Ідея використання трансгенних рослин в якості біореакторів для виробництва різних цінних фармацевтичних сполук, так званих рекомбінантних протеїнів, постійно привертає увагу вчених. Японським дослідникам вдалося отримати рослини картоплі і тютюну з вбудованим геном людського інтерферону альфа, який застосовують для лікування людини від гепатиту С і деяких форм раку. Створено рослини тютюну з людським интерлейкином 10 (стимулятор імунітету), рослини арабидопсиса. синтезують вітамін Е. Переваги таких біофабрик очевидні. Можна виробляти речовини, які були раніше дуже рідкісними і дорогими, практично в необмежених кількостях. При цьому не варто проблема їх ретельного очищення, як у випадку з генетично модифікованими мікроорганізмами. Та й можливості рослин в порівнянні з мікроорганізмами для біосинтезу специфічних для вищих організмів речовин істотно ширше, посколь- [c.56]
Рис 7 Биореактор для рослин (загальний вигляд) [c.40]
Нарешті, вже сьогодні в провідних лабораторіях світу створюють рослини третьої хвилі. які в найближчі 10 років з'являться на ринку. Дослідження йдуть в декількох основних напрямках рослини-вакцини, рослини-фабрики ліків, рослини-біореактори для виробництва промислових товарів (компонентів для різних видів пластику, барвників, технічних масел і присадок до них, наприклад, для двигунів внутрішнього згоряння і т. Д.) . Все це поки здорово нагадує фантастику. Але перші лабораторні зразки таких рослин і оцінки експертів, які показують, що економічний (а головне - екологічний) ефект їх впровадження буде дуже значним, змушують поставитися до цього з усією серйозністю. [C.106]
Технічну озброєність біотехнологічних процесів доцільно умовно обмежити апаратурним оформленням виробництв. базуються на культивуванні 1) бактерій і грибів, 2) клітин і тканин рослин. 3) клітин і тканин тварин організмів і людини Такий підрозділ обумовлено тим, що бактерії і гриби в більшості своїй вирощують в однотипних биореакторах, що мають майже однотипну обв'язку, в яку входять ферментатор, багатокорпусні вентиль стерильний (для подачі живильного середовища. Посівного матеріалу. Підживлення і пр), системи регулювання pH, 1 °, подачі пеногасителя, система контролю витрати повітря. пробовідбірник, електродвигун [c.296]
Традиційні способи використання мікроорганізмів при виробництві різних сортів пива, вина та зброджених продуктів удосконалювалися тисячоліттями, і все ж до недавнього часу в них було більше мистецтва, ніж технології. Тільки з розвитком мікробіології ми отримали можливість контролювати якість продуктів, домоглися більшої надійності і відтворюваності процесів ферментації та навчилися отримувати нові типи продукції (наприклад, БОО і смакові добавки). Сьогодні нам ще важко з упевненістю говорити про те, яких успіхів вдасться досягти в цій області за допомогою біотехнології, але найзагальніші тенденції вимальовуються досить ясно. Найбільш успішними представляються два взаємопов'язаних напрямки. По-перше, на зміну традиційним способам виробництва їжі поступово прийдуть біореактори, в яких будуть рости клітини тварин або рослин або ж мікроорганізми. Справа в тому, що вихід продукції при використанні ферментеров або біореакторів може бути істотно вище, ніж в сільському господарстві йдуть в них процеси набагато більш інтенсивні. Розвитку цього напрямку сприяє і все зростаюча конкуренція за наявні земельні ресурси. По-друге, ця альтернативна технологія буде ставати все більш продуктивної завдяки використанню методів генетичної інженерії. які дозволяють отримувати покращені лінії клітин і штами мікроорганізмів. [C.23]
З тканин деревних рослин найбільш стійка до біодеградації кора. Стійкість кори до біологічного впливу обумовлена воскоподібним речовиною - суберином, що перешкоджає доступу в клітковину вологи, повітря і контакту з мікроорганізмами. Гуміфікація починається тільки після руйнування просочених суберином клітинних оболонок. У биореакторах кора може бути зруйнована змішаними культурами мікроорганізмів, які продукують фермент таназу. впливає на дубильну кислоту. [C.403]
У той же час конкретного практичного виходу слід очікувати вже найближчим часом в такому важливому напрямку генетичної інженерії. як використання тварин в якості біореакторів для виробництва фармацевтичних препаратів. Перспективи цього напрямку генетичної інженерії стосовно до рослин обговорювалися вище. Незважаючи на те що і рослини, і тварини на відміну від мікроорганізмів відносяться до царства еукаріотів, проте біологія рослинної і тваринної клітин все-таки істотно різниться. Тому для виробництва деяких тварин рекомбінантних протеїнів доцільніше все-таки використовувати тваринні організми, ніж рослинні. В даний час переконливо доведено, що за допомогою молочних залоз трансгенні тварини здатні виробляти всілякі протеїни, такі, як різні фактори крові, ферменти, моноклональні антитіла. колаген, фібриноген, шовк павуків і т.д. Розробляються і інші системи виробництва рекомбінантних білків. зокрема, великі перспективи пов'язують з системою яєчного білка курей. [C.59]
