Геном патогенной бактерии (Salmonella typhimurium) с помощью рестриктаз делят на сотни фрагментов, кратных 1, 2, 3 и т.д.

Каждый отдельный фрагмент генно-инженерными методами соединяют с лишенным промотора геном хлорамфеникол-ацетилтрансферазы (cat). Такой ген без промотора не может реплицировать­ся при его введении в клетку. Однако он смог бы реплицироваться, если соединенный с ним ген (фрагмент ДНК сальмонеллы) имел бы промотор для своей собственной репликации. Тогда этот промотор вызвал бы репликацию не только своего гена, но и репликацию сле­дующего за ним гена (без промотора). Таким образом, репликация гена хлорамфеникол-ацетилтрансферазы может происходить благо­даря использованию или «захвату» чужого промотора. Полученный фрагмент является сдвоенным (x-cat, где х — фрагмент генома саль­монеллы, a cat — ген хлорамфеникол-ацетилтрансферазы).

• К этому сдвоенному фрагменту присоединяют лактозный оперон, также лишенный промотора (lac Z). Данный оперон необходим для системы окисления лактозы. На этом этапе генные инженеры получают фрагмент, состоящий уже из 3 частей: x-cat-lac Z.

• Полученный фрагмент (x-cat-lac Z) включают в плазмиду. В результате всех манипуляций у генного инженера имеется набор плазмид, отличающихся только по фрагменту х.

• Эти плазмиды с разными частями генома сальмонеллы вводят в клетку Е. coli.

• Далее следует внедрение клеток Е. coli в организм лабораторного животного (мыши) с одновременным введением ему (ей) хлорамфеникола.

• Через сутки из ткани животного на твердую индикаторную среду с лактозой высевают бактериальную культуру, из которой вырас­тают колонии красного и белого цвета: колонии красного цвета (окисляющие лактозу и меняющие рН) составляют 90%, а белого (бесцветные) — 10%.

• Затем колонии анализируют.

Ход рассуждений следующий: если колония на индикаторной среде с лактозой выросла бесцветной, значит, на искусственной питательной среде данный промотор не работал, и ген во фрагментах «х» не экспрессировался. Вероятно, он нужен только при развитии инфекционного процесса и принадлежит к генам ivi (генам вирулентности). В случае колоний красного цвета экспрессируется ген, кодирующий образова­ние фермента, расщепляющего лактозу, в результате цвет индикатора изменяется, вызывая окрашивание колоний в красный цвет.

Таким путем из клеток Salmonella typhimurium было выделено около 100 ivi-генов, из которых 50 были абсолютно новыми (не описанными ранее). Они представляли интерес как потенциальные мишени для отбора антимикробных агентов.

ЗАДАЧА 5

При получении штаммов суперпродуцентов аминокислот, таких, как треонина или лизина…

Вариант ответа

Современными методами тонкого органического синтеза можно синтезировать D и L-формы аминокислот в любых количествах, но все существующие способы их производства приводят к образованию рацематов. Таким путем можно получать рацематы лизина, глутаминовой кислоты, триптофана и других аминокислот. Вместе с тем химический синтез невозможен без достаточно большого количества агрессивных и токсичных веществ, что требует проведения допол­нительных организационных мероприятий и финансовых затрат для их утилизации. Кроме того, подобные соединения небезопасны для персонала. Получение 100% биологически активной L-формы ами­нокислот методом органического синтеза — процесс очень сложный и экономически оправдан лишь в редких случаях.

Альтернативой химическому синтезу служит микробиологиче­ский процесс, при котором специально подобранные селекцион­ные или сконструированные методами генной инженерии штаммы-продуценты способны осуществлять сверхсинтез аминокислот, например L-лизина, L-глутаминовой кислоты, L-триптофана, L-треонина в значительных количествах, что является определяю­щим фактором при выборе технологии производства аминокис­лот в промышленном масштабе. Однако при биосинтетическом получении в фармацевтической промышленности товарных форм L-аминокислот для кормового, пищевого или медицинского при­менения необходимо также использование тонкого органического синтеза на стадиях выделения, концентрирования и очистки суб­станций аминокислот.

