Микроорганизмы с макрозначением. Как белорусские ученые разбирают задачи на молекулы и находят решения

Перечислить все сферы, где применяются исследования из области микробиологии, наверное, невозможно. Диапазон крайне широк: это и медицина, и сельское хозяйство, и промышленность, и экология, и много других более узких направлений. Сегодня Институт микробиологии при Национальной академии наук Беларуси занимается в основном созданием препаратов для нужд самых разных отраслей народного хозяйства. Разработки появляются на базе признанной национальным достоянием коллекции микроорганизмов, которая регулярно пополняется свежими образцами. Команда БЕЛТА постаралась разобраться в сложной теме и расставить все точки над "i".

Полное импортозамещение

Первое, что приходит на ум, когда задумываешься о сфере применения научных изысканий микробиологов, - медицина. Работая по этому направлению, ученые создают различные соединения микробного синтеза, которые используются впоследствии для лечения широкого спектра заболеваний, в том числе вирусных инфекций и даже онкологических патологий.

"Я обращу внимание на одну из наших последних разработок - базовую генетическую конструкцию, являющуюся основой для получения РНК-вакцины. Она имеет преимущество перед существующими за счет того, что вводится не инвазивно, а через дыхательные пути и отличается высокой эффективностью лечения на начальных стадиях развития вируса", - сделал акцент директор Института микробиологии Александр Шепшелев.
Крайне важно то, что вакцина получена на основе отечественных штаммов микроорганизмов. Это позволило белорусским микробиологам не прекращать исследования и разработать штамм-продуцент ферментов, использующихся для получения усилителя вакцин. Таким образом был обеспечен полный цикл создания вакцины импортозамещающим способом. Сегодня сотрудники Института с коллегами из Министерства здравоохранения пытаются внедрить разработки в клиническую практику.

"Впервые в стране нами была создана универсальная генетическая конструкция на основе штамма Lactococcus lactis, перспективная для разработки "кефирной вакцины" против огромного набора возбудителей заболеваний человека и животных. Полученный результат - научная основа для быстрой разработки широкого перечня вакцин нового поколения с возможностью безинвазивного введения", - подчеркнул значимость открытия Александр Шепшелев.

"Волшебные" гормоны и витаминизированные яйца, упитанные телята и "сахарные" пчелы

Одной из ключевых сфер интересов для микробиологов всегда было сельское хозяйство. Белорусские ученые делают успехи в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур за счет разработки микробных удобрений. Из последних новинок специалистов Института микробиологии можно привести в пример принципиально новый в республике микробный препарат "Грамисил" для озимой пшеницы. Биопрепарат предназначен для предпосевной обработки семян и опрыскивания растения. Практикой доказано, что использование разработки отечественных ученых положительно сказывается на росте озимой пшеницы, увеличивая урожай зерна на 14-15%, при том что доза минеральных азотных и фосфорных удобрений снижается на 30%. Аграрии не могли не оценить открытие отечественных микробиологов, ведь оно помогло существенно повысить экономическую эффективность их труда.

"Мы создали штаммы-продуценты, вырабатывающие фитогормоны, способствующие выживаемости растений в сложных условиях, например, в засуху. Эти штаммы могут использоваться как основа для микробных препаратов, повышающих устойчивость сельхозкультур к неблагоприятным факторам окружающей среды", - развил тему директор Института микробиологии.


"У нас есть еще одна интересная разработка - кормовая добавка "Апифил". На ее основе создаются сахарные подкормки для пчел пролонгированного действия. Результаты показали, что применение кормовой добавки нормализует пищеварение пчел, улучшает их состояние во время зимовки и подготавливает к медосбору", - уточнил Александр Шепшелев.

