Перспективы рекомбинантного лактоферрина человека, получаемого из молока коз-продуцентов

При научном сопровождении специалистов Гродненского аграрного университета в 2014 г. открылся центр по производству элитных эмбрионов молочного и мясного скота ООО «Бетагран Липецк» в Липецкой области России. Это первое предприятие с расчетной производственной мощностью более 9 тыс. эмбрионов в год, из которых 3 тыс. получают по технологии in vivo и 6,5 тыс. - in vitro.

Стоит отметить, что практически всех быков для плем-предприятий республики получают в результате искусственного осеменения и только незначительную часть - путем трансплантации эмбрионов. Эмбрионы племенного молодняка покупаются в Канаде и США. Поэтому выращивать своих доноров, получать и пересаживать от них эмбрионы - одна из важнейших на сегодня задач. Для ее решения необходимо дооснастить научно-практический центр биотехнологий в ОАО «Почапово» оборудованием, комплектующими и реактивами, усилить кадрами. И хотя разведение и селекция - длительный процесс, а получение высокопродуктивных животных занимает годы, ученые уверены, что такое высокотехнологичное современное сельскохозяйственное предприятие может быть финансово благополучным. Заведующий Биотехнологическим центром ГГАУ, доктор сельскохозяйственных наук Леонид Голубец, стоявший у истоков разработки и развития в Беларуси технологии in vitro, считает, что только коровы с продуктивностью не ниже 10-11 тыс. кг молока в год, могут составить базу для эффективного молочного племенного и товарного производства. И

Тамара ЧЕРНЫШЕВА

Перспективы рекомбинантного лактоферрина человека,

получаемого из молока коз-продуцентов

Александр Будевич,

начальник Республиканского центра по биотехнологии в животноводстве, завлабораторией воспроизводства, трансплантации эмбрионов и трансгенеза животных НПЦ НАН Беларуси по животноводству,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Биологически активный белок лактоферрин привлекает исследователей всего мира уже более 70 лет. Он принадлежит к семейству трансфер-ринов, участвующих в осуществлении переноса железа в клетки и контроле уровня свободного железа в крови и во внешних секретах. Содержится преимущественно в молоке человека и других млекопитающих. Перспективен в биофармацевтическом отношении благодаря своим антибактериальным, антивирусным, противогрибковым, противовоспалительным свойствам:он и антиканцероген, и иммуномодулятор, и ан-тиоксидант. Данный белок востребован при производстве биологически активных добавок, специализированного(в том числе спортивного) питания для

взрослых и детей, фармацевтической и парфюмерно-косметической продукции и др.

Объем мирового выпуска коровьего лактоферрина за 2001— 2012 гг. вырос в 4 раза, к 2017 г. прогнозируется увеличение еще в 1,4 раза - до 262 т. Спрос на него постоянно растет. Проблема состоит в том, что в мире лактофер-рин в основном представлен белком, выделяемым из молока коров, существенно менее активным по отношению к организму человека. Российским и белорусским исследователям в течение 20032013 гг. удалось получить идентичный лактоферрину женского молока рекомбинантный лакто-феррин человека (рчЛФ), производимый молочными железами трансгенных коз-продуцентов. Имеющий потенциально более высокую терапевтическую активность вследствие «человеческой природы», как товарный продукт на международном рынке рчЛФ фактически отсутствует, поэтому его экспортный потенциал очень высок, что важно для нас.

В НАН Беларуси организована научно-технологическая база для выполнения разноплановых работ по выведению, содержанию

и тестированию животных-продуцентов рекомбинантного лак-тоферрина человека, являющаяся основной составной частью в технологической цепочке создания инновационной продукции с использованием рчЛФ.

В НПЦ по животноводству функционирует Биотехнологическое научно-экспериментальное производство по трансгенезу животных. В его задачи входят: содержание животных-продуцентов рчЛФ, их ветеринарное обслуживание, машинное доение с сохранением качества молока, свойств целевого белка (лактоферрина), проведение научно-исследовательских и практических работ по трансгенезу и селекции, создание стад, изучение качества молока и его технологических свойств, а также обеспечение транспортировки сырья от животных-продуцентов на переработку с целью выделения рчЛФ и его последующего эффективного использования и пр.

Общее стадо биопроизводства в нашей стране составляет 488 коз (трансгенных и нетранс-генных), из них трансгенных (продуцентов) 241 (181 разновозрастная самка, 2 самца, 58 голов молодняка 2016 г.р.). Суточный надой молока после отъема

козлят будет составлять 100— 120 л. Себестоимость 1 л молока составляет 104 тыс. руб. К 20182020 гг. с увеличением поголовья и молочной продуктивности планируется повышение объема надоя до 450-500 л в сутки.