Микробиологическое промышленное производство L-амино­кислот можно осуществлять по двум технологическим схемам.

Двухступенчатый способ предполагает образование и подготов­ку предшественника, а также биосинтез ферментного препарата микробного происхождения, который будет трансформировать пред­шественник в целевую аминокислоту. Это первая ступень. Вторая ступень — собственно процесс трансформации полученного на 1 стадии предшественника в аминокислоту с помощью фермент­ных систем микроорганизмов. Таким путем получают, в частности, L-лизин.

Одноступенчатый способ синтеза аминокислот с помощью микро­организмов основан на культивировании строго определенного штамма-продуцента целевой аминокислоты на среде определенного состава при соответствующих параметрах ферментационного про­цесса.

Промышленный штамм должен обладать способностью к сверх­синтезу нужной аминокислоты. Для этой цели выбирают полиауксотрофные мутанты, т.е. те клетки микроорганизмов, которые, с одной стороны, утратили способность самостоятельно синтезировать необхо­димые для роста и развития клетки различные аминокислоты, а с дру­гой — приобрели способность к сверхсинтезу целевой аминокислоты.

Микроорганизмы осуществляют контроль биосинтеза каждой аминокислоты по принципу обратной связи как на уровне генов, ответственных за синтез соответствующих ферментов (репрессия), так и на уровне самих ферментов, способных при избытке аминокис­лоты изменять свою активность (ретроингибирование), что совершен­но исключает перепроизводство аминокислоты клеткой в природных условиях. Из этого следует, что целью биотехнолога является нару­шение этих систем регуляции с дальнейшим отбором ауксотрофных мутантов на селективных средах с использованием мутагенов (УФ, рентгеновские лучи, нитрозосоединения и др.). Такие мутанты имеют в геноме дефектный ген, детерминирующий фермент, без которого не может осуществляться биосинтез определенной аминокислоты. Важно, что получение ауксотрофных мутантов-продуцентов ами­нокислоты возможно только для микроорганизмов с разветвленной цепью биосинтеза, т.е. по крайней мере две аминокислоты должны синтезироваться из одного предшественника. У таких ауксотроф­ных мутантов избыток одной аминокислоты при дефиците другой не приводит к подавлению активности первого фермента. Однако аминокислота, биосинтез которой нарушен, должна быть добавлена в ограниченном количестве (при синтезе лизина добавляется гомосерин или треонин на 1-й стадии). Продуцент лизина — Cotynebacterium glutamicum (коринебактерии) — имеет единственную β-аспартакиназу (фермент), активность которой регулируется путем согласованно­го ингибирования по принципу обратной связи. Этот мутантный штамм-продуцент является ауксотрофом по гомосерину и треонину. Для длительной работы ауксотрофных штаммов-продуцентов лизина в питательную среду вносят белковые гидролизаты в режиме дробной подачи (комплекс аминокислот).

Для получения L-треонина используют промышленный мутантный штамм Е. coli (энтеробактерии), где система регуляции биосинтеза ами­нокислоты основана на принципе дифференциальной регуляции изо-ферментами. Этот штамм — тройной ауксотроф. У него изменен 1 фер­мент цепи биосинтеза (нечувствительный к треонину), отсутствуют механизмы репрессии («хроническое голодание» по изолейцину), при помощи методов генной инженерии треониновые гены размножены на плазмидах, что значительно увеличило продуктивность штамма.

При получении аминокислоты методами прямого микробиологиче­ского синтеза применяют полупериодическую ферментацию (регули­руемую) с хорошей аэрацией (барботер) и перемешиванием (мешалка).

ЗАДАЧА 6

Одно из существенных мест на фармацевтическом рынке занима­ют стероидные гормоны, являющиеся не только жизненноважными…

Вариант ответа

Обширный класс стероидов характеризуется наличием в молекуле специфического циклического скелета — циклопентанпергидрофе-нантрена, состоящегого из 4 сконденсированных колец, 3 из кото­рых — шестичленные (А, В и С), 1 — пятичленное. К стеринам (стеролам) относят стероиды, несущие в положении С₃ гидроксильную группу. Одним из наиболее изученных стеринов (класс зоостеринов) является холестерин. Другие стерины в природе отличаются от холе­стерина или по длине боковой цепи, или по степени насыщенности.

