МИКРОКАПСУЛАЛЫ ВАКЦИНАЛАРДЫ АЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 29 бет
Таңдаулыға:

ЖОСПАР

КІРІСПЕ

1 МИКРОКАПСУЛАЛЫ ВАКЦИНАЛАРДЫ АЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
1.1 Биотехнология - ежелден медицина мен ветеринарияда өз үлесін қосып келе жатқан ғылым
1.2 Гендік-инженериялық пен микробиологиялық өндіріс
1.3 Инсулиннің биотехнологиясы
1.4 Антибиотиктердің биотехнологиясы
1.5 Цитокиндердің қолданылуы және биотехнологиясы
1.6 Иммуногендер мен вакциналардың биотехнологиясы

2 МИКРОКАПСУЛАЛЫ ВАКЦИНАЛАРДЫҢ ТҮРЛЕРІ
2.1 Бактерияларға қарсы вакциналар
2.2 Вирустарға қарсы вакциналар
2.3 Заманауи вакциналар
2.4 Биопрепараттар мен вакциналардың сапасына қойылатын бақылау

ҚОРЫТЫНДЫ
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

3

6

6
9
11
12
16
19

22
22
23
23

24

28
30

Кіріспе

Курстық жұмыстың өзектілігі.
Қазіргі уақытта жиі кездесетін және қысқа мерзімді міндеттерді шешуден басқа, биотехнология ұзақ мерзімді проблемаларды шешудің, дәлірек айтқанда, орны толмас қорларды пайдаланудан гөрі жаңартылған шикізатты пайдалануға көшуді қамтамасыз етудің құралы. Бұл уақыт талабына сай, табиғи минералдық қорлардың азаюына, жершары ауа райының өзгеруіне және халық санының өсуінен туындаған жаһандық геосаяси міндет, және де оны жалпы адамзат атаулы, әсіресе жекелеген мемлекеттер бірігіп шешуі тиіс. Әлемдегі дамыған елдер (АҚШ, Ұлыбритания, Қытай және тағы басқалар) тиісінше биотехнологияны дамытудың бағдарламаларын ендігі бекітіп те үлгерді.
Курстық жұмыстың мақсаты - микрокапсулалы вакциналарды алу технологиясын зерттеу.
Әлемдік қаржы орталықтары, мемлекет басшылары, атақты ғалымдар мен сарапшылар, жұртшылық биотехнологияның алдағы жүз жылдықта шешуші рөл атқаратынын баяғыда-ақ мойындағанын айта кеткен жөн. Бұл туралы осы салаға бөлінген қомақты қар - жы салымдары, биотехнологиялық өнім - дер рыногының қар - қынды өсуі осыны растайды. Әлемде биология мен өнеркәсіптік биотехно - логияға негіз - делген биоэкономика (bio-based economy) термині де қа - лып - тасты. Еуроодақта жан-жақты үйлесті - рілген, жан-жақты қамтыл - ған Биотехнологияны дамыту стратегиясы жүргізілуде. 2001 - 2009 жылдар ішінде оны іске асыру үшін 30 млрд. евродан астам қаражат бөлін - ген болатын. 2010 - 2013 жылдарға тағы да 50 млрд. қара - жат бөлу жос - - парланған. Еуро - одақ - тың биотехнологияны дамытуға келудегі аса ерек - ше - лігі - айқын түр - дегі эко - ло - гиялық бағыт - ты - лығы. 2020 жылға қарай Еуроодаққа кіретін мем - лекет - тер - дің химия өнеркісібінің 20 пайызға дейінгі қуаттары биошикізатпен жұмыс іс - тейтін болады. Швеция 10-12 жыл ішінде биоотынға көшіп, мұнай өнім - дерін пайдаланудан толықтай бас тарт - пақшы. Қырық жылға жуық өзінің даму кезеңінде биотехнология үш кезеңнен өтіп үлгерді. Алғашқысы өткен ғасырда 70-80 жылдары бас - талды. Бұл молекулярлы биология саласы - ның (гендік инженерия, жасуша технологиясы) жетістіктеріне негізделген революциялық технологиялардың пайда болуы. Бұл кезеңде әлем алғаш рет адамзаттың ген-инженерлік инсулині, интерферондар, даму гормондары, адам өміріне аса қажетті вакциналар бар екен - дігін мойындады. Екінші кезең 90-жылдарға тап келді. Бұл био - технологиялық прогрестің жаңа толқыны болатын: трансгенді өсімдіктер ойлап табу. Іс жүзінде жаңа сала - агробиотехнология пайда болды, бұл сала соя, жүгері, күріш, мақта секіл - ді көп тараған азықтық және техникалық да - қылдар өнімінің қажет мөлшерін алуға мүмкіндік туғызды. Үшінші кезеңді қазіргі уақытта бастан кешіруде. Бұл кезең геномды дәуір технологияларын қолданысқа енгізумен, яғни тірі ағза - лардың генетикалық құрылымын дәл зерттеп білуге негізделген тәсілдерімен бай - ланысты. Жүргізіліп жатқан терең зерттеу - лердегі алға қойылған мақсат биохи - миялық алмасу процес - терін меңгеру. Ісікке қарсы дәрі-дәрмектер әзірлеп шы - ғару биотехнологиялық зерттеулердің басым бағытын ұстайды. Жасап шығары - латын биотехнологиялық құрал - дар - дың жалпы са - нының 60 пайызға жуық препараттар қатерлі ісікті немесе соның салдарынан ту - ын - даған ауруларды емдеу үшін арналған. Бұл бірін - шіден, интерферондар, интерлейкиндер, моноклонды антиденелер, ісік некрозы факторы және әртүрлі клиникалық зерттеулер сатысын - дағы алуан түрлі ген-ин - же - нерлік препараттар. Жасап шығарылатын биотехно - ло - гиялық өнімдер ішінде тағы бір жетекші топ вакциналар. Қазіргі уақытта АҚШ-та СПИД, гепатит, малярия, герпес, әртүрлі ісікті ауруларға және тағы басқа ауруларға қарсы күресуге арналған әртүрлі сатыда әзірленіп жатқан 14 ген-ин - женерлік вакциналар бар. Қазақстанда биотехнология жөніндегі ғылыми-техникалық бағдарлама шеңбе - рін - де Қазақстан Республикасының Ұлттық биотехнология орталығы (ҰБО) алдыңғы шептегі республиканың ғылыми орталық - тары мен университеттерімен бірігіп, сон - дай-ақ Мәскеу, Новосібір мен Санкт-Пе - тербург ғалымдарымен тығыз байланыса отырып, биотехнологияның басым ба - ғыт - тары бойынша болашағы зор әзір - леме - лер жасау үстінде. Мәселен, Вектор мемлекеттік ғылыми орталығымен (Новосібір) бірге қан аздықты емдеудің бірден-бір тиімді препараты болып табылатын таблетка түріндегі адам эритропоэ - тинін, сондай-ақ қызылшаға қар - сы микрокапсулалы вакциналар кли - никалық сынақтан өткізуде. Мұндай вак - цинаның тиімділігі оны балаларға 5 айлық кезінен бастап егуге бола - тын - дығында, ал қазіргі қолданылып жүр - ген қызылшаға қарсы вакцинаны сәбилерге 9 айлығынан бастап қана егуге рұқсат етіледі. Клиникаға дейінгі сынақтан өткізу про - цесі альфа, ангиогенин және эритропоэтин ісіктері некрозы факторын пайда - ла - нудың негізінде жасалған жараны жазатын препа - рат - тарға жүргізілуде, олар трофика - лық жараларды, күйіктерді, операциядан кейінгі ахуалды, инфарктар мен церебральды тромбоздарды емдеуде тиімді. Биомедицина зерттеулерінде қол жет - кізген жаңа тәсілдер бұрын дәстүрлі тәсіл - дермен емдеу мүмкін болмаған аурулардан айығуға жол ашады. Болашағынан зор үміт күттіретін бағыттардың бірі діңгек жасушаларын пайдаланудың негізіндегі регенера - тивті медицина. Діңгек жасушаларын зерттеп тану мен ұлпалық трансплантология - биология мен медицина са - - ла - - сының анағұрлым тез дамып келе жатқан тармақтарының бірі. Мыңдаған ғылыми және клиникалық мекемелер барлық деңгейдегі көптеген жұмыс - тарды - молекулярлы жасушалы биологияны зерттеп білуден, ұлпалар - дың дақылдары мен зертханалық жануарларда жүргізілетін тә - жірибелерден бастап, әр - түр - лі сатыдағы кли - никалық сынақтан өт - кізулерді атқарып келеді. 1999 жылы Science жорналы діңгек жасушаларымен емдеуді ойлап табу екіұдай ДНК спиралін зерттеп-білу мен Адамзат геномы бағдарламасынан кейінгі маңыз - дылығы жағынан үшінші орынды иеленген жаңалық деп таныды. Діңгек жасушаларының мүмкіндігін ғы - лым енді ғана пайдаға асырып бастауда. Ғалымдар жақын арада олардан ұлпалар мен донор органдардың орнына трансплантация үшін науқастарға қажетті толыққан - ды мү - ше - лер жасап шығарамыз деген үміт - те. Мұн - дай материалға медицинаның мұқ - - таждығы шексіз. Адамдардың 10-20 па - йызы ғана мүшелерді ойдағыдай ауыстырып салудың арқасында айығады. Пациент - тердің 70-80 пайызы ем қонбағандықтан, операцияны күтумен-ақ қайтыс болады. Бүгінде тек қана АҚШ-та жылына 400 млрд.-тан астам доллар ұлпалық за - қым - да - ну - ларды емдеуге жұмса - лады. Мәсе - лен, жұ - лынның генеративті терапиясы үшін жылына 8 млрд.-тан астам доллар және әр пациентке өмір бойы емделуіне 1,5 миллионнан астам доллар жұмсалады. Осылайша, биомедицина барлық ауруларды емдеу жолдарын ғана емес, сол сияқты за - қым - - данған ұлпалар мен мүше - лердің құры - лымы мен қызметін қайта қалпына келтірудің технологиясын іздес - тіруде. Бұл бағытта адамның діңгек жасушаларын алудың жаңа әдістерін әзірлеп шығару жөнінде ҰБО-ның РҒА СБ цитология және генетика институтымен және Вектор МҒО (Новосібір), бірлесіп жүргізіп жатқан әзір - леме - лерінің келешегі зор. Бұл зерттеулер ұлпалар мен мүшелердің зақымдануы салдарынан болған ауыр науқастарды емдеу үшін регенаративті медицинада діңгек жасушаларын пайдалану мүмкіндігіне жол ашатын - дығы сөзсіз.

1 МИКРОКАПСУЛАЛЫ ВАКЦИНАЛАРДЫ АЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ

1.1 Биотехнология - ежелден медицина мен ветеринарияда өз үлесін қосып келе жатқан ғылым

Қазақстан үшінші мыңжылдыққа қар - қынды дамып келе жатқан, алдына биік мақ - саттар қоя білетін және өркениетті ел болуға жету үшін қажырлы еңбек ететін ел ретінде енбекші. Медициналық биотех - ноло - гияның (биомедицинаның) дамуы дербес медицинаға - әрбір адамның жеке генетика - лық ерекшеліктерін ескере отырып, емдеу мен аурудың алдын алу стратегиясына көшуге мүмкіндік береді. Қазіргі таңда дербес медицинада қолданыс тапқан молеку - лярлық технологиялар бір адам ге - ні - нің көп мөлшерін және гендік вариацияларын зерттеп білуге мүмкіндік туғызады. Бұл зерттеулер полигенді аурулардың биологиялық түп-тамырын айқындауға себепші, ол ау - руларға адамзаттың көптеген барлық аурулары: жүрек-тамыр, онколог - ия - лық және нейродегенератив аурулары жатады. Бұл мәселені шешуде алынған дерек - тер - дің едәуір қорына талдау жасауды қам - тамас - ыз ететін биоинформатикаға көп кө - ңіл бөлінеді. Молекулярлы технологиялар мен биоинформатика қосылып, ауруға шал - дығуға бейімділігін жеке-дара болжауды, қи - - ын жағдайларда диагноз қоюды қамта - масыз етуге, сондай-ақ жекелеген па - циент - тердің ауруы сипаты мен оның ауырлығын алдын ала болжауға жұмыл - дырылған. Тұқым қуалайтын аурулардың көп - ші - лігі ауыр, әрі созылмалы болып келеді. Бұл ау - руларға шалдыққан науқастарға қызметтер көрсетуге мемлекет едәуір қаржы жұмсай - ды. Жатырда тұқым дамуындағы кемістік - терді, моноген және хромосома ауруларын ерте кезден болжап білу, тұқым қуалайтын ауруға шалдыққан балалардың туылуын алдын ала ескерту ана мен бала денсаулығын қорғау саласының өзекті мәселесі. Молекулярлы биологияның: геномика, протеомика, метаболомика және биоинформатика дамуының геном дәуірі кезеңіне сай келетін биотехнологияның озық үлгілі ба - ғыттарын дамыту мақсатында және ғы - лыми орталықтардың ғылыми-өндірістік инфра - құрылымын дамыту мақсатында 2008 жылы Қазақстан Республикасының Ұлттық биотехнология орталығы жанынан Ұлттық ұжым - дық пайдалану ғылыми биотехнология зертханасы ашылды. Алға қойылған міндеттерге сай зертхана жоғары білікті кадрлар мен қызмет көр - сететін персоналдан құралған, халық - ара - лық стандарттарға сай келетін қазіргі заманғы құрал-жабдықпен жабдықталған. Зертхана штаты геномика, биотехнология, молеку - лалық биология, молекулалық генетика, биомедицина, биоинформатика са - ла - сындағы жоғары білікті мамандардан тұ - рады. Зертхана қызмет - керлері АҚШ, Жапония, Франция, Израиль, Швейцария мен Ресей Федерация - сының алдыңғы қатарлы ғылыми орта - лық - тарында тағлымдамадан өтті. Қазірдің өзінде аталмыш зертхана адам асқазанында қатерлі ісіктің пайда болуын алдын-ала болжау үшін кешенді тест-жүйе әзірлеуге, онкологиялық зақым - данулардың өршуі - генетикалық маркер - ле - ріне кешенді талдау жасау жүйе - сін құруға, тұқым қуа - лайтын аурулардың скри - нингі үшін тест-жүйе, Қазақстан аумағында тараған туберкулез қоздырғы - шының муль - тирезистенттігін анықтау үшін тест-жүйе жасап шығаруға бағытталған перспективалы 8 жобаны іске асыруға кірісіп кетті. ҰБО-ның қосқан зор үлесі адам папилломасы вирустарын, В, С және G вирусты гепатиттерін, цитомегаловирусты инфекция - ларды, 1 үлгілі және 2 үлгілі қарапайым ұшық вирусын, желшешек вирусын - бел - демшелік ұшықты, адамның ұшық вирусын диагностикалау үшін, бұған дейін шетелден сатып алынып келген алғаш рет отандық диагностикалық тест-жүйе әзірлеп шығару болуға тиіс. Қазір Ұлыбританияда адамның ДНК деректер қоры жинақталған, әлемдегі осыған ұқсас мекемелердің ішінде аса ірі ерекше банк - UK Biobank ашылуда. Мұнда жарты миллион адамның гені сақталады, оларды гендер мен аурулардың өзара байланысын зерттеп-білу мақсатында адам өмі - рінің соңына дейін жіті қадағалап отырады. Озық үлгілі зерттеулердің қорытын - дылары ДНК талдауына UK Biobank ар - қылы нелік - тен кейбір адамдарда қатерлі аурулар пайда болатынына кең көлемде көз жеткі - зуге ар - налған. Мұндай зерттеулер әлемнің бар - лық дамыған елдерін - де қол - данылып келеді. Бүгінгі таңда генетиктер адамның жеке генетикалық паспортының көмегімен адам шалдығуы мүмкін аурулар туралы білуге қол жеткізді. Нақты бір адамның геномын зерттеу арқылы гендерінің бірізділігін және бар болуын толық көруге болады. Адам генінің оның мінез-құлқымен байланысты екені бәрімізге бұрыннан белгілі. Мәселен, ол