Цветовая схема:
C C C C
Шрифт
Arial Times New Roman
Размер шрифта
A A A
Кернинг
1 2 3
Изображения:
  • 127276, Москва, Ботаническая, 35
  • +7 (499) 678-54-00 +7 (499) 678-54-20
  • ifr@ippras.ru

Уникальная научная установка

ОПЫТНЫЙ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИФР РАН (ОБК ИФР РАН)

УНУ ОБК ИФР РАН включен в каталог центров коллективного пользования научным оборудованием (ЦКП) и уникальных стендов и установок (УНУ) Российской Федерации.

Характеристика УНУ:

ОБК ИФР РАН обеспечивает проведение комплексных научных исследований в области биотехнологии высших растений.

Комплекс включает в себя:

  • подготовительный участок (представляющий собой помещения для мойки посуды и изготовления питательных сред, автоклавную, климатическую камеру, помещения посева);
  • производственный участок (реакторный зал);
  • участок получения готового продукта с заданными характеристиками (участок химического анализа, фильтрации, сушки и упаковки клеточной биомассы).

Сокращенное наименование УНУ: ОБК ИФР РАН

Год создания УНУ: 2014 г. («Приказ о создании УНУ»)

Последний Приказ по УНУ

Размер занимаемых УНУ площадей, м2: 150

Организационный статус подразделения ИФР РАН, осуществляющего непосредственную эксплуатацию УНУ:
ОТДЕЛ БИОЛОГИИ КЛЕТКИ И БИОТЕХНОЛОГИИ ИФР РАН,
Лаборатория физиологии культивируемых клеток

Руководство работами:

Носов Александр Михайлович – д.б.н., профессор
Тел.: (499) 977-92-22, E-mail: al_nosov@mail.ru

Титова Мария Владимировна – старший научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 977-94-45, E-mail: titomirez@mail.ru

Описание УНУ, назначение, главные преимущества:

ОБК ИФР РАН включает в себя три участка: подготовительный, производственный и участок получения готовой продукции, оснащенные как отечественным, так и импортным оборудованием.

На подготовительном участке проводят работы по очистке воздуха; подготовке и стерилизации посуды и оборудования; приготовлению и стерилизации сред для культивирования; поддержанию в коллекциях культур-продуцентов; подготовке отобранных штаммов к аппаратному выращиванию. Участок укомплектован набором дистилляторов и паровых автоклавов, моющим оборудованием, стерилизационными и сушильными установками, климатическими камерами с контролируемыми условиями среды и стационарными круговыми качалками для длительного культивирования штаммов-продуцентов в колбах с системой регулирования количества оборотов (для колб 0,25 — 2,00 л), ламинарными шкафами-боксами, а также аналитическим оборудованием.

Производственный участок оснащен ферментационными установками объемом от 2 до 2500 л, в которых осуществляют собственно аппаратное культивирование культур-продуцентов в лабораторных, пилотных и полупромышленных установках при одновременном мониторинге процессов роста и биосинтеза. На участке получения готовой продукции растительные клетки и адвентивные корни отделяют от культуральной жидкости, сушат, проводят анализ сухой биомассы, фасуют и укладывают на хранение. Сектор оснащен комплектом фильтрационного и сушильного оборудования, позволяющим работать с различными объемами клеточных суспензий и адвентивных корней, а также соответствующим аналитическим оборудованием для проведения химического анализа получаемой продукции (ВЭЖХ, УЭЖХ-МС, спектрофотометры).

ОБК ИФР РАН по совокупности параметров является уникальной установкой для разработки биотехнологий промышленного получения биопрепаратов с заданными свойствами для нужд пищевой, фармацевтической, косметической промышленности на основе культур клеток и органов высших растений независимо от условий внешней среды. Характеристики имеющегося технологического оборудования позволяют при масштабировании лабораторных разработок создавать экологически безопасную и экономически выгодную производственную схему.

Обобщённая схема производства биомассы растительных клеток и органов (адвентивных корней) при глубинном способе культивирования c использованием ОБК ИФР РАН

При организации схемы производства биомассы растительных клеток и органов глубинным способом культивирования условно можно выделить несколько этапов:

  • подготовительный этап (очистка воздуха; подготовка и стерилизация посуды и оборудования; приготовление и стерилизация сред для культивирования, поддержание в коллекциях культур-продуцентов и мониторинг их процессов роста и биосинтеза; подготовка отобранной культуры-продуцента к инокуляции биореакторов; подбор и отработка оптимальных условий аппаратного культивирования в лабораторных биореакторах);
  • этап получения производственной культуры (собственно аппаратное культивирование; мониторинг процессов роста и биосинтеза культуры-продуцента);
  • этап получения клеточной и корневой биомассы с заданными характеристиками (отделение клеток и адвентивных корней от культуральной жидкости; сушка биомассы; контроль получаемой сухой биомассы; фасовка и хранение).

Перечень основного технологического оборудования:

  1. Боксы абактериальные воздушной среды.
  2. Лабораторные и технические весы.
  3. Системы для ВЭЖХ и УЭЖХ-МС.
  4. Система для капиллярного электрофореза.
  5. Стационарные подвесные круговые качалки с регулируемым числом оборотов.
  6. Стерилизаторы воздушные с системой принудительного охлаждения стерилизационной камеры.
  7. Промышленные ферментаторы с барботажем и механическим перемешиванием (общий объем 2500 л, н/сталь, ОКБА, Йошкар-Ола).
  8. Промышленные ферментаторы с кольцевым барботером и механическим перемешиванием (общий объем 630 л, тип 1Т, н/сталь, ОКБА, Йошкар-Ола).
  9. Пилотный ферментатор с кольцевым/точечным барботером и механическим перемешиванием (общий объем 75 л, н/сталь, Electrolux).
  10. Лабораторный V-образный стеклянный ферментатор с точечным барботером (общий объем 20 л, собственная разработка ИФР РАН).
  11. Автоклавы.
  12. Водокольцевые насосы различной мощности.
  13. Комплект фильтрационного оборудования.
  14. Компрессора.
  15. Парогенераторы.