В процессе образования стероидных гормонов из холестерина сна­чала образуется прегненолон — основной промежуточный продукт биосинтеза стероидов и кортикостероидов.

При получении из прогестерона гормональных препаратов корти-костерона и гидрокортизона (кортизол), тестостерона и эстрона их биологическая активность связана с биотрансформацией структуры стероидов:

• окисление гидроксила в 3 положении;

• отщепление боковых цепей в 17 положении;

• введение А-1, 2-двойной связи (дегидрирование);

• гидроксилирование в 11-р положении

(в целом функциональные группы в положении 3, 11, 16, 17 обу­словливают физиологическую активность большинства стероидных препаратов).

Поскольку химические методы синтеза стероидов приводят к обра­зованию сложной смеси продуктов окисления как по боковой цепи, так и по системе конденсированных колец, то наиболее подходящие методы в этом случае — микробиологическое окисление и дегидрирование.

Таблица. Основные типы биотрансформации стероидов, активно исполь­зуемые в фармацевтической промышленности

Реакция	Субстрат	Продукт	Микроорганизм-трансформатор
11α-гидро-ксилирование	Прогестерон	11α-гидрокси-прогестерон	Rhizopus nigricans
11β-гидро-ксилирование	Вещество S	Гидрокортизон	Curvularia lunata
16α-гидро-ксилирование	9α-фторкортизол	9α-фтор16α-гидроксикортизол	Streptomyces roseo-chromogenus
1, 2-дегидриро-вание	Гидрокортизон	Преднизолон	Arthrobacter simplex
Расщепление боковой цепи	β-ситостерин	АД или андроста-диендион	Mycobacterium sp.

Исходным сырьем для производства стероидных препаратов явля­ется:

• отечественный соласодин (низкое процентное содержание сте­роидов);

• импортный диосгенин и продукты его превращения — АД, андростадиендион;

• наиболее экономичен р-ситостерин (растения и отходы пере­работки древесины).

ЗАДАЧА 7

Как известно, производство витамина В₁₂ (кобаламин) является чисто биотехнологическим способом его получения, когда в качестве…

Вариант ответа

В настоящее время промышленное производство витамина В₁₂ осуществляют исключительно биотехнологическими методами. Продуцентом витамина В₁₂ являются пропионовые бактерии из рода Propionibacterium. Добавление в среду предшественника вита­мина В₁₂ — 5, 6-диметилбензимидозола — резко повышает про­дуктивность продуцента. Повышению продуктивности также спо­собствует и добавка в питательные среды кукурузного и мясного экстракта, соевой муки, рыбной муки. Выращивание пропионовых бактерий производят периодическим методом в анаэробных услови­ях на среде с кукурузным экстрактом, глюкозой, солями кобальта и сульфатом аммония. Образующиеся в процессе жизнедеятельно­сти бактерий кислоты нейтрализуются щелочью. Через 72 ч после начала ферментации вносят предшественник — 5,6-диметилбензи-мидазол. Длительность ферментации составляет около 3 сут. Если не добавить 5,6-диметилбензимидазола, то вместо витамина В₁₂ синтезируется фактор В (кобинамид), и не обладающий терапевти­ческим действием псевдовитамин В₁₂, у которого азотистым осно­ванием служит аденин.

Поскольку витамин В₁₂ сохраняется в клетках бактерий, биомас­су отделяют сепарированием и извлекают из нее целевой продукт с помощью экстракции подкисленной водой (рН от 4,5 до 5,0) при тем­пературе 85-90 °С в течение часа. Витамин В₁₂ является водораство­римым витамином. Именно поэтому водный раствор стабилизируют

NaNО₂, получая коферментную форму витамина, которую очищают на ионообменной смоле. Затем следует кристаллизация витамина из водно-ацетонового раствора, химическая очистка и изготовление лекарственных форм из полученного продукта.