ар - қылы біз қан тобын анықтай аламыз, бел - гілі бір заңды - лықтарға сәйкес ол ата-ана - мыздан бізге мирас болып қалады. Жа - қында ғалым - дар адамның гені оның ауруларымен тығыз байланысты екенін тапты, гендер гиперто - никалық аурулардың, жүрек аурула - рының, миокард инфаркты, асқазан жарасы ау - руының, атероскле - роздың пайда болу мүм - кіндігін анықтайды. Бүгінде ғалымдар аурулардың барлық түрі, сыртқы ортаның сол немесе өзге де жағдайларында байқалатын тұқым қуа - лайтын факторлармен анықталады деп санайды. Сол сияқты адамның ұзақ өмір сүруі мен көптеген басқа да өлшемдері алдын ала белгіленіп қойылған. Егер тұқым қуалайтын аурудың ауыр түрін көрсететін генді анық - тау мүмкін болса, және оны қазіргі уақытта емдеуге келсе, онда мұндай гене - тикалық тестілеу аса қажет. Қазіргі уақытта адам туылған сәті - нен бастап-ақ, генетикалық паспортын жасауға мүмкіндік беретін технологиялар бар. Бұл жағдайда адам өмірінде кездесетін бірқатар ауруларды ескертуге немесе оның өршуіне тосқауыл қоюға зор мүмкіндік бар. Осы мәселенің өзектілігіне байланысты Ұлттық биотехнология орталығында адам мүшелері мен ұлпаларын ауыстырып салу, бедеулік пен жүктілікті көтере алмау кезінде ұлпалық үйлесімді антигендерді типтендіру мен анықтауға арналған, сондай-ақ қант диабеті қаупін бағалау үшін жүйе әзірлеп шығаруға бағытталған зерттеулер жүр - гізілуде.
Биотехнология - ежелден медицина мен ветеринарияда өз үлесін қосып келе жатқан ғылым. Жасушалық биохимия, молекулярлық биология, молекулярлық генетика, иммунологиядағы биотехнологияның қол жеткізген жетістіктері медицина мен ветеринарияда жаңа балау препараттар шығаруға көмектесіп келеді және аса қауіпті сібір жарасы, туберкулез, бруцеллез, АҚТҚ және қатерлі ісік сияқты адам мен жануар ауруларының емдеу мен балау жолдарын табуда.
Биотехнологияның зерттеу объектісіне көптеген тірі ағза түрлі (бактериялар, ашытқылар, вирустар, ісік жасушаларының ағзалары) өсімдіктер, жануарлар, сондай-ақ олардың оқшауланған жасушалары мен субжасушалық құрылымдары жатады. Биотехнология осы тірі жүйедегі жүріп жатқан физико-химиялық, биохимиялық және генетикалық процестерді, оларда жүретін биосинтез, энергияның түзілуі, бұзылуы, сондай-ақ ұйымдастырылған биохимиялық құрылымдардың қалыптасуын қолданады. Сонымен, табиғаттың өзі биотехнологияға табиғи базалық бағыт береді. Көптеген ғылыми және өндірістік мәселелерді шешу үшін осы табиғи базаны дұрыс қолдану керек.
К.Эреки микроорганизмдерді қолдана отырып, белгілі бір өнімді алу процесін анықтады. Сөйтіп 1919 жылы К. Эреки ғылымға биотехнология терминін енгізді. Ертеде биотехнологиялық процестердің қолданылуы б.з.д. VІ ғ. Вавилонда сыра қайнатудан басталған. Бұл адамның табиғи биотехнологиялық үрдістерді тәжірибеде қолданғаны жайлы ерте жазбалар болып табылады.
Ерте кездерден адамдар биотехнологияның процестерді нан пісіруде, шарап жасауда, сүт өнімдерін ашытуда және т.б. өндірістерде қолданғаны мәлім. Көне заманға қарағанда қазіргі адамзат және ғылымның даму сатысында биотехнология дамуы ғылыми техникалық процестің заманауи сатысымен сипатталады.
Биотехнологияның пайда болуы мен дамуының бірінші кезеңінде микробиологтар мен энзимологтар көптеген нәтижеге жетті, ол соңғы 15-20 жылы оның дамуы молекулярлық биология, жасушалық ультра құрылымды биология, вирусология, генетикамен байланысты. Заманауи биотехнология ғылыми - техникалық процесте алда дамып келе жатқан ғылымдардың бірі.
Болашақта ол денсаулық сақтауда кордиологияның мәселелерді түбімен шешуді, қоршаған ортаны қорғауда, көптеген өнеркәсіп өнімдерінің саласын, көпшілікті сауда-саттықпен қамтамасыз етуді, жалпы өмір сүру процесін тереңнен зерттеуі көздейді.
Қазіргі кезде биотехнологияда ветеринарияда бағалы биологиялық белсенді заттар мен биопрепараттарды (антибиотик, фермен, гормон, дәрумен және т.б.) өндіруде биологиялық әдісті қолданумен сипатталады. Микробиологиялық биосинтез негізінде мал шаруашылығы мен ветеринарияда қолданатын ақуызбен аминқышқылының алу әдісі жасалынды. Гендік және жасушалық инженерияның дамуы бұрын қол жетпеген заттарды (инсулин, интерферон, өсу гормоны) үлкен көлемде, сондай-ақ жаңа және жоғары өсімдік, жануар және микроақзалар сорттарын алуға мүмкіндік береді. Биотехнология жетістіктеріне иммобилденген ферменттердің қолданылуы мен ветеринарияда гибридома және олармен өндірілетін антиденелер диагностикамен емдеу препарат ретінде кең қолданыс тапты.
1.2 Гендік-инженериялық пен микробиологиялық өндіріс

Медицина мен ветеринариядағы мәселелерді шешудегі продуцент штамдардың маңызы. Биотехнологияның негізгі құрылымды бөлігінің бірі гендік инженерия болып саналады. Ол 70 жылдардың басында қалыптасып, бүгінгі таңда үлкен жетістіктерге қол жеткізді. Масштабты көлемде түрлі ақуыздарды алу үшін гендік инженерияның әдістері бактерия, ашытқы және сүтқоректілердің жасушаларын фабрикаға айналдырады. Бұл ақуыздың құрылымы мен қызметін анықтауға және оларды дәрілік құрылым ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.
Қазіргі кезде ішек таяқшасы (Е.coli) маңызды инсулин және соматотропин гормондарының тасымалдаушысы болады. Соматотропин - гипофизбен секрецияланатын, адамның өсу гармоны. Бұл гормонның жетіспеуі гипофиздік карликтікке ұшыратады. Егер соматотропинды әр кг- на 10 мл мөлшерде аптасына үш рет ексе, онда бір жылдың ішінде соматотропин жетіспейтін баланың бойы 6 см өсуі мүмкін. Бастапқы кезде оларды өлекселерден алған, бір өлекселерден 4-6 мг соматотропин фармоцефтикалық препаратын алған. Бұл әдіспен гормондар шектеулі көлемде алынады және алынған гормондар бірнеше компоненті болып олардың құрамында ырғақты дамитын вирустар болуы мүмкін. 1980 жылы Genehtec компаниясы бактериялардың көмегімен соматотропин өндірудің жаңа технологиясын ойлап тапты, бұл технология жоғарыда айтылған кемшіліктер болған жоқ.
1982 жылы Франциядағы Пастер институтында E.coli мен жануар жасушасының культурасында адамның өсу гормоны алынды, ал 1984 жылы СССР- де инсулиннің өнеркәсіптік өндірісі басталды. Интерферон өндірісінде Е. сolli, S. сerevisal, сондай-ақ, фибробласт өсіндісін немесе трансформацияланған лейкоциттерді қолданады. Аналогиялық әдіспен қауіпсіз және арзан вакциналар алынады.
Рекомбинанттық ДНҚ технологиясы дәстүрлі емес ақуыз-ген байланысына мүмкіндік ашты, бұл қайтарымды генетика деген атқа ие болды. Бұндай байланыста жасушадан ақуыз бөлініп алып, осы ақуыздың генін кодталынады, геннің мутациясын түзіп, ақуыздың өзгерген формасын кодтап модификацияға ұшырайды. Соңында алынған генді жасушаға енгізеді, егер ол экспрессияланса, онда оны тасымалдаушы жасуша мен оның ұрпақтары өзгерген ақуызды синтездейді. Осындай әдіспен дефектифті гендерді түзеп, тұқым қуалайтын ауруларды емдеуге болады.
Құрылымды гендердің экспрессиясы мутация нәтижесінде түрлі деңгейде өзгеруі мүмкін.
Биотехнологияның негізгі міндеті - ол жоғарғы өнімді организмдер алуға бағытталған перспективті мутанттардың селекциясы.
Оперон оймағымен жүйелі дефектісі бар мутанттарды - жүйелі деп атайды, олар конститутивтық ферменттердің биосинтезін қамтамасыз етеді. Соңғы өнім түзуде шектеулі қабілетті мутанттарды ауксотрофтылар деп атайды. Ингибитордың реакцияға қатыспауына байланысты субстратты қолдану мен микроағзалардың өсуі жалғасады. Тәжірибеде жоғарғы өнімді ағзалар екі түрлі мутацияға ие болады, жүйелі-ауксотрофты мутанттар деп аталады.
Дефектифті экспрессия генінен мутантарды сұрыптауда және зат алмасуды реттеуде эффективті селекция әдістері қолданады. Олардың бірі толық өнімнің аналогиялық құрылымына тұрақты мутант алудан тұрады.
Ал екінші әдістің негізгі ревертантарды ауксотрофты мутанттардан бөліп алуда жатыр.
Микроорганизмдердің ұлттық коллекциялары. Микробиологиялық өндірістердің негізгі өнеркәсіптік штаммдарды құрастыру, олардың өнімділігі мен өнімінің сапасының жоғарылауы және генетикалық сипаттамасы мен биологиялық құрылымын қолдау болып табылады.
Штаммның пайдалы құрылымдарын технологиялық процесте сақтау керек, және олардың өнімділік сапасын жақсарту қажет. Сондықтан-да биотехнологиялық өндірісте таза өсінділерді бөліп алу жұмыстары жүргізіледі. Таза өсінділерді бөліп алудың негізгі міндеті зертханалық зерттеулердің нәтижесінде алынған. Продуценттің пайдалы құрылымын үнемі және берік өндіру болып табылады.
Микровирустарын түрлі халық және ауыл шаруашылығында, медицина мен өндірісте эфективті түрде пайдалану, оларды сақтауда жаңа кәсіпкерлікті алуға жол береді. Жоғарыда айтылып өткен мәселе бір жолы әр штамм туралы жайлы кеңейтілген мәлімет беріп, микроорганизм өсіндісінің коллекциясын құру болып табылады. 1970 жылы бүкіл әлемдік микроорганизм өсіндісінің коллекциялық федерациясы бекітілген. Көпшілік колекциясы микроорганизмдердің халықаралық депонирлеу Будапештік келісімінің қатысушылары болып, халықаралық атаққа ие болған: DSM (Германия), JFO (Жапония), CNCM (Франция), ВКПП, ВНИИ генетика (Ресей) және т.б. Ал Қазақстанда ҚазНИИ тағамдық өндірістік, вирусология және микробиология институты, Азықтандыру мәселелері ЗАО коллекциялары бар.
Ветеринариялық вирус вакциналары мен балау препараттарының продуцент-штамдарының коллекциялық микроорганизмдерін НИИ - да сақтайды (Онтүстік-Қазақстан аудан, Гвардейский), бактериялық және саңырауқұлақ инфекцияларының коллекциялық микроорганизмдерін МУ Ветеринариядағы мониторинг, референция, зертханалық балау мен әдістемелік ұлтық орталығы АШМ ҚР сақтайды.
Астана қаласында Республикалық микроорганизмдер коллекциясы өндірістік-бағалы микроорганизмдер мен моноклональды антиденелердің продуцент-гибридомдерге жағдай туғызып, Ұлттық Биотехнология орталығында сақталуда. Осы коллекцияда төмендегідей микроорганизм түрлері сақталуда: Lactobacillus, Streptососсus, Staphylocoсcus, Bacillus, Streptomyces, Candida және т.б.

1.3 Инсулиннің биотехнологиясы

Гормондар - қанға ішкі секреция бездері бар ұлпалы сұйықтық бөлетін және ағза қызметіне басқарушы әсер ететін биологиялық белсенді заттар жиынтығы. Қазіргі кезде 30 гормон және гормон тәріздес заттар белгілі. Көптеген гормондарды сойылған малдың ішкі секреция бездерінен сорып алу жолымен алады, кейбіреулерін (инсулин, тестостерон, адреналин, тироксин, артық гипофиз гормоны, окситоцин, вазопрессин) синтетикалық жолмен шығады.
Бір гормондар өздерінің химиялық табиғатына байланысты ақуыздарға жатады (асқазан асты безінің гормоны, гипофиз), екіншілері май тәрізді заттар - стероидтарға, үшіншілері ақуыз ыдырауының жай өнімдері тәрізді болады (бүйрек үсті безінің милы гормоны, қалқанша безінің белсенді бөлігі).
Классикалық тұқым қуалайтын аурулар ағзаның барлық жасушаларында бар гендердің дефектімен сипатталады. Бұл дефект патологияға әкеледі. Диабетке әкелетін инсулин геннің зақымдануы нағыз тұқым қуалайтын ауру болып табылады. Ал қалған жағдайларда бұл аурудың инсулин гені бұзылмаған. Бірақ ол асқазан асты бездерінің В-жасушаларында қызмет атқарады. Ал қалған барлық жасушаларда көптеген басқарулардан іске қосылмаған. Адам инсулин жеткіліксіздігінен өліп кетсе, реттеушілік жасушада бірде - бір инсулин генінің қосылуына жол бермейді. Сондықтан қант диабетімен ауыратындарды емдеу үшін жасанды түрде енгізілетін инсулин ұсынылған.
Денсаулық сақтау тәжірибе үшін инсулин алудың екі әдісі. Диабетті емдеу үшін керек инсулинді алғашқы кезде сойылған жануарлардың асқазан асты безі жасушаларынан алған, сол себепті оның бағасы өте қымбат болған. Жануардың инсулині өзінің аминқышқыл реттілігімен адам инсулинімен бірдей емес, сондықтан ол кейбір адамдарға әсер етпейді, тіпті адам оны көтере алмауы мүмкін. Инсулиннің жоғары бағасы мен шектеулі ресурсы оның терапевтік кең масштабта қолданылуын тежеді. 100 г кристаллды инсулин алу үшін 800-1000 кг асқазан асты бездері қажет, ал сиырдың бір безі 200-250 г болады. Бұл инсулинді диабетиктер үшін қымбат және қол жеткізуге қиын етті.
Инсулиннің жетіспеушілігімен байланысты және оны қолдану қажеттілігінен қант диабетімен ауыратындар үшін шошқа инсулинін адам инсулиніне айналдыру мүмкіншіліктері қарастырылды. Химиялық модификация жолымен жануар инсулинін адамдікінен еш айырмашылықсыз етілді, бірақ бұл өнімнің қымбаттауына әкеп соқты.
Адамның генді-инженерлік инсулинінің алынуы. Соңғы уақытта микробиологиялық синтез көмегімен гормональды стероидтық препараттарды алу әдістері жасалынған. 1978 жылы Генентек компаниясының штамында құрастырылған инсулинді алды. Инсулин ұзындығы 20 және 30 аминқышқылдай 2 полипептид тізбегінен тұрады. Олардың дисульфидті байланыспен қосылуы кезінде нативті екі тізбекті инсулин пайда болады. Ол өзінде E.Coli ақуыздарын, эндотоксин және басқа қосылыстарды құрамайтындығы, жануар инсулині ретінде кері әсер бермейтіндігі, алайда биологиялық активтілігінде айырмашылығы болмайтынын көрсетілген.
Ақырында, E.сoli жасушаларында проинсулин синтезі жүргізілді. Ол үшін РНҚ матрицасында кері транскриптаза көмегімен ДНҚ- көшірмесін синтездеген. Алынған проинсулинді тазартудан кейін оны ерітіп, нативті инсулин алды және осы кезде экстрация және гормон бөлу этаптары минимумға теңгерілді. 1000 л өсінді сұйықтықтан 200 г гормон алуға болады. Бұл шошқа немесе сиырдың 1600 кг асқазан асты безінен бөлінетін инсулин мөлшеріне эквивалентті.
1982 ж бастап Eli Lilly компаниясы А және В тізбегінің ішке таяқшасы мен бөлек синтез негізінде геннді-инженерлік инсулин шығарады. Өнім бағасы төмендейді. Алынатын инсулин кері әсерін бермейді, себебі гендік микроорганизмде адам гормонын синтезін кодтайтын ген орналастырған. Бұрын 1 г инсулин алу үшін 8 кг асқазан асты безі қажет болатын, ал қазір ішек таяқшасының бактериялары өсірілетін 5 л көлемдегі өсінді орта болса болды.
Адамның генді-инженерлік инсулинін шығаруды масштабтаудың концептуальды тәсілдері:
- продуцент-штаммін өсіруі;
- инсулин тазартуы;
- инсулин идентификациясы;
- дайын дәрілік инсулин формаларының шығарылуы;
- инсулиннің фармакологиялық және токсикологиялық қасиеттерінің зерттелуі.