Культуры-продуценты:

В работах, проводимых на базе ОБК ИФР РАН, активно используются культуры-продуценты, представленные в каталоге Всероссийской коллекции культур клеток высших растений ИФР РАН (ВРККК ВР).

Используемые методики:

  1. Методы оценки роста культур клеток и органов высших растений (определение ростовых параметров, жизнеспособности, длительности фаз ростового цикла, построение ростовых кривых).
  2. Методы качественной и количественной оценки содержания вторичных метаболитов в культурах клеток и органов высших растений (ВЭЖХ, УЭЖХ-МС, спектрофотометрия).
  3. Методы получения адвентивных корней, каллусных и суспензионных культур клеток высших растений.
  4. Методы оценки дыхательного метаболизма суспензионных культур клеток высших растений.
  5. Методы оценки биологической активности экстрактов из биомассы клеток и адвентивных корней высших растений

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ:

  1. Получение адвентивных корней, каллусных и суспензионных культур клеток, прежде всего редких и исчезающих видов растений, содержащих целевые БАВ.
  2. Исследование общих закономерностей развития и существования культур клеток высших растений как уникальной экспериментально созданной биологической системы — популяции соматических клеток in vitro.
  3. Изучение особенностей роста и биосинтеза БАВ растительных клеток in vitro при выращивании в различных условиях.
  4. Разработка стратегии регулирования синтеза БАВ в культуре клеток и органов высших растений;
  5. Создание систем культивирования растительных клеток in vitro, в том числе в разных режимах и в биореакторах различной конструкции и объема.
  6. Изучение биологической активности экстрактов из биомассы культивируемых клеток и органов высших растений.
  7. Создание и отработка биотехнологий получения ценных БАВ на основе культур клеток и органов высших растений.
  8. Масштабирование лабораторных разработок, разработка опытно-промышленных регламентов и создание экономически перспективных и экологически безопасных моделей производства БАВ на основе культур клеток и органов высших растений.

Наиболее значимые научные результаты исследований 2018-2022 г.г.:

В результате проведенных исследований получены стабильно растущие in vitro каллусные культуры двух видов лекарственных растений рода Fabaceae, Alhagi persarum и Sutherlandia frutescens. Из наиболее интенсивно растущих каллусных линий для исследованных видов были также получены стабильно растущие суспензионные культуры клеток для глубинного выращивания в колбах и биореакторах. Каллусные и суспензионные культуры клеток были охарактеризованы по ростовым и биосинтетическим характеристикам. Анализ жирнокислотного состава каллусной и культуры клеток A. persarum показал наличие 19 индивидуальных С1224 ЖК, основную долю из которых (более 90%) составляли пальмитиновая, стеариновая, линолевая и α-линоленовая кислоты. Суммарные липиды характеризовались высоким содержанием насыщенных пальмитиновой (16:0) и стеариновой (18:0) кислот и полиненасыщенной α-линоленовой (18:3) кислоты, на сумму которых приходилось около 80% всех ЖК. Несмотря на высокое содержание насыщенных ЖК (их доля составляла более 45%), суммарные липиды характеризовались достаточно высоким индексом ненасыщенности (1.339 ± 0.011 отн. ед.), который был обусловлен главным образом высоким уровнем α-линоленовой кислоты. Также в культуре A. persarum и S. frutescens показано наличие соединений, относящихся к различным структурным группам изофлавонов. Для A. persarum выявлены агликоны (каликозин, формононетин, изомер афрормозина) глюкозиды (глюкозид формононетина) а также эфиры глюкозидов (малонил-гликозиды каликозина, формононетина, изомера афрормозина, глицитеина и генистеина). Впервые для A. persarum показано наличие в кульлуте алонилированных глюкозидов изофлавонов. Для S. frutescens основными являются изофлавоны в форме глюкозидов и их эфиров с малоновой кислотой, при этом при сравнении с интакным растением показано, что профили вторичных метаболитов в культурах клеток и в листьях S. frutescens значительно отличаются. Была изучена антимикробная активность экстрактов культур клеток S. frutescens и. A. persarum Экстракты клеток обоих видов проявляли специфическую подавляющую активность по отношению к золотистому стафилоккоку Staphylococcus aureus, однако не проявляли ее по отношению к синегнойной палочке Pseudomonas aeruginosa.

С целью определения потенциальной возможности аппаратного выращивания полученной суспензионной культуры клеток A.persarum также было проведено периодическое выращивание в лабораторном барботажном биореакторе (с рабочим объемом 15 л, общим объемом 20 л). Общий характер роста исследуемой культуры клеток в аппарате данного типа при периодическом режиме был в целом сходен с характером ее роста в колбах.

Было проведено изучение состава вторичных метаболитов в культуре клеток живучки туркестанской (Ajuga turkestanica), выращиваемой в колбах и биореакторах, были обнаружены туркестерон, экдистерон и другие экдистероиды. Впервые в биомассе A. turkestanica обнаружены гликозиды фенилэтаноидов.