ЗАДАЧА 8

Иммунобиотехнология как наука и производство, с одной сторо­ны, предлагает средства для усиления иммунной защиты организма…

Вариант ответа

Понятие «антиген» подразумевает определенную химическую структуру, против которой могут быть получены антитела. Антигены внешней среды поступают в организм человека с воздухом, водой, пищей, через слизистые оболочки и кожные покровы. Часть антигенов попадает в организм в виде вакцин и иммуномодулирующих ЛС (аген­тов). Иммуномодуляторы либо усиливают, либо ослабляют иммунный ответ организма. Иммунный ответ — сложный процесс межклеточно­го взаимодействия различных типов лимфоидных клеток с участием специфических гормонов, вследствие которого В-клетки активно син­тезируют специфические антитела против данного антигена.

Антитела, однородные по структуре и специфичности, называют моноклональными антителами.

Способы усиления иммунного ответа по типу воздействия раз­деляют на активные и пассивные, а также на специфические и неспецифические. Активную иммунизацию вызывают вакцины на основе рекомбинантных протективных антигенов, живых гибридных носителей, выступающих в качестве иммунобиопрепаратов. В фор­мировании пассивного неспецифического иммунитета участвуют интерфероны, интерлейкины. Поликлональные антитела к инфек­ционным агентам вызывают пассивный иммунитет и представлены различными сыворотками. Сыворотки — это всегда готовые анти­тела.

По способу получения вакцины делят на живые вакцины с осла­бленной вирулентностью и неживые вакцины (молекулярные анаток­сины — дифтерийный, столбнячный, ботулинический).

Живые вакцины могут быть как вирусного происхождения (напри­мер, для профилактики оспы, кори, гриппа, краснухи, полиомиели­та), так и бактерийного происхождения для профилактики сибирской язвы, чумы, туберкулеза и др.

Существуют также комбинированные вакцины (поливакцины), состоящие из нескольких моновакцин, например АКДС (дифтерий­ная, столбнячная, коклюшная).

Вакцина для профилактики полиомиелита является поливалент­ным препаратом из трех ослабленных штаммов вируса полиомиелита.

В ответ на введение вакцины в организме человека или животного вырабатываются антитела к патогенному микроорганизму, которые при последующей инфекции приводят к инактивации патогена, бло­кируя его пролиферацию, что не позволяет развиться заболеванию.

ЗАДАЧА 9

Применение иммобилизованных ферментов и белков в медицине открывает новые возможности создания эффективных ЛС…

Вариант ответа

В отличие от химической трансформации биокатализ обладает уникальной специфичностью и избирательностью действия фер­ментов, возможностью проведения процесса в «мягких» условиях, высокой скоростью, использованием малых количеств катализаторов, практически полным отсутствием побочных реакций, что является несомненным преимуществом при создании лекарствен­ных препаратов (антибиотики, стероиды, простагландины и т.д.). Гидролитические ферменты (гидролазы) нашли наибольшее приме­нение в практике по следующим причинам:

• гидролитические реакции в водной среде, как правило, полно­стью термодинамически сдвинуты в сторону образования про­дуктов;

• кинетика реакций ферментативного гидролиза легко поддается количественному описанию до глубоких степеней превращения;

• гидролазы — наиболее изученные и наиболее легко управляемые ферменты;

• существует возможность оптимизации процессов по двум пара­метрам — концентрации расщепляемого субстрата и активности фермента;

• гидролазы избирательны по типу катализируемой реакции, про­являют широкую субстратную специфичность;

• гидролазы доступны в необходимых количествах (микроорганиз­мы содержат значительные количества различных гидролаз).

Возможности гидролаз можно представить при модифика­ции пенициллинов и цефалоспоринов. Получение новых, более эффективных аналогов пенициллинов и цефалоспоринов связано с изменением боковой цепи при сохранении ядра антибиотика — 6-АПК или 7-АЦК как ключевых соединений для синтеза новых пенициллинов и цефалоспоринов. Например, после отщепления боковой цепи биосинтетического пенициллина и последующего ацилирования ее аминогруппы можно сравнительно легко полу­чать его «полусинтетические» аналоги. Отщепление боковой цепи и превращение в 6-АПК с помощью фермента пенициллинамидазы можно провести в одну стадию при обычных условиях и темпера­туре 10-40 °С в водной среде, избегая многостадийности, энер­гоемкости и больших объемов органических растворителей при химической трансформации, расщепив при этом более устойчивую амидную связь и сохранив более лабильную связь в β-лактамном кольце пенициллина.

