Найдены штаммы бактерий, предотвращающие образование тромбов

Ученые БФУ им. Иммануила Канта совместно с коллегами из СПбГУ обнаружили пять штаммов цианобактерий, которые способны замедлять свертывание крови и предотвращать образование тромбов. Для нескольких культур были определены конкретные условия, которые позволяют повысить выход антикоагулянтных полимеров до значений, необходимых для производства биологически активных веществ.

Несмотря на перспективность цианобактерий для промышленного производства биологически активных веществ, их коммерческое применение сегодня ограничено несколькими узкими нишами. Причина — непонимание того, какие именно штаммы, в каких условиях и с каким выходом дают целевые продукты.

Авторы решили восполнить этот пробел на примере восьми культур из отечественной коллекции CALU, которые десятилетиями хранились, но почти не изучались в прикладном ключе. Задача была не только найти «золотой штамм», но и оценить, насколько данный процесс управляем, а также что является основными препятствиями на пути к реальному производству.

«Ранее антикоагулянтные свойства сульфатированных полисахаридов цианобактерий уже описывались, но, как правило, на единичных культурах и без системного анализа. Наша работа выделяется тем, что мы взяли восемь штаммов и одновременно в единой методологии попытались построить предсказательные модели. Это дало возможность не просто сказать «этот штамм хорош», а понять, почему он хорош и при каких условиях. Например, мы обнаружили, что активность может быть связана не с одиночной культурой, а с устойчивым симбиозом цианобактерий и гетеротрофных бактерий — это направление практически не разработано в мировой научной литературе. Новизна нашей работы — в подходе и в первичных данных, но это скорее фундамент, чем готовое здание», — рассказала один из авторов исследования, научный сотрудник НОЦ «Прикладные биотехнологии» БФУ им. Иммануила Канта Екатерина Буденкова.

Ученые подтвердили, что цианобактерии действительно обладают серьезным потенциалом: пять из восьми изученных штаммов показали антикоагулянтную активность. Однако авторы исследования столкнулись с серьезными ограничениями.

•        Антиоксидантная активность клеточных экстрактов оказалась низкой и однородной у всех штаммов — здесь исследователи не увидели преимуществ перед другими источниками.

•        Математические модели, которые были построены для прогнозирования выхода углеводов и других компонентов, оказались непригодными для точного прогнозирования (низкая валидность). Это значит, что пока нельзя точно узнать, какие факторы на самом деле управляют процессом синтеза у некоторых штаммов.

•        Ни одна из комбинаций факторов не привела к статистически значимому увеличению самой биомассы — то есть при улучшении состава, рост «урожайности» культуры в целом не произошел.

•        Варьирование условий сказалось на содержании метаболитов, но не на их качестве, и для разных штаммов оптимальные режимы оказались полярно противоположными: то, что хорошо для одного, может оказаться катастрофичным для другого.

Тем не менее, авторы исследования нашли конкретные условия для нескольких культур, в которых выход антикоагулянтных полимеров максимален — это уже готовый рецепт для следующих этапов работы.

«Представьте, что мы заглянули в «кладовку природы» с синезелеными водорослями и нашли там несколько ценных баночек. В некоторых из них есть вещества, которые могут помогать в борьбе с тромбами. Но эти баночки оказались капризными: при одних условиях они дают полезный продукт, при других — почти ничего, а предсказать поведение каждой не так просто. Мы научились для некоторых из них подбирать нужный режим света и питания, но есть и те, которые «молчат» или дают нестабильный результат. Иными словами, мы доказали, что потенциал есть, и даже показали, у каких культур и при каких условиях, но до технологии «нажми кнопку — получи лекарство» нам еще далеко. Мы находимся примерно в середине пути», — пояснила Екатерина Буденкова.

Ученые планируют продолжить исследования, чтобы найти ответы на обозначенные вопросы.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации