Научно-производственный биотехнологический комплекс

Организован при финансовой поддержке Мегагранта Правительства Российской Федерации, соглашение № 075-15-2019-1882 от 03.12.2019

Научно-производственный комплекс на основе разработки природосберегающей Hi-Tech биотехнологии получения высококачественного сырья фармацевтического и пищевого назначения с использованием культивируемых клеток и органов высших растений или микроводорослей

Ведущий ученый:

Пэк КиЙоп (Paek Kee-Yeoup) – доктор наук, профессор Национального Университета Чунгбук, Корея, на протяжении 25 лет является бессменным руководителем Исследовательского центра по разработке новых технологий для садоводства и плодоводства, автор более 500 научных работ, индекс Хирша по данным WoS - 44. В 2011 г профессору Пэку была вручена одна из самых престижных наград «Лучший ученый Кореи». За более чем 50 лет преподавательской деятельности под руководством проф. Пэка защитились 22 аспиранта и более 100 бакалавров и магистров. Область научных интересов включает масштабируемое производство биомассы и вторичных метаболитов лекарственных растений с использованием биореакторных технологий; размножение декоративных, редких и исчезающих растений с использованием культуры тканей; изучение механизмов вторичного метаболизма растений; морфологический, физиологический и биохимический ответы растений культивируемых in vitro в процессе акклиматизации; физиологию цветения декоративных растений.

Цели создания и задачи лаборатории

Цели: Стратегические

Обеспечение сохранности дикорастущих редких и исчезающих видов растений и уникальных штаммов микроводорослей за счет создания альтернативной базы высококачественного сырья этих видов, производимого биотехнологическими способами.
Разработка инновационных методов сохранения растительного генофонда, включая криосохранение, и создание коллекций уникальных генотипов высших растений, культур клеток и органов высших растений, микроводорослей—потенциальных источников БАВ, перспективных для использования в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, фармацевтике и других отраслях народного хозяйства.
Развитие сотрудничества российских и зарубежных ученых в области биотехнологии культур клеток, культур органов высших растений, микроводорослей; вовлечение ведущих зарубежных исследователей в инфраструктурные проекты, реализуемые на территории Российской Федерации.
Подготовка высокопрофессиональных научных и инженерно-технических кадров в области биотехнологии культур клеток, культур органов высших растений, микроводорослей.

Цели: Конкретно-ориентированные

Выполнение фундаментальных научных исследований в области физиологии, биохимии и биотехнологии растений, обеспечивающих создание технологических комплексов получения возобновляемого растительного сырья —биомассы культур клеток и органов высших растений или микроводорослей —потенциальных источников биологически активных веществ (БАВ), перспективных для использования в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, фармацевтике и других отраслях народного хозяйства.
Проведение прикладных и опытно-конструкторских работ, обеспечивающих создание технологических комплексов получения возобновляемого растительного сырья —культур клеток и органов высших растений или микроводорослей —с использованием опыта иностранных ведущих ученых.
Создание на основе проведенных фундаментальных и прикладных исследований экспериментального научно-производственного комплекса получения возобновляемого сырья и производство опытных образцов биомассы культур клеток и органов ценных исчезающих видов растений и линий микроводорослей с высоким содержанием целевых БАВ.

Задачи

Модификация и отработка эффективных унифицированных методов получения каллусных и суспензионных культур клеток высших растений. Получение высокопродуктивных штаммов суспензионных культур клеток и культур органов (адвентивных корней) редких и эндемичных видов растений с заданными ростовыми и биосинтетическими характеристиками.
Выделение штаммов микроводорослей —продуцентов ценных метаболитов из экстремальных местообитаний (содовые озера, горячие источники, местообитания с низкой температурой).
Комплексное исследование ростовых, цитологических и биосинтетических (содержание целевых БАВ) характеристик полученных и выделенных линий и штаммов культивируемых клеток и органов высших растений или микроводорослей. Оптимизация условий выращивания, селекция наиболее перспективных штаммов-продуцентов.
Разработка систем надежного хранения полученных линий и штаммов-продуцентов, в том числе их криоконсервация.
Модернизация и дооснащение действующих уникальных научных установок УНУ ОБК ИФР РАН, УНУ ВРККК ВР ИФР РАН, УНУ КМЦ ИФР РАН, в том числе:
- разработка опытных образцов биореакторов лабораторного (0.5–20 литров), пилотного (50–150 литров) и промышленного (500–2000 литров) объема с усовершенствованными схемами стерилизации и аэрации и полным набором систем мониторинга и контроля процесса культивирования для выращивания суспензионных культур клеток растений, культур органов растений, микроводорослей в длительном полупроточном режиме.
- доукомплектация приборной базы для идентификации и анализа целевых БАВ (вторичных метаболитов) в клеточной биомассе и высокопроизводительного скрининга и анализа клеток микроводорослей и протопластов высших растений (закупка и установка гибридного жидкостного хроматомасс-спектрометра LCMS-ITTOF с квадрупольной ионной ловушкой и времяпролетным масс-анализатором с рефлектроном; закупка и установка проточного цитофлуориметра).
Оптимизация условий выращивания полученных линий и штаммов с целью увеличения выхода биомассы и целевых продуктов; разработка схем масштабирования отобранных штаммов в линейке от лабораторных до промышленных биореакторов.
Разработка пост-ферментационных систем подготовки получаемого сырья культивируемых клеток и органов высших растений или микроводорослей (системы фильтрации и сушки больших объемов клеточной биомассы с сохранением заданных свойств).
Создание на основе проведенных фундаментальных и прикладных исследований опытного научно-производственного комплекса для получения возобновляемого растительного сырья культур клеток высших растений, культур адвентивных корней растений, микроводорослей с использованием модернизированных научных установок УНУ ОБК ИФР РАН, УНУ ВРККК ВР ИФР РАН, УНУ КМЦ ИФР РАН.
Производство экспериментальных образцов биомассы культур клеток, культур органов высших растений, микроводорослей. Проведение комплексных испытаний свойств получаемого растительного сырья (содержание целевых БАВ, тестирование физико-химических свойств и биологической активности полученной биомассы культур клеток и органов высших растений и микроводорослей).
Публикации в российских и зарубежных журналах, индексируемых в международных базах данных WoS, Scopus и других международных системах научного цитирования, а также предоставление совокупности результатов интеллектуальной деятельности, имеющих правовую охрану, включая патенты на отдельные решения, полученные при выполнении работ.
Разработка образовательных программ и курсов для подготовки высокопрофессиональных научных и инженерно-технических кадров в области биотехнологии культур клеток и органов высших растений и микроводорослей.