Таким образом, переход к биокаталитической технологии суще­ственно упрощает процесс, увеличивает выход целевого продукта и объем производства, стабилизирует процесс, делает его экологичным и снижает себестоимость.

При получении новых полусинтетических цефалоспоринов также используют пенициллинамидазу, которая сохраняет целостность лабильного β-лактамного кольца.

ЗАДАЧА 10

Одна из инфекционных клиник закупила партии пенициллина и стрептомицина. Через некоторое время в аптеку…

Вариант ответа

Причины появления изоферментов с р-лактамазной активно­стью в том, что микробная клетка защищает себя от антибиотика за счет мутаций в гене, кодирующем последовательность аминокислот в ферменте-мишени, т.е. в «структурном» гене. Происходит рас­щепление β-лактамного кольца, и антибиотик теряет свою актив­ность. Особенно опасны плазмидные (внехромосомные) мутации. Плазмиды — генетические элементы микробной клетки, представ­ляющие собой кольцевые молекулы ДНК размером в сотни раз мень­шим, чем размер хромосомы. Опасность плазмидной резистентности в генетическом плане выражается в том, что плазмиды передаются из клетки в клетку путем конъюгации (аналог полового процесса), т.е. без деления клетки, однако плазмида при этом реплицируется. Таким образом, одна клетка может очень быстро передать резистентность огромному количеству клеток. Этому активно способствует и то, что некоторые типы плазмид существуют в клетке в виде нескольких еди­ниц, а иногда и десятков копий (многокопийны). Возник даже термин «инфекционная резистентность» — «заражение резистентностью» одних клеток от других. Особенно часто плазмидная локализация генов резистентности встречается при ферментативной инактивации антибиотиков. Иногда в одной плазмиде оказываются локализованы несколько генов, кодирующих ферменты, воздействующие на анти­биотики разных групп. Отсюда возникло понятие полирезистент­ности микроорганизмов. Такие полирезистентные штаммы возбуди­телей инфекции представляют серьезную проблему в инфекционной клинике, вызывая так называемую госпитальную инфекцию, когда к тем антибиотикам, которые используют в инфекционной клинике на тот момент, возникает устойчивая резистентность возбудителей раз­личных инфекционных заболеваний, и соответственно антибиотик теряет свою активность.

На лечебных (терапевтических) свойствах β-лактамных антибио­тиках отражается степень сродства различных β-лактамов к разным транспептидазам, получившим название «пенициллинсвязывающие белки» (Penicillin bounding proteins): РВР-1, РВР-2, РВР-3 и т.д. В этом неодинаковом (различном) сродстве заложен сам антибиотический эффект, его продолжительность, переносимость определенными категориями больных.

Так, если в рекомендациях по применению присутствует инфор­мация о том, что новый антибиотик связывается с РВР-2, то это означает, что клетка микроорганизма будет активно лизироваться, и освобождающиеся полисахариды в большом количестве начнут поступать в кровь, вызывая у больного кратковременный пирогенный эффект. Такие антибиотики рекомендуют больным с невысо­ким уровнем иммунитета (например, больным СПИДом). Если есть информация о связывании с РВР-3, то это означает, что в результате действия такого антибиотика бактериальная клетка только переста­ет делиться, оставаясь живой, и при отмене антибиотика начинает свое деление с большей активностью и опасностью возникновения новой инфекции. Такие антибиотики можно рекомендовать только больным с сильным иммунитетом. Разрешение данной ситуации заключается в том, что информационные материалы по механизму действия антибиотика обязательно должны принимать во внимание лечащие врачи и фармацевты.

ЗАДАЧА 11

Определите оптимальные параметры ведения процесса биосинте­за противоопухолевого антибиотика рубомицина на основе анализа…

Вариант ответа

• Продолжительность лаг-фазы от 1 до 10 ч, утилизация субстрата слабая, дыхание снижено, биомасса растет слабо.

• Прирост биомассы максимальный на 59 ч роста от начала про­цесса и характеризуется снижением рН; по азоту — снижение, по углеводам — снижение, низкая интенсивность дыхания.