В Институте микробиологии завершается создание ла-бораторно-экспериментально-го участка по выделению, очистке и лиофилизации лактоферрина человека из молока коз-продуцентов. В текущем году при выходе на нормальный режим работы прогнозное суточное количество перерабатываемого козьего молока с рчЛФ составит 150-200 л, в том числе 200-250 г «белка интереса». В перспективе годовой объем рчЛФ предполагается довести до 54-67,5 кг.

Белорусский государственный университет продолжает работу по изучению и выведению рчЛФ в лабораторных условиях, передаче его заинтересованным организациям, поиску направлений применения с учетом мировых цен и тенденций.

В исследованиях Института физиологии на лабораторных животных впервые показано, что извлеченный из молока трансгенных коз очищенный человеческий ре-комбинантный лактоферрин оказывает положительное воздействие на микрофлору кишечника, способствует ее нормализации при ан-тибиотико-ассоциированных дис-бактериозах; активирует процессы метаболизма, что выражается в снижении уровня глюкозы, холестерина и липопротеидов низкой плотности при увеличении содержания тестостерона; стимулирует углеводный, белковый и жировой обмен в органах пищеварительной системы, активирует клетки иммунной системы и секреторные процессы в желудочно-кишечном тракте; снижает выраженность дистрофических и некротических процессов язвообразования в тонкой кишке при экспериментальных колитах, препятствует

развитию воспалительных процессов в кишечной стенке. В эксперименте установлено, что лактофер-рин способствует уменьшению количества клеток костного мозга с повреждениями хромосом после воздействия циклофосфана и числа индуцированных уретаном аденом в легких у мышей.

Учитывая физиологические эффекты белка, рчЛФ предлагается использовать в виде биологических добавок или лекарственных форм в следующих ситуациях:

при дисбактериозах кишечника различной этиологии - как средство, стабилизирующее состав микрофлоры кишечника и нормализующее обменные процессы;

при гастритах, колитах - как препарат, снижающий выраженность дистрофических и некротических явлений, язвообразования в кишечнике, препятствующий развитию воспаления в стенке кишки;

для повышения уровня метаболизма и снижения массы тела.

На основе разработанной модели подавления циклофосфаном злокачественного роста лимфо-саркомы Плисса впервые показано, что человеческий рекомби-нантный лактоферрин:

проявляет бактерицидный эффект в отношении типичных возбудителей инфекций ЖКТ, уменьшает степень выраженности дисбиотических нарушений микробиоценозов как при наличии злокачественного новообразования, так и при действии циклофосфана;

способствует восстановлению биохимических показателей сыворотки крови и обладает иммуномодулирующими свойствами;

оказывает выраженный гепато-протекторный эффект, вызывающий развитие ряда компенсаторных реакций, направленных на восстановление структурно-функциональной организации пищеварительного тракта.

В качестве биологически активной пищевой добавки лакто-феррин может быть рекомендован при обнаружении опухоли, онкобольным перед проведением курса химиотерапии, в до- и послеоперационный период.

В опытах in vivo на крысах показано, что рчЛФ обнаруживает противовоспалительные эффекты в отношении токсического действия бактериального агента - эндотоксина кишечной палочки (Escherichia coli). В условиях in vitro на культуре клеток HeLa этот белок способен проявлять протекторные эффекты в отношении токсического действия эндотоксина кишечной палочки.

На первичной культуре клеток атипичной тератоидной/раб-доидной опухоли человека продемонстрирована активация гибели опухолевых клеток после сочетан-ной аппликации химиопрепара-тов и рчЛФ (1, 10, 100 мкг/мл).

При моделировании железо-дефицитной анемии (использование рациона, не содержащего железа) внутрижелудочное введение рчЛФ в течение 1 месяца способствовало восстановлению содержания гемоглобина в периферической крови.

Данные in vivo о способности рекомбинантного человеческого лактоферрина увеличивать эндогенные резервы организма являются основой для разработки базовых рекомендаций о целесообразности использования этого белка в экстремальных ситуациях и с целью повышения устойчивости к неблагоприятным факторам.

Учеными Института генетики и цитологии обнаружено ингибирующее дозозависимое действие рекомбинантного лак-тоферрина человека на раковые клетки легкого линии А549 и (более выраженно) на иммортализи-рованную линию фибробластов человека.

В РНПЦэпидемиологии и микробиологии Министерства здравоохранения Республики

Беларусь на основании лабораторных испытаний, проведенных на вирусе высокопатогенного гриппа птиц, штамм H5N1, установлена средняя противовирусная активность рчЛФ.

В Институте экспериментальной ветеринарии им. С.Н. Вышелесского разработан комплексный препарат противовирусного, антибактериального и иммуностимулирующего действия для профилактики и терапии пневмоэнтеритов молодняка сельскохозяйственных животных с использованием рчЛФ.