Степень очистки сточных вод достигает 78-100%

Сфера, в которой точно не обойтись без микробиологии, - охрана окружающей среды. Микроорганизмы помогают бороться со многими экологическими проблемами разных масштабов. Давнишняя разработка ученых, имеющая колоссальное значение для всего мира, - биодеструкторы нефти, которые питаются углеводородами нефти, тем самым ликвидируя ее разливы. Реальность ставит перед микробиологами более масштабные и интересные задачи, вынуждая не останавливаться на деструкции монопродуктов, а работать над разложением сложных смесей. Так ученые справляются с проблемой очистки сточных вод крупных химических и перерабатывающих заводов. Результат - колоссальный, и достигнут он белорусскими специалистами.
"Наши ученые создали не имеющий аналогов микробный препарат "БиоСЭф". Производственные испытания показали, что его использование обеспечивает эффективность очистки многокомпонентных водных растворов, содержащих смесь органических растворителей, в пределах 78-100%. Биопрепарат предотвращает экологический ущерб от выбросов в окружающую среду высокотоксичных соединений, чем грешат предприятия химической, нефтехимической и лакокрасочной промышленности, а также производства с покрасочными цехами", - заметил директор Института микробиологии.

Не менее важное эконаправление микробиологов - разработка биоразлагаемой упаковки. Впрочем, и с этой задачей отечественные ученые справились, а значит, будут поставлены новые. "Мы разрабатываем биопрепараты и биопродукцию для широкого перечня отраслей промышленности. Один из примеров: создание штамм-продуцента кератиназы - фермента, используемого как в медицине, так и в косметологии. Наш фермент показывает в два раза большую активность, чем его импортные аналоги, поэтому мы ожидаем, что продукт будет востребован белорусскими предприятиями", - надеется Александр Шепшелев.

Разработать недостаточно, можно ведь еще и выпускать. Такого же мнения сотрудники Института микробиологии, которые, помимо научно-исследовательской работы, занимаются и производством биопрепаратов. С начала 2024 года их выпустили в количестве, позволяющем заготовить более 1 млн т кормов. И востребованность биопрепаратов отечественного производства на внутреннем рынке из года в год только растет. Институт микробиологии, как нас заверили, справляется с объемами и готов обеспечить потребности покупателей в полном объеме.

Только практико-ориентированные разработки

К слову об объемах. Крупнейший кластер в сфере био- и химических технологий в Беларуси - государственное научно-производственное объединение "Химический синтез и биотехнологии", в задачи которого входит сопровождение биотехнологической отрасли республики. Ее формируют около 60 организаций, которые за 2023 год произвели биотехнологической продукции на Br771,4 млн, что на 23% выше, чем в 2022-м. Что же представляют из себя такие товары?

"Перед тем, как приступить к созданию биопрепарата, мы детально изучаем проблему, решить которую наш продукт будет призван. Собираем образцы почвы, растений, воды и диагностируем их. Мы создали ДНК-определитель, позволяющий быстро выявлять возбудителей бактериальных и грибных заболеваний у овощных культур, что значительно упрощает процесс. В течение двух дней мы обнаруживаем патоген и даем точные рекомендации по борьбе с ним, - рассказывает завлабораторией молекулярной диагностики микробоценозов техногенных экосистем ГНПО Татьяна Пилипчук. - Что касается самих препаратов, у нас их много - однокомпонентных и комплексных".

Например, "Бактавен С" предназначен для защиты томата и огурца от корневой гнили. Эффективность препарата доходит до 65%, а систематическое применение позволяет огородникам прибавить в урожае примерно на 1,8-2,4 кг/кв.м. Примеров аналогичных разработок для самых разных сельхозкультур привести можно еще много. Для изготовления некоторых препаратов химики даже используют образцы из экстремальных источников. Это повышает устойчивость культурного растения к неблагоприятным факторам окружающей среды. В частности, в основе биопрепарата "Вегетатин", защищающего капусту от болезней, - бактерия из Антарктиды. При низких температурах хранится кочаны такой капусты будут очень долго.

Исследование микроорганизмов открывает мегавозможности с макрозначением и гигапользой - это факт, а потому после всего сказанного выше остается задать лишь один вопрос ученым: что еще они готовы предложить обществу?

Вера Василевская,