При отработке возможности аппаратного выращивания суспензионных культур клеток P. filicifolia и P.fruticosa был проведен скриннинг состава тритерпеновых гликозидов в биомассе, выращенной в колбах и биореакторах. В результате проведенной работы было показано, что вне зависимости от способа выращивания в биомассе данных культур присутствуют, по меньшей мере, пять тритерпеновых гликозидов с олеаноловой кислотой в качестве агликона.

В рамках выполнения работ по Мегагранту правительства РФ № 075-15-2019-1882 начаты и продолжаются работы по получению и проведению комплексного исследования характеристик культур адвентивных корней с использованием протоколов и консультаций ведущего ученого Kee-Yoeup Paek (Южная Корея). На данный момент коллективом УНУ ОБК ИФР РАН получены и поддерживаются параллельно на твердых и жидких средах 11 линий адвентивных корней 11 видов (см. список объектов).

Для опробации возможности длительного непрерывного аппаратного выращивания культур клеток Taxus spp. было проведено выращивание T. wallichiana в 20 л барботажном биореакторе в полупроточном режиме (по схеме отлив суспензии-долив среды). В результате проведенного исследования по длительному выращиванию суспензионной культуры клеток T. wallichiana Zucc. было проведено шестнадцать последовательных субкультивирований без снижения ростовых характеристик культуры, общая продолжительность эксперимента составила 367 суток. При анализе состава дитерпеноидов таксанового ряда (таксоидов) в клеточной биомассе установлено, что в изучаемой культуре клеток присутствуют как 14-гидроксилированные таксоиды (юннанксан, таксуюннанин C), так и 13-гидроксилированные таксоиды (паклитаксел). Однако 14-OH таксоиды являются доминирующими в количественном отношении. Полученные результаты свидетельствуют о значительном биотехнологическом потенциале культуры клеток T. wallichiana.

Проведено комплексное изучение ростовых и физиологических характеристик суспензионных культур клеток Panax japonicus и Polyscias fruticosа при выращивании в колбах и барботажных биореакторах (объемом 20 л) на средах с различным содержанием регуляторов роста. Несмотря на различия в составах сред, в целом ростовые параметры разных культур отличались незначительно. Проведен подробный УЭЖХ-МС качественного и количественного состава тритерпеновых гликозидов в образцах биомассы и культуральной среды экспериментальных вариантов культур клеток P. japonicus и P. fruticosа. Для всех систем выращивания было показано, что культуры клеток P. japonicus синтезируют богатую смесь тритерпеновых гликозидов, содержание индивидуальных гликозидов в которой возрастало по мере роста культур до фаз стационара и деградации, в некоторых случаях до значительных концентраций (в частности, содержание гинзенозида R0 достигало 13.8 мг/г сухой массы). Также наблюдался выход гинзенозидов разных групп в среду культивирования по мере увеличения продолжительности цикла субкультивирования. Гинзенозиды были представлены PPD-, PPT-группами и группой олеаноловой кислоты, а также малонилированными формами нейтральных гликозидов и частично дегликозилированными формами. Проведено исследование влияния фитогормонов на рост культур и образование ими вторичных метаболитов в процессе аппаратурного выращивания. Установлено, что при переходе к аппаратному культивированию клеток P. japonicus удаление кинетина из состава питательных сред приводило к снижению содержания суммарных гинзенозидов в клеточной биомассе по мере увеличения общей продолжительности аппаратного выращивания. При этом внутри структурных групп наблюдалось также изменение в соотношениях индивидуальных соединений. Кроме того, по мере увеличения общей продолжительности выращивания в биореакторе пропорционально снижалось содержание всех рассмотренных гликозидов PPD-группы и R0, ZinR1, PSRT1, desGlcPSRT1 из группы олеанановых гликозидов.

Для культуры клеток Polyscias fruticosа показано изменение спектра тритерпеновых гликозидов в биомассе при переводе на питательные среды с кинетином и НУК. При изменении гормонального состава помимо полисциазида 3, ладигинозида А, и дегликозилированной формы псевдогинзенозида RT1 desGlcPSRT1, выявлено присутствие гинзенозида олеаноловой ксилоты, чикусетсусапонина IVa, в концентрациях, не превышающих 0.2 мг/г сухой массы.

Оптимизировано выращивание суспензионной культуры клеток Taxus wallichiana Zucc. в лабораторных барботажных биореакторах (общий объем 20 л), а также в биореакторе с совмещенными системами перемешивания (барботаж и механическое перемешивание; общий объемом 75 л, рабочий объем 50) в отъемно-доливном режиме. Начальная плотность культуры составляла не менее 3 г/л по сухому весу для каждого цикла субкультивирования, максимальное накопление биомассы достигало 12,93 г/л по сухому весу жизнеспособность культуры была на стабильно высоком уровне и составляла 89-92 % живых клеточных агрегатов. По мере увеличения продолжительности выращивания наблюдали повышенную адгезию клеток на внутренних стенках биореакторов, что затрудняло точное определение ростовых параметров культуры.

Исследовано влияние фитогормона метилжасмоната на рост культуры клеток Taxus wallichiana и образование таксоидов в процессе аппаратурного выращивания. В четвертом цикле выращивания культуры в 75 л биореакторе в конце экспоненциальной фазы роста был добавлен метилжасмонат в количестве 100мкМ/л. В проведённых нами предварительных исследованиях было показано, что что при стандартных условиях культивировании в колбах на качалке и 20-л барботажном биореакторе в биомассе культуры клеток T. wallichiana преобладающими являются таксоиды, гидроксилированные по С14 положению таксадиенового скелета, что является характерным для культуры клеток in vitro. Мажорным представителем в культуре клеток данного вида тиса является С14-OH таксоид юннанксан. В проведенном эксперименте было показано, что добавление метилжасмоната может привести к появлению таксоидов С13-ОН группы, к которой относится паклитаксел.

Разработана и оптимизирована схема масштабирования выращивания суспензионных культур клеток T. wallichiana, P. japonicus и P. filicifolia в отъемно-доливном режиме в барботажных биореакторах в линейке 20 л—75 л—630 л. Выход по сухой биомассе для всех исследованных культур клеток к концу цикла субкультивирования варьировал в пределах 9.00-12.00 г/л среды. Для P. japonicus показана продуктивность по общему содержанию гинзенозидов порядка 75-85 мг/г сухой массы клеток к 21-25 суткам субкультивирования.

Начаты эксперименты по проведению оптимизации выращивания адвентивных корней Polyscias filicifolia в 20 л барботажном биореакторе. Весь цикл при периодическом режиме занимает 20-28 дней в зависимости от начальной плотности посадки.

Начаты сравнительные эксперименты по отработке выращивания суспензионной культуры клеток Polyscias filicifolia в отъемно-доливном режиме в модернизированном и введенном в эксплуатацию в 2020 году 630 л биореакторе. Отработаны схемы проверки герметичности, стерилизации острым паром аппарата, трубопроводов, запорной арматуры. Отработан оптимальный режим стерилизации питательных сред.

Проведены работы по анализу макро- и микроэлементного состава наработанной при выращивании в биореакторах биомассы культур клеток Dioscorea deltoideа, Panax ginseng и Polyscias filicifolia методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС). Установлено наличие в биомассе культур клеток всех жизненно важных макро- и микро-элементов. Также показана возможность варьировать соотношение эссенциальных элементов в клеточной биомассе за счет изменения минерального состава питательных сред. Полученные данные позволяют характеризовать биомассу клеток диоскореи дельтовидной, женьшеня японского и полисциаса папортниколистного как экологически чистое растительное сырье и рекомендовать ее для использования в функциональных продуктах питания и кормах.

Отработан процесс сушки больших объемов клеточной биомассы в модернизированной и введенной в эксплуатацию в 2020 году сушильной камере с использованием стеллажной сушки с полками, выполненными из перфорированных листов пищевой нержавеющей стали. Благодаря более интенсивной схеме циркуляции воздушных потоков процесс сушки биомассы (разложенной слоем на полках) осуществляется более равномерно, при более низкой температуре (35-40 град.С) и занимает меньше времени. Благодаря новой системе подачи в комнату стерильного воздуха, состоящей из модуля фильтрации (с НЕРА-фильтром внутри), конструкция сушильной комнаты позволяет сушить биомассу в воздушной среде максимальной чистоты (стерильности), обеспечивая высокое качество конечного сырья.

В рамках работ по Мегагранту Правительства РФ совместно с МГУ имени М.В.Ломоносова продолжены работы по созданию инновационных полимерных материалов на основе хитозана и биомассы суспензионных культур клеток растений. Синтезирован гибридный полимерный поликатионный материал на основе хитозана с молекулярной массой 600 кДа и биомассы клеток Ajuga turkestanica и Polyscias fruticosa. Показано, что новый материал c добавлением биомассы клеток Ajuga turkestanica имеет большую площадь поверхности по сравнению с хитозаном и в течение 1 часа практически полностью сорбирует из среды клетки модельных микроводорослей.

Начаты работы по оценке возможности использования гидробионтов для биотестирования экстрактов, полученных из биомассы культур растительных клеток при разработке технологий промышленного выращивания (на примере ракообразных D.magna, являющихся стандартным тест —организмом для токсикологических исследований и ценным объектом аквакультуры). По предварительным экспериментам показана специфичность действия на D. magna исследуемых экстрактов в зависимости от спектра содержащихся в них вторичных метаболитов. В частности, по результатам острых опытов наименьшую токсичность оказал экстракт из верблюжьей колючки персидской (ЛК5024 > 2 г/л), были определены стимулирующие рост и плодовитость дафний концентрации (20 и 40 мг/л). Степень токсичности экстрактов диоскореи и тиса менялась в зависимости от продолжительности воздействия. Экстракт тиса оказал ингибирующий эффект на плодовитость (до 90%) и размеры (до 7%) ракообразных во всех исследованных концентрациях (1 — 30мг/л), а также вызвал отклонения при размножении и подавление гаметогенеза.

Поскольку экспериментальные модели на животных (грызунах, мини-свиньях и др.) позволяют довольно точно смоделировать картину заболевания, на базе СПХФУ были начаты работы по определению биологической активности субстанций (водных суспензий) из наработанных в биореакторах образцов клеточной биомассы диоскореи дельтовидной, якорцев стелющихся, женьшеня японского — острой пероральной токсичности и оценке антигипоксического действия. При определении острой токсичности по методике ОЭСР Тест № 423 «Острая пероральная токсичность — метод определения класса острой токсичности» применяемые дозы препаратов не вызывали летального исхода при применении у экспериментальных животных, что позволяет отнести исследуемые культуры клеток к классу токсичности «5 класс токсичности или не классифицируется». Также для исследуемых субстанций (водных суспензий) показано антигипоксическое действие, наиболее выраженное — для якорцев стелющихся и диоскореи дельтовидной.

Проведены исследования гипогликемических свойств фитопрепаратов на основе женьшеня, диоскореи и якорцев. Показана эффективность применения фитопрепаратов на основе диоскореи и якорцев при сахарном диабете СД 2 у крыс, основанная на снижающихся показателях уровня глюкозы крови, мочи, суточного диуреза и ОХС сыворотки крови. Снижение показателей углеводного и липидного обмена сопоставимы с действием препарата сравнения (метформина). Однако способность снижать массу тела у фитопрепаратов не выявлена. Водные экстракты культур клеток диоскореи, якорцев и женьшеня показали гипохолестеринемическую активность у животных с ожирением. По влиянию на уровень общего холестерина в сыворотке крови возможно распределение фармакологических агентов в следующей последовательности: ВЭ женьшеня > ВЭ диоскореи > ВЭ якорцев > лираглутид > интактная группа > контрольная группа. Значимым показателем в контексте такого заболевания, как ожирение, является уровень глюкозы в сыворотке крови. По выраженности гипогликемического эффекта препараты можно распределить следующим образом: ВЭ якорцев > ВЭ диоскореи > ВЭ женьшеня > лираглутид > интактная группа > контрольная группа. Кроме того, препараты оказали влияние на суточный диурез животных. Его выраженность можно отразить таким образом: ВЭ женьшеня > ВЭ якорцев > ВЭ диоскореи > лираглутид > интактная группа > контрольная группа. При этом фитопрепарат женьшеня значительно превышал фоновый уровень суточного диуреза. Сравнительная оценка эффективности фитоэкстрактов на основе культур клеток диоскореи, якорцев и женьшеня по отношению к референсному препарату лираглутиду показала следующее. Несмотря на то, что масса животных в группах статистически значимо не изменялась, наблюдалось снижение массовой доли жира в организме животных некоторых групп. По влиянию на данный показатель препараты можно распределить следующим образом: ВЭ диоскореи > лираглутид > интактная группа > ВЭ якорцев > ВЭ женьшеня > контрольная группа. По итогам проведенной работы наиболее эффективным фитопрепаратом, обладающим гипохолестеринемическим и гипогликемическим действиями, оказывающим значимо большее влияние на массовую долю жировой ткани, чем референсный препарат лираглутид, показал себя водный экстракт культур клеток Dioscorea deltoidea. На основании результатов проведенных работ составлены предварительные рекомендации по изготовлению и использованию фармацевтических субстанций в виде водных суспензий из клеточной биомассы Dioscorea deltoidea, Tribulus terrestris и Panax spp., полученной биотехнологическим способом, для профилактики и коррекции нарушений липидного и углеводного обмена человека. А также составлены Проекты опытно-промышленных регламентов получения клеточной биомассы отобранных штаммов глубинным способом в биореакторах. Полученные при выполнении проекта данные послужат обоснованием для последующего внедрения в фармацевтическую промышленность результатов фундаментальных исследований в части разработки инновационных лекарственных средств для профилактики и лечения патологий, связанных с нарушениями липидного и углеводного обмена (атеросклероза и сахарного диабета), на основе культур клеток диоскореи дельтовидной, якорцев стелющихся и женьшеня японского.

Проведена модернизация и дооснощение действующего парка оборудования. Проведена модернизация систем газоснабжения и терморегуляции, создан лабораторный модуль для модернизации опытных барботажных биореакторов с рабочим объёмом 15 л, позволяющий проводить контролируемую подачу газовых смесей различного состава для повышения синтеза БАВ в культурах клеток и адвентивных корней высших растений. Произведена доукомплектация пилотного (75 л) и промышленного (630 л) биореакторов установкой аэратора нового типа и модулем конденсации водяного пара (для возврата в биореактор испаренной воды). Эффективная аэрация и газораспределение (благодаря малому диаметру и большому количеству выходных отверстий кольцевого барботера) при отсутствии механических стрессов способствует активации клеточного дыхания, что приводит к повышению уровня синтеза целевых БАВ. На паровых стерилизаторах проведена замена устаревших манометров. В целях повышения эффективности и надежности перемешивания воздуха в культивационных климат-камерах для создания однородной температурной среды было закуплено и установлено новое вентиляционное оборудование. Закуплен и установлен гибридный хромато-масс-спектрометрический комплекс корпорации Waters с квадрупольной ионной ловушкой и времяпролетным масс-анализатором с рефлектроном для высокоточных фитохимических исследований.

В 2021 году коллектив УНУ ОБК ИФР РАН принял участие в организации и проведении международной научной конференции, посвященной 100-летию чл.-корр. Р.Г. Бутенко, а также Всероссийской научной конференции с международным участием и школы для молодых ученых «Экспериментальная биология растений и биотехнология: история и взгляд в будущее» (27 сентября — 1 октября 2021). Также сотрудники УНУ ОБК ИФР РАН приняли участие в фестивале «Техносреда 2021» на ВДНХ, организованном Министерством науки и высшего образования РФ, где стенд ИФР РАН был признан в СМИ одним из трех самых посещаемых объектов выставки.

В 2022 году сотрудники УНУ совместно с коллегами из отделов «Молекулярных биосистем» и «Биологии клетки и биотехнологии» ИФР РАН представили совместный стенд и мастер-классы на выставке в парке «Зарядье» в рамках Всероссийского фестиваля науки «NAUKA 0+» (7-9 октября), на котором были продемонстрированы последние разработки в биотехнологии культивирования микроводорослей и культур клеток высших растений.

Перечень актуальных услуг, оказываемых УНУ ОБК ИФР РАН заинтересованным пользователям:

  1. Сопровождение научно-исследовательских работ стажеров, аспирантов и студентов.
  2. Получение промышленных штаммов суспензионных культур клеток-продуцентов ценных целевых БАВ.
  3. Идентификация и анализ целевых БАВ в растительных образцах in vivo и in vitro.
  4. Разработка систем выращивания культур растительных клеток – продуцентов целевых БАВ (в том числе – подбор оптимальных ферментационных аппаратов и режимов культивирования).
  5. Масштабирование лабораторных разработок до промышленного уровня, разработка опытно-промышленных регламентов.
  6. Наработка опытных партий клеточной биомассы штаммов-продуцентов целевых БАВ.

Регламент доступа к имеющемуся оборудованию: («Положение об УНУ»)

Для проведения работ с использованием оборудования и объектов УНУ необходимо ознакомиться с правилами отбора заявок, заполнить заявку на услуги и отправить ее по электронной почте руководителям УНУ

Наши публикации за последние 5 лет:

2022 год:

Glagoleva E.S., Konstantinova S.V., Kochkin D.V., Nosov A.M., Titova M.V., Popova E.V., Ossipov V., Paek K.Y. Predominance of oleanane-type ginsenoside R0 and malonyl esters of protopanaxadiol-type ginsenosides in the 20-year-old suspension cell culture of Panax japonicus C.A. Meyer. Industrial Crops and Products2022. Т. 177. С. 114417.

Haakenstad A., Irvine C.M.S., Knight M., Bintz C., Aravkin A.Y., Zheng P., Gupta V., Abrigo M.R.M., Abushouk A.I., Adebayo O.M., ...Fomenkov A.A....Titova M.V....et al. Measuring the availability of human resources for health and its relationship to universal health coverage for 204 countries and territories from 1990 to 2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. Lancet. 2022. Т. 399. С. 2129–2154.

Отставнов С.С., Отставнов Н.С., Наимзада М.Д.З., Титова М.В., Бреусов А.В. Контроллинг в сфере охраны здоровья: проблемные вопросы и перспективы развития. Контроллинг2022. № 2 (84). С. 2–11.

2021 год:

Kinyoki D., Osgood-Zimmerman A.E., Bhattacharjee N.V., Lazzar-Atwood A., Lu D., Ewald S.B., Donkers K.M., Letourneau I.D., Collison M., Schipp M.F., Cook A.J., Cromwell E.A., Dandona L., Dandona R., Daoud F., Earl L., Feigin V.L., Henry N.J., Hon J., Johnson K.B. ...Fomenkov A.A....Titova M.V.... et al. Anemia prevalence in women of reproductive age in low- and middle-income countries between 2000 and 2018. Nature Medicine2021. Т. 27. № 10. С. 1761–1782.

Povydysh M.N., Ivkin D.Y., Luzhanin V.G., Krasnova M.V., Demakova N.V., Titova M.V., Ivanov I.M., Klushin A.G., Kochkin D.V., Popova E.V., Nosov A.M., Galishev B.A. Effect of phytopreparations based on bioreactor-grown cell biomass of Dioscorea deltoidea, Tribulus terrestris and Panax japonicus on carbohydrate and lipid metabolism in type 2 diabetes mellitus. Nutrients2021. Т. 13. № 11.

Titova M.V., Kochkin D.V., Sobolkova G.I., Fomenkov A.A., Sidorov R.A., Nosov A.M. Obtainment and characterization of Alhagi persarum Boiss. et Buhse callus cell cultures that produce isoflavonoids. Applied Biochemistry and Microbiology2021. Т. 57. № 8. С. 866–876.

Titova M.V., Popova E.V., Konstantinova S.V., Kochkin D.V., Ivanov I.M., Klyushin A.G., Titova E.G., Nebera E.A., Vasilevskaya E.R., Tolmacheva G.S., Kotenkova E.A., Nosov A.M., Paek K.Y. Suspension cell culture of Dioscorea deltoidea — a renewable source of biomass and furostanol glycosides for food and pharmaceutical industry. Agronomy2021. Т. 11. № 2. С. 394.

Titova M.V., Popova E.V., Shumilo N.A., Kulichenko I.E., Chernyak N.D., Ivanov I.M., Klushin A.G., Nosov A.M. Stability of cryopreserved Polyscias filicifolia suspension cell culture during cultivation in laboratory and industrial bioreactors. Plant Cell, Tissue and Organ Culture2021. Т. 145. № 3. С. 591–600.

Ward J.L., Azzopardi P.S., Francis K.L., Santelli J.S., Skirbekk V., Sawyer S.M., Kassebaum N.J., Mokdad A.H., Hay S.I., Abd-Allah F., Abdoli A., Abdollahi M., Abedi A., Abolhassani H., Abreu L.G., Abrigo M.R.M., Abu-Gharbieh E., Abushouk A.I., Adebayo O.M., Adekanmbi V. ...Fomenkov A.A....Titova M.V....et al. Global, regional, and national mortality among young people aged 10–24 years, 1950–2019: a systematic analysis for the global burden of disease study 2019. The Lancet2021. Т. 398. № 10311. С. 1593–1618.

Кочкин Д.В., Галишев Б.А., Титова М.В., Попова Е.В., Носов А.М. Хромато-масс-спектрометрическая идентификация гликозидов фенилэтиламидов гидроксикоричных кислот в суспензионной культуре клеток Mandragora turcomanica. Физиология растений2021. Т. 68. № 5. С. 544–552. (Kochkin D.V., Galishev B.A., Titova M.V., Popova E.V., Nosov A.M. Chromato-mass-spectrometric identification of glycosides of phenylethylamides of hydroxycinnamic acids in a suspension cell culture of Mandragora turcomanica. Russian Journal of Plant Physiology2021. Т. 68. № 5. С. 973–980.)