Таким образом, в стране практически создан технологический цикл «сырье - продукт»: есть стадо продуцентов рчЛФ, изучена биологическая активность белка и определены направления его использования, разработаны и зарегистрированы технические условия на «Молоко козье c лакто-феррином человеческим реком-бинантным», «Лактоферрин человеческий рекомбинантный», «Добавки к пище биологически активные «Капеллакт-иммуно» и «Фортелакт-иммуно», осуществляется монтаж линии по выделению лактоферрина. Институтом мясо-молочной промышленности подготовлены сборники рецептур по молоку козьему питьевому «Козочка» с лактоферрином и «Молоку питьевому с лакто-феррином» на основе коровьего молока.

Выпуск продукции после ва-лидации технологических процессов возможен на предприятиях

«Минскинтеркапс» и «Академ-фарм», а также на молочном заводе «ЖодиноАгроПлемЭлита». Российские ученые также предлагают производить у нас разработанный ими биоантисептик «Нео-лактоферрин-дента» для гигиены полости рта.

Потребность трудоспособного населения Беларуси (порядка 5,6 млн человек) в рчЛФ может составлять около 20 кг в год при условии его применения только как биологически активной добавки к пище для поддержания в физиологических границах функциональной активности организма и профилактики болезней (расчет произведен без учета людей пенсионного возраста, которым также остро необходим лактоферрин как имму-номодулятор и белок, участвующий в костеобразовании и др.). Он может найти применение в спорте, медицине, в частности

в стоматологии и гинекологии, при профилактике железоде-фицитных состояний, в составе противовоспалительных мазей (ожоги, нарывы). Использование рчЛФ в составе пищевых средств полностью согласуется с техническими регламентами Таможенного союза «О безопасности пищевой деятельности» и «О безопасности отдельных видов специализированной пищевой продукции, в том числе диетического лечебного и диетического профилактического питания» применительно к трудоспособному населению и пожилым людям. Исключение

составляют беременные и кормящие женщины и дети. По этому поводу следует отметить, что рчЛФ по своей природе является белком женского молока, который «запускает» иммунную систему новорожденного и остро необходим детям, находящимся на искусственном вскармливании, с первых дней жизни и в последующем с профилактической целью. Более того, кормящим женщинам рчЛФ нужен для восстановления репродуктивной системы и предупреждения патологий, а беременным не повредит для защиты от инфекционных факторов.

В НАН Беларуси разработан Комплексный план научных работ по исследованию методов совершенствования получения рекомбинантного лактоферри-на человека из молока коз-продуцентов и его использования в различных целях и сферах жизнедеятельности человека в 2016— 2020 гг. В соответствии с ним проходит первичную экспертизу несколько проектов. Для развития данного инновационного сектора Фарминдустрии, весьма перспективного для экономики страны, целесообразно сформировать отдельную программу «Лакто-феррин». И

Производство заквасок

для молочной промышленности

Наталья Фурик,

завотделом биотехнологий Института мясо-молочной промышленности НПЦ НАН Беларуси по продовольствию, кандидат технических наук

Наталья Жабанос,

завлабораторией прикладных биотехнологий и детского питания отдела биотехнологий Института мясо-молочной промышленности, кандидат технических наук

Светлана Василенко,

завлабораторией

микробиологических исследований и коллекции промышленных микроорганизмов отдела биотехнологий Института мясо-молочной промышленности, кандидат биологических наук

М

олокоперерабатывающая отрасль - одна из наиболее экспортно ориентированных и динамично развивающихся в Республике Беларусь. Необходимым компонентом для получения всех ферментированных молочных продуктов (сыров, сметаны, творога, кисломолочных напитков и т.д.), определяющим их органолептические свойства, пищевую и биологическую ценность, безопасность для потребителя, являются бактериальные закваски, представляющие собой монокультуры или специальным образом подготовленные комбинации бактерий.

Спектр включаемых в состав заквасок микроорганизмов постоянно расширяется. Это связано со стремлением улучшить органолептические свойства продукции, повысить ее качество, интенсифицировать процесс производства. Ежегодно для обеспечения отрасли в страну ввозится сухих и замороженных заквасочных культур около 340 тыс. порций на сумму более 138 млрд руб. Для рационального импортозамещения необходимо иметь собственное предприятие по их изготовлению.

Комплексные работы по созданию и совершенствованию заквасок для молокоперерабатывающей отрасли в нашей стране ведутся с 1990 г. Тогда на базе отдела микробиологии Института мясо-молочной промышленности НПЦ НАН Беларуси по продовольствию начались масштабные научные фундаментальные и прикладные исследования и организационные мероприятия. В результате были разработаны технологии производства и освоен выпуск сначала сухих и жидких заквасок для творога, сметаны и других кисломолочных