Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: ОЧБ
Направление НПИ: 4. Космическая биология и биотехнология
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Воздействие факторов космического полета на штамм продуцента супероксиддисмутазы (СОД)
Цель эксперимента:

Разработка методов повышения продуктивности рекомбинантных штаммов-продуцентов Cu-, Zn-супероксиддисмутазы человека путем инкубации культур микроорганизмов в условиях орбитального космического полета и последующей селекции в лабораторных условиях.

Описание эксперимента:

Объектом исследований являются рекомбинантные штаммы-продуценты Cu, Zn-супероксидисмутазы (СОД) человека. Факторы космического полета, в первую очередь, микрогравитация, изменяют ход некоторых внутриклеточных процессов.

В частности, предполагается, что в условиях микрогравитации может нарушаться контроль репликации (удвоения) ДНК, в том числе репликации плазмид, и деления клеток. Это приводит к изменению ростовых характеристик культур и изменению физиологических свойств клеток в популяции.

В результате эксперимента планируется подобрать оптимальные условия экспозиции культур рекомбинантных микроорганизмов, которые обеспечат максимальную копийность плазмид, контролирующих синтез Cu, Zn-супероксидисмутазы (СОД) человека.

Супероксиддисмутазы (СОД) представляют собой ключевые ферменты, обеспечивающие защиту живых организмов от токсического действия эндогенных активных форм (соединений) кислорода, в частности, от супероксидного радикала, генерируемого при воспалительных процессах и радиационных поражениях организма.

СОД обладает высоким терапевтическим эффектом при лечении хронических воспалительных заболеваний, в частности, артритов различной этиологии, при лечении ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, при лечении радиационных поражений организма.

Полученный материал будет использован для наземной селекции штаммов-продуцентов с улучшенными характеристиками (повышенной продуктивностью и сегрегационной стабильностью) с последующим внедрением их в производство.

КЭ «ОЧБ» осуществляется в пеналах аппаратуры «Биоэкология», в которых находятся контейнеры для биообразцов.

Эксперимент проводится по циклограмме эксперимента "Лактолен" одновременно с экспериментами "Лактолен" и "АРИЛ".

Новизна эксперимента:

Данные по повышению сегрегационной стабильности плазмид в условиях микрогравитации, на которых основана постановка задачи КЭ, оригинальны. Работ по улучшению характеристик рекомбинантных штаммов бактерий - продуцентов БАВ с помощью экспозиции в условиях орбитального космического полета и последующей наземной селекции в России и за рубежом не проводились.

Научная аппаратура:

Пенал «Биоэкология». В контейнере пенала размещаются 8 туб с пробирками с биообразцами, закомпонованные в единую укладку «ОЧБ» (используется в КЭ «Арил», «Лактолен»).

Термоизолирующий контейнер «Биоконт-Т» (в случае необходимости соблюдения температурных условий доставки и возврата в КЭ) (используется в КЭ «Арил», «Лактолен»).

Термостат-холодильник «Криогем-03» или термостат «ТБУ-В» (для обеспечения температурных требований эксперимента во время нахождения его на борту РС МКС).

Ожидаемые результаты:

Получение данных о влиянии экспозиции в условиях орбитального полета на ростовые характеристики и сегрегационную стабильность рекомбинантных штаммов – продуцентов СОД;

Создание коллекции клонов штаммов-продуцентов СОД с наследуемыми отклонениями в свойствах;

Получение новых рекомбинантных штаммов-продуцентов СОД с улучшенными характеристиками.

Определение методов повышения продуктивности рекомбинантных штаммов – продуцентов СОД путем экспозиции их культур в условиях орбитального полета и последующей наземной селекции;

Отбор возможных кандидатов в производственные штаммы, обладающих улучшенными биотехнологическими свойствами по сравнению с исходными штаммами.

Полученные результаты:

Результаты КЭ, проведенного в период МКС-16/МКС-19, показали, что экспозиция в условиях КЭ с последующей наземной селекцией может привести к получению субклонов дрожжевого штамма Saccharomyces cerevisiae 20B12 (pPHO-SOD23) продуцента СОД с повышенной продуктивностью. Альтернативным решением является использование бактериальных продуцентов СОД, продуктивность которых, как правило, многократно превышает дрожжевых продуцентов.

В соответствии с утвержденным Дополнением № 1 в Техническое задание на КЭ, начиная с МКС-23, были проведены эксперименты с культурами бактериального продуцента СОД - Escherichia coli BL-21(DE3)/pET-SOD с повышенной устойчивостью к ампициллину. В результате был получен штамм E.coli BL-21(DE3)/pET-SOD7 с продуктивностью 1,4 – 1,5 мкг СОД с 1 мл культуры. Это, по-видимому, приближается к максимуму возможной продуктивности для бактерий – продуцентов рекомбинантной СОД человека. По всем критериям полученный штамм соответствует определению штамма-суперпродуцента. Следует отметить, что этот результат был получен не в единичном эксперименте, а в последовательности из 4-х КЭ «ОЧБ», в ходе которых изменялись условия экспозиции и состав сред инкубации. Этот результат ярко демонстрирует как возможности, так и ограничения экспозиции в КЭ с последующей наземной селекцией в качестве метода получения высокопродуктивных бактериальных штаммов – продуцентов рекомбинантных белков.

Сроки проведения: В 2012 г. согласно сквозного план-графика планируется провести 2 сеанса эксперимента с выпуском экспресс-отчетов.
Состояние эксперимента: Завершен
Организация постановщик: ОАО «Биопрепарат»
Организации участники: ФГУП "ГосНИИ ОЧБ" ФМБА России, ОАО РКК "Энергия" им. С.П. Королева, ФГБУ "НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина", ЦУП ФГУП ЦНИИмаш
Научный руководитель: Зеров Ю.П., ГосНИИОЧБ, к.б.н.
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 16.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения