Рекомбинантные микроорганизмы

Рекомбинантные штаммы бактерий и дрожжей широко используют для микробиологического синтеза белков, витаминов, аминокислот, антибиотиков и других ценных соединений.

Методами генной инженерии можно усиливать природную способность определенных видов бактерий к осуществлению специфических биологических процессов и создавать высокоэффективные штаммы микроорганизмов, осуществляющие разрушение токсичных субстратов или способствующие росту культурных растений.

Большой интерес представляет производство в клетках микроорганизмов белков терапевтического назначения. С этой целью кДНК, несущую информацию о структуре нужного белка, клонируют в экспрессирующем прокариотическом векторе, что позволяет достичь высокого уровня экспрессии. Рекомбинантные бактерии выращивают на специальных питательных средах, позволяющих отличить их от «диких» штаммов по изменению фенотипических свойств (изменению морфологию колоний) или угнетающих рост нерекомбинантных клеток.

Некоторые примеры использования рекомбинантных микроорганизмов и продуктов микробного синтеза представлены в табл.6.

Таблица 6.

Область применения рекомбинантных микроорганизмов

Прикладное значение генной инженерии для ветеринарной науки и практики заключается в создании, в первую очередь, вакцинных препаратов на основе генетически модифицированных штаммов микроорганизмов.

Получение рекомбинантных вакцин включает в себя несколько этапов:

- клонирование генов, обеспечивающих синтез необходимых антигенов;

- введение клонированных генов в вектор (вирусы, плазмиды);

- введение векторов в клетки-продуценты (бактерии, грибы);

- культивирование клеток in vitro.

- выделение антигена и его очистки или применение клеток-продуцентов

в качестве вакцин.

В последние 5 лет создано новое направление в разработке генно-инженерных вакцин, основанное на введении плазмидной ДНК (вектора) с встроенным геном протективного белка непосредственно в организм животного.

Иммунизацию плазмидной ДНК с чужеродным геном называют ДНК-вакцинацией (генетической иммунизацией, вакцинацией нуклеиновыми кислотами, вакцинацией «голой» ДНК).

Новый подход дает возможность на базе одного плазмидного вектора конструировать различные ДНК-вакцины. Меняют только ген, кодирующий протективный белок. ДНК-вакцины обладают безопасностью инактивированных вакцин и эффективностью живых.

К настоящему времени сконструированы ДНК-вакцины против ряда вирусных, бактериальных и паразитарных болезней.

Достоинство ДНК-вакцин:

1. При разработке таких вакцин можно достаточно быстро получить рекомбинантную плазмиду, несущую себе ген, кодирующий необходимый белок патогена, в отличие от длительного процесса получения аттенуированных штаммов возбудителей.

2. Технологичность и низкая себестоимость культивирования полученных плазмид в клетках E. Coli и ее дальнейшей очистки.

3. Экспрессируемый в клетках вакцинированного животного белок имеет кон-формацию, максимально близкую к нативной, и обладает высокой антигенной активностью, что не всегда достигается при использовании субъединичных вакцин.

4. Элиминация векторной плазмиды в организме вакцинированного животного происходит за короткий промежуток времени.

5. При ДНК-вакцинации против особо опасных инфекций вероятность заболевания животного в результате иммунизации полностью отсутствует.

6. Возможен пролангированный иммунитет.

Все вышеуказанное позволяет называть ДНК- вакцины вакцинами XXI века.

Однако, несмотря на то, что эффективность иммунизации ДНК-вакцинами очевидна, потребуется еще много усилий для практической реализации нового подхода к профилактике инфекционных болезней животных.