использование генетически модифицированных бактерий

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БАКТЕРИЙ
PANTOEA AGGLOMERANS В ПРОМЫШЛЕННОМ ПТИЦЕВОДСТВЕ
Ю.В. Селезнева, Р.П Лизун*, Г.Я., Савченко*, Б.Я Бирман*, В.А. Прокулевич
Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь, prokulevichv@bsu.by
*Институт экспериментальной ветеринарии им.С.Н.Вышелесского НАНБ, г Минск,
Беларусь
Перспективным направлением биотехнологии является создание препаратов
ветеринарного и медицинского назначения на основе живых культур микроорганизмовпробиотиков. Имеются многочисленные сведения о положительных результатах
применения пробиотиков при лечении молодняка крупного рогатого скота, свиней,
овец, домашней птицы. Эффективность препаратов определяется комплексом
биологически активных соединений (ферментов, ростовых факторов, антибиотиков и
др.), продуцируемых бактериями, и их способностью к метаболической активности
после попадания в кишечник макроорганизма. Однако природные штаммы различных
видов бактерий, обычно используемых в качестве пробиотических препаратов, не
всегда обладают достаточным набором полезных свойств, что снижает эффективность
и сферы применения препаратов. Тем не менее, существует ряд генетико-селекционных
методов, позволяющих усилить природную способность бактерий к биосинтезу тех или
иных веществ, а с помощью генноинженерных подходов появляется возможность
«заставить» продуцировать не свойственные для них продукты, которые могут
оказаться весьма значимыми в качестве профилактического или лечебного фактора,
повышающий ценность препарата.
Целью настоящей работы явилось испытание генетически модифицированных
эпифитных бактерий кишечной группы Pantoea agglomerans в качестве претендента на
роль пробиотического препарата для ветеринарии. К привлекательным свойствам этих
бактерий относится то, что они обитают на поверхности самых разнообразных
растений и, в силу этого, постоянно попадают вместе с растительной пищей и кормами
в желудочно-кишечный тракт человека и сельскохозяйственных животных, не вызывая
патологических реакций. Клетки Pantoea agglomerans продуцируют каротиноидные
пигменты, значение которых заключается в выраженном антиоксидантном действии.
Для усиления антиоксидантной активности бактерии были подвергнуты
транспозоновому мутагенезу, и выделены мутанты с нарушениями в путях биосинтеза
каротиноидов. Эти мутантные бактерии при культивировании накапливают
промежуточный продукт каратиногенеза – ликопин, антиоксидантная активность
которого во много раз превышает таковую β-каротинов. Для расширения спектра
биологической активности в мутантные бактерии была введена рекомбинантная
плазмида с эффективно экспрессирующимися генами челевеческого α-2 интерферона.
Таким образом был получен штамм P. agglomerans1’ pAYC 105 (TcR, SmR), crtY
сверхпродуцент ликопина (наиболее эффективный антиоксидантный фактор) и
человеческого интерферона (выраженный антивирусный и иммуномодулирующий
фактор).
В качестве тест-объектов служили цыплята-бройлеры 7-дневного возраста из
которых было сформировано 2 группы по 10 голов: опытная и контрольная. Препарат в
суточной профилактической дозе 1 мл микробной взвеси в концентрации 109 м.тел/мл
выпаивали опытной группе цыплят 1 раз в день в течение 5 дней двумя цыклами с 7дневным перерывом принудительно при помощи стерильных инъекционных шприцев
без игл. Все цыплята содержались в равных условиях, при одинаковом для всех режиме
227
кормления, поения, обогрева и освещения. За все время испытаний цыплята не
получали никаких иных препаратов и добавок.
Цыплята обеих групп оставались живы, подвижны, активно потребляли корм и
воду. К 10-му дню исследований наметилась, а к 20-му стала очевидна внешняя
разница в росте и массе цыплят опытных и контрольной групп. Уже после первого
цикла приема пробиотиков разница составила 23,4 г. После второго цикла приема
препарата разница масс с контрольной группой возросла и составила 72,7 г. Цыплята
опытной группы выглядели ровнее, «аккуратнее», у них в более сжатые сроки
проходила линька пера.
При выборочном вскрытии и ветеринарно-санитарной оценке внутренних
органов не было отмечено существенной разницы между цыплятами опытных и
контрольных групп на 10-й и 20-й дни исследования. У всех цыплят слизистая
кишечника во всех отделах была гладкая, блестящая, бледно-серого или бледнорозового (в зависимости от отдела кишечника) цвета, что соответствовало
физиологической норме. Патологических изменений отмечено не было. Из результатов
наблюдений сделаны следующие выводы:
1. Цыплята-бройлеры, получавшие пробиотик в дозе 109 микробных тел, а также в
5-, 10- и 20-кратном превышении этой дозы клинически здоровы в течение 20-дневного
срока наблюдения.
2. На выборочном вскрытии цыплят на 10-й и 20-й дни исследования не было
отмечено патологоанатомических изменений органов пищеварения, связанных с
приемом пробиотиков.
3. Выпаивание цыплятам пробиотика в профилактической дозе 109 м.тел 1 раз в
сутки в течение 5 дней двумя циклами с 7-дневным перерывом способствует
увеличению массы тела по сравнению с контролем на 14,2 % на 10-й день исследования
и на 18,3 % на 20-й день исследования.
4. Применение пробиотика не оказывает отрицательного влияния на обмен
веществ цыплят-бройлеров. Биохимические и гематологические показатели крови
подопытных цыплят находятся в пределах физиологической нормы или же
соответствуют таковым в контрольной группе. Достоверное различия отмечаются по
содержанию гемоглобина: и на 10-й и на 20-й дни исследования содержание
гемоглобина выше в крови подопытных цыплят по сравнению с контрольной группой.
Таким образом, бактерии P. agglomerans1’ pAYC 105 (TcR, SmR), crtY
сверхпродуценты ликопина и человеческого интерферона могут выступать в качестве
пробиотического препарата, увеличивая привесы цыплят-бройлеров до 18% при
одинаковых условиях содержания с цыплятами, не получающими препарат. В течение
6 дней после последнего приема препарата титр выделяемых бактерий пробиотика
постепенно снижается, и к 7 суткам бактерии не обнаруживаются в фекалиях цыплят.
Этот факт оценивается как положительный результат свидетельствующий о том, что
организм птиц не перегружается посторонней, не свойственной ей микрофлорой.
Прием живого препарата легко контролировать, не опасаясь нежелательных
последствий в виде конкуренции с нормальной микрофлорой птиц.
Пробиотик в отработанной профилактической схеме можно рекомендовать для
проведения широких производственных испытаний на птицефабриках Республики
Беларусь.
228