Основные принципы создания микробных биопрепаратов

Доказано, что нормальная микрофлора человека пред­ставляет собой сложную поликомпонентную экологическую сис­тему, каждый из сочленов которой составляет важное звено в обес­печении состояния эубиоза. Это определяет целесообразность создания поликомпонентных биопрепаратов, включающих в свой состав микроорганизмы облигатного биоценоза с разным меха­низмом биологической активности.

Перспективность использования того или иного вида микро­организмов в производстве биопрепаратов определяется, прежде всего, высокой частотой их распространения среди здоровых лю­дей, начиная с трех лет. В отношении кишечной микрофлоры этим критериям соответствуют, в первую очередь, бифидобактерии, составляющие на 99 % микрофлору кишечника здорового грудного ребенка и на 60—90 % — взрослого человека. Механизм антагонистического действия бифидобактерий связан с тем, что они образуют уксусную и молочную кислоты, антибиотические вещества, препятствуя размножению патогенной и условно-пато­генной флоры, а также способствуют всасыванию в кислой среде витамина D, железа, ионов кальция. Остальные 10 % составляют лактобактерии, эшерихии и др. Именно по этой причине уже ис­пользуемые в медицинской практике биопрепараты содержат пе­речисленные виды бактерий. Однако этим далеко не исчерпыва­ются перспективы создания новых препаратов эубиотиков, достаточно вспомнить, что, по данным Б. А. Шендерова, основу аутофлоры составляют облигатно анаэробные бактерии, среди которых число изученных видов в человеческих микробиоценозах составляет лишь 7—50 % от их истинного количества.

Важным этапом создания бактериального препарата является отбор производственных штаммов микроорганизмов по ряду при­знаков: антагонистической активностив условиях смешанных популяций, приближенных к естественным экологическим, иуме­ренности кислотообразованияв расчете на проявление истинной антибиотической активности. Хотя в механизме антагонистичес­кой активности бифидо- и лактобактерий принято придавать боль­шое значение кислотообразованию, с чем и связывают их защит­ную функцию, современные исследования не выявили прямой корреляции между этими свойствами. Еще И.И.Мечников при изучении штамма болгарской палочки, выделенной из йогурта, указывал на участие в антагонистической активности этого мик­роба некоего вещества, которое не идентично молочной кислоте. Видимо, более существенное значение в механизме антагонисти­ческой активности кислотообразующих микроорганизмов имеет продуцирование ими антибиотических веществ.

При отборе необходимого производственного штамма учиты­вается его полнаягенетическая характеристика,Важными являют­ся исследования внехромосомных факторов наследственности — плазмид, умеренных фагов, которые могут определять антибиоти­ческие свойства микроорганизмов, а также изучаютсяадгезивные свойствамикроорганизмов на субстрате естественных биотопов. При разработке новых эубиотиков для восстановления кишечной микрофлоры нужно использовать штаммы, способные прикреп­ляться к слизистой кишечника и обитать в муцине, поскольку для заселения кишечника микроорганизмы, должны, в первую оче­редь, колонизировать муцин толстой и тонкой кишок.

Формирование поликомпонентных микробных составов до­лжно осуществляться на основе природного синергизма видов, путем одновременного накопления биомассы при совместном куль­тивировании. Актуальным направлением в проблеме создания новых биопрепаратов является комплексирование бифидобактерий с кишечными палочками, основанное на их природном синергизме, а также с кислотообразующими бактериями рода Lactobacillus.

Важным моментом в создании препаратов эубиотиков явля­ется оптимальный выбор лекарственной формы и применение современных фармацевтических технологий, разработка новых био­препаратов, создание лекарственных форм — таблеток, микро­капсул, свеч и других базируется на использовании принципов биофармации, потенцирующего и протективного действия вспо­могательных веществ. Например, биологическая активность вспо­могательного вещества из группы производных инозина связана с замещением молекул воды в структуре клеточного белка в процессе дегидратации, а также со способностью стимулировать рост микроорганизмов при энтеральном введении. Применение вспо­могательных компонентов с многофакторным механизмом дейст­вия, выполняющих роль протекторов на стадиях накопления био­массы, ее обезвоживания, хранения и регидратации, существенно повышает эффективность биопрепаратов. Кроме того, выбранные микробные композиции при производстве и хранении должны обладать стабильностью.

Актуальны исследования, направленные на дальнейшее сни­жение эффективных доз биопрепаратов из живых бактерий. Из­вестен феномен «физиологической бактериемии», возникающей вслед за энтеральным введением бактерийных препаратов с высо­кой концентрацией микробных тел. Поэтому важное значение имеют всестороннее изучение высокоактивных производственных штаммов и создание новых препаратов, защищенных от регидратации в тонкой кишке.

Современные эубиотики

Для восстановления нормальной микрофлоры и био­логической санации бактерионосителей патогенных энтеробактерий практика современного здравоохранения располагает отечес­твенными биопрепаратами в монокультурах (сухие колибактерин, , бифидумбактерин и лактобактерий) и одним двухкомпонентным составом (бификол). Данные препараты выпускают в виде био­массы производственных штаммов, лифилизированной во флако­нах; или ампулах. Бифидумбактерин— лиофильно высушенная живая культура бифидумбактерий. Используется для лечения хронических форм дизентерии и санации шигеллоносителей, а также для лечения дисбактериозов, вызванных антибиотикотерапией.

Основой является производственный штамм № 1 Bifidobacteriumbifidum. Это анаэробные неспорообразующие грамположительные палочки, отличительной морфологической чертой кото­рых является раздвоение на концах клетки. Не разжижают желатин, не образуют газа и каталазу. Сахаролитически активны с образо­ванием уксусной и молочной кислот. Проявляют антагонистичес­кие свойства по отношению к шигеллам и другим патогенным энтеробактериям.