Ці реактори мають механічну мішалку з центральним валом і лопатями (лопатками), число яких зазвичай дорівнює 6, рідше 8 (рис.2). Лопаті можуть бути прямими або вигнутими, часто їх розташовують в кілька ярусів, що забезпечує більш ефективне перемішування великих об'ємів рідини. У систему входять також відбивні перегородки - вузькі металеві пластинки, прикріплені до внутрішніх стінок біореактора. Вони запобігають виникненню вирів і забезпечують вихровий рух рідини. рівномірно розподіляється але всьому об'єму реактора. Однак в ряді випадків вони не можуть бути застосовані (культивування міцеліальних грибів), так як обростають мікроорганізмами (міцелієм). Ніжне і повільне перемішування створюється в біореакторах, що призначаються для вирощування ьслеток тварин і (меншою мірою) рослин. [C.37]
Четвертий спосіб - розмноження в біореакторах мікробульб. Це один із способів прискореного розмноження оздоровленого матеріалу. О. Мелік-Саркісов сконструював гідропонну установку, що дозволяє отримувати близько 7000 мікробульб з 1 м при масі одного кт ня 5 м Передбачена подальша механізована посадка їх в грунт. У відділі біології клітини та біотехнології Інституту фізіології рослин ім. К. А. Тімірязєва РАН створена ефективна напівпромислова замкнута система пневмоімпульсних біореактора для отримання мікробульб картоплі, в якій передбачена можливість впливу на напрямок і швидкість процесів клубнеобразования. Технології клонального мікророзмноження в біореакторах розроблені не тільки для сільськогосподарських, але і для декоративних рослин (лілії, гладіолуси, гіацинти, філодендрон і т.д.). Однак створені установки поки носять лабораторний, модельний характер. [C.196]
Рослини дають велику кількість біомаси, а вирощування їх не складає труднощів, тому розумно було спробувати створити трансгенні рослини. здатні синтезувати комерційно цінні білки і хімікати. На відміну від рекомбінантних бактерій. яких культивують у великих биореакторах (при цьому необхідні висококваліфікований персонал і дороге устаткування), для вирощування сільськогосподарських культур не потрібно великих коштів і кваліфікованих робітників. Основна проблема. яка може виникнути при використанні рослин в якості біореакторів, буде пов'язана з виділенням продукту введеного гена з маси рослинної тканини і порівняльної вартістю виробництва потрібного білка за допомогою трансгенних рослин і мікроорганізмів. Уже створені експериментальні установки з отримання за допомогою рослин моноклональних антитіл. функціональних фрагментів антитіл і полімеру поли Р-гідроксібутіра-та, з якого можна виготовляти матеріал. схильний до біодеградації. [C.412]
З розвитком технології рекомбінантних ДНК природа біотехнології змінилася остаточно і безповоротно. З'явилася можливість оптимізувати етап біотрансформації більш прямим шляхом, створювати, а не просто відбирати високопродуктивні штами, використовувати мікроорганізми і еукаріотичні клітини як біологічні фабрики для виробництва інсуліну, інтерферону, гормону росту. вірусньгх антигенів і безлічі інших білків. Технологія рекомбі-нантньгх ДНК дозволяє отримувати у великих кількостях цінні низькомолекулярні речовини і макромолекули, які в природних умовах синтезуються в мінімальних кількостях. Рослини і тварини стали природними біореактора, що продукують нові або вимірюв- [c.18]
Гібридоми, подібно до більшості інших клітинних культур тварин. ростуть відносно повільно, не досягають високої щільності і вимагають складних і дорогих середовищ. Отримувані таким чином моноклональні антитіла дуже дороги, що не дозволяє широко використовувати їх в клініці. Щоб вирішити цю проблему, були зроблені спроби створення свого роду біореакторів на основі генетично модифікованих бактерій, рослин і тварин. Для ефективної доставки та функціонування деяких иммунотерапевтических засобів часто достатньо однієї антигензв'язуючих області антитіла (Fab- або Fv-фрагмента), т. Е. Присутність F-фрагменти антитіла необов'язково. [C.218]
Основною метою біотехнологічних експериментів на рослинах є створення нових сортів культурних рослин. Більшість ранніх досліджень було направлено на отримання високоврожайних сортів рослин без зміни їх харчова цінність. У рослини вводили гени, обеспечіваюшіе їх стійкість до комах-шкідників. вірусам, гербіцидів, несприятливих умов навколишнього середовища. і гени, що сповільнюють старіння. Частина цих робіт ми розглянемо нижче. Крім того, проводилися експерименти по зміні забарвлення квітів і якості растітельньгх продуктів, а також по використанню рослин в якості біореакторів. [C.389]