Структура

Научно-производственный комплекс является объединяющей структурой для нескольких лабораторий ИФР РАН: Лаборатории биологии культивируемых клеток ИФР РАН, Лаборатории экофизиологии микроводорослей (с Коллекцией IPPAS), Всероссийской коллекции культур клеток высших растений. В состав научного коллектива также входят исследователи биологического факультета ФГБОУВС МГУ имени М. В. Ломоносова. Коллектив Комплекса насчитывает 22 человека (12 из них в возрасте до 39 лет), из них 3 доктора и 8 кандидатов биологических наук, студенты, соискатели, докторанты.

В распоряжении коллектива также находятся инфраструктурные объекты: Уникальные научные установки ОПЫТНЫЙ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИФР РАН (ОБК ИФР РАН), ВСЕРОССИЙСКАЯ КОЛЛЕКЦИЯ КУЛЬТУР КЛЕТОК ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ ИФР РАН (ВРККК ВР ИФР РАН) и КОЛЛЕКЦИЯ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ И ЦИАНОБАКТЕРИЙ IPPAS ИФР РАН (УНУ КМЦ IPPAS ИФР РАН)

Основные результаты деятельности

в процессе наполнения

Новости

Публикации

Статьи в научных журналах

Popova E, Shukla M, Kim HH, Saxena PK (2020) Root cryobanking: an important tool in plant cryopreservation. Plant Cell Tissue and Organ Culture (Q1: IF-2.2) https://doi.org/10.1007/s11240-020-01859-6.
Zlobin IE, Pashkovskiy PP, Kartashov AV, Nosov AV, Fomenkov AA, Kuznetsov VV (2020) The relationship between cellular Zn status and regulation of Zn homeostasis genes in plant cells. Environmental and Experimental Botany, V. 176: 104104 (Q1; IF-3.7) https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104104
Васильева СГ, Лобакова ЕС, Морозов АС, Шибзухова КА, Титова МВ, Носов АМ (2020) Новые поликатионные полимеры на основе полиэтиленимина и растительных наполнителей для иммобилизции клеток фототрофных микрорганизмов. Российские нанотехнологии. Статья принята в печать.
Ханды МТ, Кочкин ДВ, Томилова СВ, Клюшин АГ, Галишев БА, Носов АМ (2020) Ростовые и биосинтетические характеристики суспензионных культур клеток Phlojodicarpus sibericus. // Физиология растений (Q3; IF-1.198). Статья принята в печать
Попова ЕВ, Носов АВ, Титова МВ, Кочкин ДВ, Фоменков АА, Куличенко ИЕ, Носов АМ (2020) Перспективные биотехнологии: коллекции культур клеток высших растений как основа разработки и производства лекарственных препаратов. Физиология растений (Q3; IF-1.198). Статья принята в печать
Титова МВ, Кочкин ДВ, Фоменков АА, Иванов ИМ, Котенкова ЕА, Кочарян ГЛ, Дживишев ЭГ, Мехтиева НП, Попова ЕВ, Носов АМ. Получение и характеристика суспензионной культуры клеток Alhagi persarum Boiss. et Buhse – продуцента изофлавоноидов. Физиология растений (Q3; IF-1.198). Статья принята в печать
Кочкин ДВ, Галишев БА, Титова МВ, Попова ЕВ, Дживишев ЭГ, Носов АМ (2020) Хромато-масс-спектрометрическая идентификация гликозидов фенилэтиламидов гидроксикоричных кислот в суспензионной культуре клеток Mandragora turcomanica. Физиология растений (Q3; IF-1.198). Статья принята в печать

Участие в конференциях

Titova M, Popova E, Shumilo N, Kulichenko I, Chernyak N, Nosov A (2020) Cryopreservation of Polyscias filicifolia suspension cell culture for industrial biotechnology. “Cryo2020. The 57th annual meeting of the Society for Cryobiology”, 21-23 июля, он-лайн
Томилова СВ (2020) Культура клеток Высших растений как источник стероидных гликозидов. X Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов с международным участием «Молодая фармация – потенциал будущего», Санкт-Петербург: Изд-во СПХФУ, с. 142-144.

Контакты

Носов Александр Михайлович, д.б.н., профессор.
Титова Мария Владимировна, к.б.н., с.н.с. email: titomirez@mail.ru
Попова Елена Владимировна, к.б.н., с.н.с. email: aygol@mail.ru