Попова Е.В., Носов А.В., Титова М.В., Кочкин Д.В., Фоменков А.А., Куличенко И.Е., Носов А.М. Перспективные биотехнологии: коллекции культур клеток высших растений как основа разработки и производства лекарственных препаратов. Физиология растений2021. Т. 68. № 3. С. 227–244. (Popova E.V., Nosov A.V., Titova M.V., Kochkin D.V., Fomenkov A.A., Kulichenko I.E., Nosov A.M. Advanced biotechnologies: collections of plant cell cultures as a basis for development and production of medicinal preparations. Russian Journal of Plant Physiology2021. Т. 68. № 3. С. 385–400.)

Титова М.В., Кочкин Д.В., Фоменков А.А., Иванов И.М., Котенкова Е.А., Кочарян Г.Л., Дживишев Э.Г., Мехтиева Н.П., Попова Е.В., Носов А.М. Получение и характеристика суспензионной культуры клеток Alhagi persarum Boiss. et Buhse — продуцентa изофлавоноидов. Физиология растений2021. Т. 68. № 4. С. 392–401. (Titova M.V., Kochkin D.V., Fomenkov A.A., Ivanov I.M., Popova E.V., Nosov A.M., Kotenkova E.A., Kocharyan G.L., Dzhivishev E.G., Mekhtieva N.P. Obtaining and characterization of suspension cell culture of Alhagi persarum Boiss. et Buhse: a producer of isoflavonoids. Russian Journal of Plant Physiology2021. Т. 68. № 4. С. 652–660.)

Ханды М.Т., Кочкин Д.В., Томилова С.В., Клюшин А.Г., Галишев Б.А., Носов А.М. Ростовые и биосинтетические характеристики суспензионных культур клеток Phlojodicarpus sibiricus. Физиология растений2021. Т. 68. № 3. С. 326–336. (Khandy M.T., Kochkin D.V., Tomilova S.V., Nosov A.M., Klyushin A.G., Galishev B.A. Growth and biosynthetic characteristics of Phlojodicarpus sibiricus cell suspension cultures. Russian Journal of Plant Physiology2021. Т. 68. № 3. С. 569–578.)

2020 год:

James S.L., Castle C.D., Dingels Z.V., Fox J.T., Hamilton E.B., Liu Z., Roberts N.L.S., Sylte D.O., Bertolacci G.J., Cunningham M., Henry N.J., Legrand K.E., Lopez A.D., Dandona R., Dharmaratne S.D., Hay S.I., Mokdad A.H., Pigott D.M., Reiner R.C., Vos T. ...Fomenkov A.A ....et al. Estimating global injuries morbidity and mortality: methods and data used in the global burden of disease 2017 study. Injury Prevention2020. Т. 26. № 1 Suppl.. С. I125—I153.

Kinyoki D.K., Mokdad A.H., Murray C.J.L., Naghavi M., Pigott D.M., Sartorius B., Wang H., Afshin A., Hay S.I., Ross J.M., Khalil I.A., Abbasalizad-Farhangi M., Hasankhani M., Abbasi M., Farzam H., Moradi M., Rezaeian S., Abbastabar H., Abdelalim A., El-Jaafary S.I. ...Fomenkov A.A....Titova M.V....et al. Mapping local patterns of childhood overweight and wasting in low- and middle-income countries between 2000 and 2017. Nature Medicine2020. Т. 26. № 5. С. 750–759.

Lagunin A., Filimonov D., Poroikov V., Povydysh M., Ivkin D., Luzhanin V., Krasnova M., Okovityi S., Nosov A., Titova M., Tomilova S. Antihypoxic action of Panax japonicus, Tribulus terrestris and Dioscorea deltoidea cell cultures: in silico and animal studies. Molecular Informatics2020. Т. 39. № 11. С. e2000093.

Lozano R., Fullman N., Mumford J.E., Knight M., Barthelemy C.M., Abbafati C., Abbastabar H., Abd-Allah F., Abdollahi M., Abedi A., Abolhassani H., Abosetugn A.E., Abreu L.G., Abrigo M.R.M., Abu Haimed A.Kh., Abushouk A.I., Adabi M., Adebayo O.M., Adekanmbi V., Adelson Ja. ...Fomenkov A.A....Titova M.V....et al. Measuring universal health coverage based on an index of effective coverage of health services in 204 countries and territories, 1990–2019: a systematic analysis for the global burden of disease study 2019. The Lancet2020. Т. 396. № 10258. С. 1250–1284.

Murray Ch.J.L., Abbafati C., Abbas K.M., Abbasi M., Abbasi-Kangevari M., Abd-Allah F., Abdollahi M., Abedi P., Abedi A., Abolhassani H., Aboyans V., Abreu L.G., Abrigo M.R.M., Abu-Gharbieh E., Abu Haimed A.Kh., Abushouk A.I., Acebedo A., Ackerman I.N., Adabi M., Adamu A.A. ...Fomenkov A.A....Titova M.V....et al. Five insights from the global burden of disease study 2019. The Lancet2020. Т. 396. № 10258. С. 1135–1159.

Wang H., Abbas K.M., Abbasifard M., Abbasi-Kangevari M., Abbastabar H., Abd-Allah F., Abdelalim A., Abolhassani H., Abreu L.G., Abrigo M.R.M., Abushouk A.I., Adabi M., Adair T., Adebayo O.M., Adedeji I.A., Adekanmbi V., Adeoye A.M., Adetokunboh O.O., Advani Sh.M., Afshin A. ...Fomenkov A.A....Titova M.V....et al. Global age-sex-specific fertility, mortality, healthy life expectancy (hale), and population estimates in 204 countries and territories, 1950-2019: a comprehensive demographic analysis for the global burden of disease study 2019. The Lancet2020. Т. 396. № 10258. С. 1160–1203.