Колибактеринсостоит из кишечных палочек, антагонистически активных в отношении шигелл и других энтеробактерий. Реко­мендуется при хронических колитах, кишечных дисбактериозах, санации носителей энтеропатогенных бактерий.

Бификол— комплексный препарат из культур бифидумбакте­рий и кишечной палочки. Широко применяется в восстанови­тельной терапии при кишечных инфекциях.

Лактобактерин— лиофильно высушенная живая культура мо­лочнокислых бактерий. Используется для лечения кишечных дисбактериозов, может назначаться параллельно с антибиотиками.

Для биологической санации полости рта и верхних дыхатель­ных путей применяется штамм 1Б, выделенный из ротовой по­лости.

Основой являются производственные штаммы LactobacillusfermentumиL.plantarum. Неспорообразующие короткие грамположительные палочки, соединенные в цепочки, неподвижны.L.fermentumферментирует глюкозу с образованием газа, разлага­ет лактозу, мальтозу и галактозу, слабо — маннозу, сахарозу, не расщепляет — сорбит, целлюлозу, рамнозу, салицин.L.plantarumферментирует глюкозу с образованием кислоты без газа, разлагает рамнозу, сахарозу и галактозу, слабо — сорбит, мальтозу, лактозу, салицин и маннит. Проявляет антагонистическую активность про­тив шигелл, энтеропатогенных кишечных палочек, золотистого стафилококка, протея.

Препараты из живых культур лактобацилл видов плантарум и ацидофилюс (в таблетированной форме), помогающие скоррек­тировать и нормализовать нарушенный микробный ценоз, могут найти широкое применение в стоматологии, в комплексном лече­нии воспалительных заболеваний слизистой оболочки рта.

В России разработан новый лечебно-профилактический пре­парат — антрацидный бифилакт, содержащий бифидобактерии, лактобактерии и лизоцим. Этот продукт наряду со способностью нормализовывать микроэкологию кишечника и повышать мест­ные защитные механизмы пищеварительного тракта, обладает антрацидными свойствами и применяется при гастроэнтерологических заболеваниях.

В институте микробиологии и вирусологии АН Украины (Киев) разработаны селекционированные штаммы молочнокислых бакте­рий с высокими антагонистическими и адгезивными свойствами. На их основе созданы лечебно-профилактические препараты, пред­лагаемые при дисбактериозах, сосудистых патологиях, диабете — геролакт и «Свекольный напиток». Основой геролакта является стрептосан — молочный стрептококк. «Свекольный напиток» — продукт ферментации свекольного сока специальными штаммами молочнокислых бактерий, содержит молочную кислоту, витамины группы В, аминокислоты, естественные антиоксиданты.

Использование молочнокислых лактобактерина, биолакта, «Наринэ», «Мацони» также показало их эффективность как ле­чебно-профилактических препаратов в комплексной терапии дисбактериозов различной локализации.

Из зарубежных эубиотиков для регулирования равновесия кишечной микрофлоры в отечественной медицине используется ряд капсульных препаратов. Среди них: бифиформ (Дания), содержащий BifidobacteriumlongumиEnterococcusfaecium; бактосубтил (США), состоящий из чистой культурыBacillussubtilis; флонивин БС (ICNPharmaceuticalsInc.), представляющий собой культуры В.subtilisи В.cereus; линекс (Словения), содержащий молочнокислые бактерии, устойчивые к антибиотикам и другим химиотерапевтическим средствам —Lactobacillusacidophilus,Bifidobacteriuminfantis,Streptococcusfaecium.

| Перспективным представляется препарат в виде оральных капель Хилак форте (Австрия) — концентрат продуктов биосинтеза грамположительных и грамотрицательных симбионтов кишечной флоры, предлагаемый для восстановления аутофлоры, нормализации рН, водно-солевого баланса кишечника и стимуляции синтеза эпителиальных клеток кишечной стенки. :;,

ОСНОВЫ ИММУЙОБИОТЕХНОЛОГИИ

Биотехнология— наука об использовании биологичес­ких процессов, свойственных микроорганизмам, культурам тка­ней растений и животных, в технике и промышленном произ­водстве.

Основные разделы биотехнологии:

клеточная инженерия;

гибридомные технологии;

генная инженерия;

инженерная энзимология;

инженерная иммунология.

Иммуиобиотехнология (инженерная иммунология)— раздел биотехнологии, разрабатывающей аспекты получения иммунобиологических препаратов (антител и их фрагментов, вакцин, адъювантов, иммунодепрессантов и т. д.) на основе промышленного освоения достижений современной молекулярной иммунологии.

Современную биотехнологию характеризуют как биотехноло­гию на основе генной инженерии. Действительно, это основной путь, используемый для направленной модификации биообъектов в результате введения искусственно созданных генетических

программ.

Различают три уровня генной инженерии:

генная — прямое манипулирование рекомбинантными ДНК, включающими отдельные гены;

хромосомная — манипуляция с большими группами генов или целыми хромосомами;

геномная — перенос всего или большей части генетического материала от одной клетки к другой.

В современном понимании генная инженерия включает в ос­новном технологию рекомбинантных ДНК. Что касается двух дру­гих уровней, то хромосомная инженерия как метод модификации биообъектов играет второстепенную роль, а геномная — соответ­ствует тому, что ныне принято обозначать как клеточная инжене­рия. Работы в области генной инженерии включают четыре ос­новных этапа:

1. Получение нужного гена.

2. Встраивание гена в генетический элемент (вектор), способ­ный к репликации.

3. Введение гена, входящего в состав вектора, в организм-реципиент.

4. Идентификация (скрининг и селекция) клеток, которые приобрели желаемый ген (гены).