1.4 Антибиотиктердің биотехнологиясы

Микроорганизмдердің және жануар жасушаларының кейбір түрлерінің қолданылуы жүретін биотехнологиялық процесс кезінде алынатын өте маңызды қосылыстар болып антибиотиктер биологиялық белсенді заттар интерферон, интерлейкин, лимфокин саналады.
Антибиотиктер (грек. Anti - қарсы, bios - тіршілік) - саңырауқұлақтардың, бактериялардың, жануарлардың және өсімдіктердің тіршілік процесінде пайда болған және синтетикалық жолмен жасалған, микроорганизмдерді, саңырауқұлақтарды, риккетцияларды, ірі вирустарды, қарапайымдылар мен жеке гелминттерді таңдап басу және өлтіру қасиеті бар биологиялық белсенді заттар.
Пайда болуына байланысты 5 топқа бөлінеді:
1. Саңырауқұлақпен жасалынатын антибиотиктер (пенициллин, цефалоспорин, фумагиллин, гризеофульвин, трихоцетин)
2. Актиномицеттен жасалынатын антибиотиктер (стрептомицин, неомицин, канамицин, гентамицин, тилозин, хлортетрациклин, хлорамфеникол, эритромицин, леворин, новобиоцин, рифампицин, нистатин)
3. Бактериялардан бөлінген антибиотиктер (грамицидин, колицин, пиоционин, субтилин, полимиксин)
4. Жануардан алынған антибиотиктер (эритрин, экмолин, лизоцин, интерферон)
5. Өсімдіктерден алынған антибиотиктер (сарымсақ фитонциді-аллицин, рафанин, иманин, фитоалексиндер-пизатин, фазеолин)
Микробтарға әрекет ету бойынша антибиотиктер бактериоцидтік, бактерия өлтіргіш және микробтың өсуі мен дамуын тежейтін бактериостатикалықболып бөлінеді.
Микроорганизмдерге әрекет етуіне байланысты антибиотиктерді бірнеше негізді топтарға бөлуге болады:
1. Бактерия қабырғасының синтезін ингибирлейтін;
2. Цитоплазма мембранасының қызметін бұзушы;
3. Рибосомалық суббөлшектерді бұзушы және ақуыз синтезін тежеуші;
4. Нуклеин қышқылдарының синтезін таңдап басушы: а) РНК синтезінің ингибиторы, б) ДНК синтезінің ингибиторы.
Бастапқы даму сатысында кішкене көлемде шығарылған антибиотиктер қазіргі уақытта заманауи техникалық жаңалықтармен және жаңа биотехнологиялық әдістермен жабдықталған ірі антибиотикалық өндіріске айналған. Дүние жүзінде жылына 10000-даған тонна антибиотиктер өндіріледі, ветеринарлық және гуманитарлық медицинада түрлі дәрілік заттардың ортасында өндірілу көлемімен тәжірибеде қолданылуында олар бірінші орында тұр. Терапиялық емес бағыттағы антибиотиктер мал шаруашылығында аурудың алдын-алу мен жануарлардың өсуін жақсарту мақсатында кеңінен қолданылады. Антибиотиктердің ашылуы мен бөлінуі үздіксіз кеңейтілуде. 1940 жылы қазіргі уақытқа тоқталатын болсақ 6000-нан астам антибиотик бөлініп алынған.
Антибиотиктердің жаңа түрін алу әлі де жалғасуда. Олардың жаңа түрінің іздестірілуі төмендегідей:
1. Күнделікті қолданылып жүрген антибиотиктерге кейбір патогенді микроорганизмдердің түрлерінің сезімталдылығы төмен, сондықтан да, эффективті антибиотик қосылыстарын іздестіруге тура келеді;
2. Антибиотиктерді ұзақ мерзімді пайдалансақ, инфекциялаудың барлық түрінде де микроорганизм штаммдарының резистенті формадағы селекциясы өтеді. Ұзақ уақыт антибиотиктерді қолдану патогенді микроорганизмдердің эволюциясының бекінуіне бағытталған;
3. Антибиотиктердің қолданылуы кеңейіп, олардың тәжірибелік қолданылуының телімділігі жоғарылады.
Көбінесе микроорганизмдерді антибиотиктердің продуценті ретінде қолданылады. 50 жылдары негізінен саңырауқұлақтар мен бактериялар қолданылды, ол 60 жылдары антибиотиктік қосылыстардың продуценті ретінде стрептомициндер қолданыла бастады, ол кейінгі жылдары актиномицеттер мен т.б. микроорганизмдер топтары қолданылып жүр. Жоғары сатыдағы өсімдіктер мен жануарлар антибиотиктердің продуценті бола алады.
Осы уақытқа дейін жоғары өнімділік беретін антибиотиктер продуцентінің бағалы өндірістік штамдарын негізінен табиғи микроорганизмдерді селекциялау және мутагенез әдісімен алған. Сонымен, селекция және ферментация технологиясының жетілуі өндірістік пеницилинді шығаруда 20 гл жетті, Бұл продуцентпен микроорганизм штамдарымен салыстырғанда 1000 есе жоғары. Соңғы жылдары гендік инженерия әдісімен суперпродуценті антибиотиктерді конструкциялауда үлкен мүмкіндіктерге қол жеткізілді. Сонымен, антибиотик биосинтезінің ферменттерді қолданудың болашағы зор.
Антибиотиктерді алу үшін қолданылатын орта құрамында қымбат тұратын заттар (глюкоза, лактоза) мен дефецинтті көбік басқыштар (кашалатьв майы және т.б.) болады, сондықтан да антибиотиктерді өндіру шығындары қымбатқа түседі. Жақсы фильтрациялаушы қасиеті бар және антибиотиктерді тазалаумен бөлуде экономикалық әдістерді қолдануды қамтамасыз ететін, арзан қоректік орталарды сұрыптап шығаруға бағытталған зерттеу жұмыстары жүргізілуде.
Продуцент микроорганизміне араласу әдісі шығарылды, яғни бұл белгілі антибиотик биосинтезі мен екінші бір үрдістің алмасуына мақсатты бағытталған. Кейбір продуценттер бір мезгілде түрлі арақатынастағы бірнеше антибиотиктерді түзе алады.
Культиверлеу жағдайын, яғни орта компоненттерінің құрамын, қышқылдық, белсенділікті, аэрацияны және т.б. өзгерту мен антибиотик биосинтезінің деңгейін басым қылуға немесе күшейтуге болады. Жаңа технологияларға жататыны: культиверлеу кезеңінде қоректік орта компаненттерінің бөлшектік қоспасы, белгілі метаболизм жолдарында көміртегі метаболизмінің реттелуі және т.б.
Антибиотиктерді көптеп өндірілуде асептикалық жағдайдағы аэробты ферментацияның тереңдік әдісі қолданылады, бұл 50-200³м көлемдегі кезеңді аппараттарда жүргізіледі. Ферментацияның ұзақтығы 7-10 тәулікке созылады. Қазір жартылай үздіксіз және үздікті ферментациялық үрдістер енгізілуде. Зең саңырауқұлақтарынан терең культивирлеу әдісімен антибиотиктерді алу кезінде оның бетінде тармақталған грифтердің қопсытылған қабаты пайда болады, бұл ортаның тұтқырлығын жоғарылатады және оттекті аэрацияны қиындатады. Продуценттерді тереңдік культивирлеудің кері факторларына ортаны фагтар мен антибиотик-резистентті микроорганизмдермен инфицирлеу жатады.
Табиғи антибиотиктерді химиялық немесе биологиялық әдістермен молекуласын модификациялау антибиотиктер биотехнологиясындағы ірі жетістіктердің бірі болып табылады. Кейбір антибиотиктердің молекулалық құрылымына (пенициллин, цефалоспорин, тетрациклин) өзгеріс енгізу әдісімен антибиотиктің жаңа жартылай синтетикалық түрі алынды. Антибиотиктер биотехнологиясының бұл бағыты 35-38 жыл бұрын басталды, осы бағыттың дамуы әртүрлі антибиотиктер топтарының молекулалық құрылымының меңгерудегі жетістіктермен тікелей байланысты. Осы әдіспен 20000-нан астам пенициллин, 80000 цефалоспорин, 3500 тетрациклин және т.б антибиотиктер алынды. Жартылай синтетикалық антибиотиктердің 15-16 қосылыс тәжірибелік қолданыс тапты. Кең микробқа қарсы әрекет спектрларымен және күшейтілген микробқа қарсы эффектімен қосылған табиғи молекулалардың бағытталған трансформация әдісімен. Мысалы, табиғи пенициллин өз құрамында көптеген пенициллиндердің жалпы құрылымды - 6 аминопенициллин қышқылды қоспасынан тұрады. Пенициллин-амидазаны иммобилизациялауды антибиотиктер 15 жыл бұрын басталған. Бұл қышқылды ортада жоғары биологиялық белсенділікке ие, кең спектр қатынасындағы микробқа қарсы белсенділігі жоғары, адам мен жануар организмдегі қатынасында токсинділігі төмен, сондай-ақ, ß-лакталазаға төзімді үлкен көлемді жартылай синтетикалық пенициллиндерді алуға жол ашты.
Антибиотиктер биотехнологиясындағы инженерлік энзимология-лық әдіс мұнымен аяқталмайды. Пиницилинамидаза гидролиз эффектісін цефалоспорин молекуласына да таратады. Бензилпенициллин сияқты иммобилизацияланған пенициллинамидаза в-лактанды сақинаның құрылымына жоламай, тек қана цефалоспориннің жанындағы топтардың молекулаларын ғана ерітеді. Екінші биотехнологиялық үрдіс 7-АДЦК өндірістік фенилацетатқа сәйкес гидролиз жолымен алады. Сонымен, жаңа болашағы зор антибиотиктер тобы-жартылай синтетикалық цефалоспорин алу мүмкіндігі ашылды.
Мутасинтез әдісімен модификацияланған антибиотиктерді алуға болады. Бұл жағдайда продуценттің синтезі бұзылған ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.