Zakirova R.P., Nigmatullaev A.M., Sagdullaev S.S., Sobolkova G.I., Kharitonov T.D., Kochkin D.V., Nosov A.M. Obtainment and characteristics of phytoecdysteroid-producing Аjuga turkestanica (Rgl.) plant cell cultures. Applied Biochemistry and Microbiology2020. Т. 56. № 7. С. 809–814.

Васильева С.Г., Лобакова Е.С., Морозов А.С., Шибзухова К.А., Титова М.В., Носов А.М. Новые поликатионные полимеры на основе полиэтиленимина и растительных наполнителей для иммобилизации клеток фототрофных микроорганизмов. Российские нанотехнологии2020. Т. 15. № 1. С. 34–43. (Vasilieva S.G., Lobakova E.S., Morozov A.S., Shibzuhova K.A., Titova M.V., Nosov A.M. New polyethylenimine-based polycationic polymers with plant additives for immobilizing phototrophic microorganisms. Nanotechnologies in Russia2020. Т. 15. № 1. С. 28–36.)

Волкова Л.А., Урманцева В.В., Клюшин А.Г., Бургутин А.Б., Носов А.М. Активность дыхательных путей в культуре клеток диоскореи при действии фуростаноловых гликозидов. Физиология растений2020. Т. 67. № 2. С. 188–195. (Volkova L.A., Urmantseva V.V., Klyushin A.G., Burgutin A.B., Nosov A.M. Activity of respiratory pathways in cultured yam cells under the influence of furostanol glycosides. Russian Journal of Plant Physiology2020. Т. 67. № 2. С. 344–350.)

Титова М.В., Кочкин Д.В., Соболькова Г.И., Фоменков А.А., Сидоров Р.А., Носов А.М. Получение и характеристика каллусных культур клеток Alhagi persarum Boiss. et Buhse — продуцентов изофлавоноидов. Биотехнология. 2020. Т. 36. № 6. С. 35–48.

Томилова С.В., Ханды М.Т., Кочкин Д.В., Галишев Б.А., Клюшин А.Г., Носов А.М. Влияние синтетических аналогов ауксинов — 2,4-Д и α-нук — на ростовые и биосинтетические характеристики суспензионной культуры клеток Tribulus terrestris L. Физиология растений2020. Т. 67. № 4. С. 389–399. (Tomilova S.V., Khandy M.T., Kochkin D.V., Nosov A.M., Klyushin A.G., Galishev B.A. Effect of synthetic auxin analogs (2.4-D and α-NAA) on growth and biosynthetic characteristics of suspension cell culture of Tribulus terrestris L. Russian Journal of Plant Physiology2020. Т. 67. № 4. С. 636–645.)

2019 год:

Chirikova N.K., Olennikov D.N., Grigor’ev R.O., Klyushin A.G., Nosov A.M. Acylquinic acids, flavonoids, and maltol o-glucoside from Panax vietnamensis. Chemistry of Natural Compounds2019. Т. 55. № 6. С. 1161–1163.

Eshbakova K.A., Zakirova R.P., Bobakulov K.M., Sagdullaev S.S., Khasanova K.I., Aisa H.A., Nosov A.M. Phenylpropanoids from callus tissue of Ajuga turkestanica. Chemistry of Natural Compounds2019. Т. 55. № 1. С. 28–31.

Kochkin D.V., Nosov A.M., Globa E.B., Demidova E.V., Gaisinsky V.V., Kuznetsov V.V. Detection of taxuyunnanin C in suspension cell culture of Taxus Canadensis. Doklady Biochemistry and Biophysics2019. Т. 485. № 1. С. 129–131.

2018 год:

Sarvin B., Fedorova E., Shpigun O., Rodin I., Stavrianidi A., Titova M., Nikitin M., Kochkin D. LC-MS determination of steroidal glycosides from Dioscorea deltoidea wall cell suspension culture: optimization of Pre-LC-Ms procedure parameters by latin square design. Journal of Chromatography B: Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences2018. Т. 1080. С. 64–70.

Соболькова Г.И., Кочкин Д.В., Титова М.В., Григорьев Р.О., Клюшин А.Г., Носов А.М. Получение и изучение каллусных культур клеток женьшеня вьетнамского Panax vietnamensis Ha et Grushv. Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова2018. № 3 (65). С. 39–49.

Титова М.В., Кочкин Д.В., Шумило Н.А., Носов А.М. Штамм суспензионной культуры клеток растения диоскорея дельтовидная (Dioscorea deltoidea wall) под обозначением ИФР-ДМ-05-pro n89 — продуцент протодиосцина. Патент на изобретение RU 2647760 C2, 19.03.2018. Заявка № 2016132378 от 05.08.2016.

Наши друзья и партнеры:

  • Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»
  • Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А.Тимирязева» (РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева)
  • Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России)
  • Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет» (СПбГУ)
  • Экспериментальная клиника — лаборатория биологически активных веществ животного происхождения Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М.Горбатова РАН»
  • Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кемеровский государственный университет» (КемГУ)
  • Государственное научное учреждение Центральный ботанический сад НАН Беларуси
  • Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» (ИЦиГ СО РАН)
  • Автономная некоммерческая организация «Аналитика и Высокие технологии» (АНО «АВТех»)
  • Общество с ограниченной ответственностью «Биофармос» (компания «BioPharmos Group»)
  • Общество с ограниченной ответственностью ООО «ХБО «ВИТА»
  • Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»
  • Институт химии растительных веществ им.акад. С.Ю.Юнусова Академии наук республики Узбекистан
  • Институт ботаники Азербайджанской Национальной Академии наук