ЗАЯВКА НА ПРОВЕДЕНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА РОССИЙСКОМ СЕГМЕНТЕ МКС

ЗАЯВКА
НА ПРОВЕДЕНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА
РОССИЙСКОМ СЕГМЕНТЕ МКС
1. Наименование КЭ: «Оптимизация свойств бактериальных штаммов-продуцентов путём
экспозиции в условиях орбитального космического полёта и последующей наземной
селекции».
Шифр: «Продуцент»
2. Полное наименование и реквизиты предприятия-постановщика КЭ:
Открытое акционерное общество «Биопрепарат»
Юридический адрес:111033, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4а
Почтовый адрес: 127299, г. Москва, ул. Клары Цеткин, д. 4
3. Наименование тематической секции КНТС:
Секция 1 «Космическая биология и физиология», подсекция «Космическая биотехнология»
4. Данные о научном руководителе КЭ:
Научный руководитель: Евстигнеев Валентин Иванович
Место работы: ОАО «Биопрепарат».
Должность: первый заместитель генерального директора ОАО «Биопрепарат»
Ученая степень и звание: кандидат медицинских наук, профессор
Почтовый адрес: 127299, г. Москва, ул. Клары Цеткин, д. 4
5. Ответственный исполнитель:
Зеров Юрий Петрович, ООО «Протеиновый контур», начальник отдела, кандидат
биологических наук, старший научный сотрудник.
Почтовый адрес: 194292, г. Санкт-Петербург, ул. Домостроительная, дом 4, корп.3,
6. Участники КЭ:
ООО «Протеиновый контур»,
Почтовый адрес: ООО «Протеиновый контур», 194292, г. Санкт-Петербург,
ул. Домостроительная, дом 4, корп.3, литер В
РКК «Энергия» , 141070, г. Королев, ул. Ленина , 4-а
НПП «БиоТехСис» Почтовый адрес: 111394, г. Полимерная, д.8,
Юридический адрес: 111141, г. Москва, Зеленый проспект, д.6, корп.2
7. Желательные и технически возможные сроки проведения КЭ:
Эксперимент выполняется в два этапа. Число сеансов по первому этапу – 4, число сеансов по
второму этапу – 6, начиная с 2015г. по 2020г.
8. Краткое описание КЭ:
Цель эксперимента - Получение штаммов-продуцентов БАВ с оптимальными свойствами по
результатам
экспозиции в условиях космического полета: повышенной продуктивностью,
генетической стабильностью, улучшенными ростовыми характеристиками.
Анализ литературных данных и собственных космических экспериментов на ОС «МИР» и РС
МКС с культурами бактерий показал, что именно воздействие уникальных условий
космического полёта (прежде всего, микрогравитации) обеспечивает накопление в
бактериальной популяции клеток продуцента с улучшенными характеристиками
Применение методов наземной селекции позволяло выделять из популяции, подвергнутой
экспозиции в космическом эксперименте, варианты штаммов с улучшенными ростовыми
характеристиками и повышенной продуктивностью.
Это означает, что экспозиция в условиях орбитального полета с последующей селекцией на
Земле можно использовать в качестве метода получения линий штаммов - продуцентов с
повышенным числом копий плазмид, контролирующих синтез целевых продуктов. Это
приведет к улучшению, по крайней мере, двух характеристик штаммов - продуктивности и
генетической стабильности. Так, в трёх последовательных космических экспериментах
продуктивность штамма– продуцента Cu,Zn-супероксиддисмутазы человека (СОД) была
увеличена почти на порядок. В итоге работы был получен генетически стабильный штамм –
суперпродуцент СОД с уровнем продуктивности более 1,0 г СОД с 1 литра культуры.
На микроорганизмы, в первую очередь, действуют обусловленные микрогравитацией
факторы: отсутствие всех видов конвекции, обусловленных гравитацией: термоконвекции,
концентрационной и плотностной конвекции, а также седиментации клеток.
При этом не учитываются электромагнитные эффекты, обусловленные движением клетки в
магнитном поле Земли и обусловленные этим движением токами в среде и внутри клетки, а
также изменениями поверхностного заряда клетки.
Поскольку и сама клетка, и внутриклеточные структуры электрически заряжены, роль
эффектов, обусловленных магнитным полем, может быть не менее важной, чем роль
микрогравитации. Предварительные результаты, полученные в эксперименте “Биомагнистат”
на ОС «МИР» показали, что экранирование геомагнитного поля улучшает ростовые
характеристики культур рекомбинантных штаммов, подвергнутых экспозиции в условиях
орбитального полета, без снижения сегрегационной стабильности плазмид.
Необходимость проведения исследований в реальных условиях Космоса определяется целью и
задачами эксперимента и диктуется невозможностью имитировать на Земле совокупность
действия ФКП, присущих орбитальному полету и космическому пространству, на свойства
культур штаммов бактерий – продуцентов рекомбинантных белков с полезными свойствами.
В КЭ будут использоваться
рекомбинантные штаммы – продуценты белков,
предназначенных для создания новых лекарственных препаратов. Так в настоящее время на
различных стадиях разработки находятся штаммы - продуценты: стафилококкового белка А,
специфических эндопротеаз, эритропоэтина, интерлейкина-2 человека и т.д.
Для реализации эксперимента необходимо оборудование: укладка «Биоэкология» и
магнитоизолирующий контейнер «Биомагнистат-М».
Укладка «Биоэкология» БТС.035.000.000, разработана по БТС.035.000.000.Д2, изготовитель
НПП БиоТехСис.
На аппаратуру «Биомагнистат-М» должна быть разработана и выпущена конструкторская
документация.
Для достижения поставленной цели (получение штаммов-суперпродуцентов) КЭ реализуется
в 2 этапа.
На первом этапе должна использоваться укладка «Биоэкология».
Укладка «Биоэкология» в составе 4-х пеналов, предназначена для изучения длительного
воздействия космоса на микробиологические объекты, используемые в сельском хозяйстве,
ветеринарии и медицине и получения высокоэффективных штаммов- продуцентов БАВ.
При реализации КЭ на втором этапе по исследованию влияния электромагнитных полей на
рекомбинантные штаммы-продуценты БАВ используются пенал укладки «Биоэкология» и
аппаратура «Биомагнистат-М».
НА «Биомагнистат-М» представляет собой магнитоизолирующий контейнер с биообразцами,
предназначенный для исследования влияния электромагнитных полей на ростовые
характеристики, сегрегационную стабильность и продуктивность рекомбинантных штаммовпродуцентов БАВ .
Для проведения КЭ на борт доставляются пенал укладки «Биоэкология» и контейнер
«Биомагнистат», заправленные на Земле образцами культур рекомбинантных штаммов в
герметически закрытых микропробирках. Образцы из пенала и контейнера подвергаются
экспозиции по согласованной циклограмме. Аналогичные операции осуществляется
параллельно на Земле.
Основные ожидаемые результаты КЭ и их предполагаемое использование:
-варианты (линии) штаммов-продуцентов БАВ с улучшенными свойствами: повышенной
продуктивностью, генетической стабильностью, ростовыми характеристиками;
-фундаментальные данные о роли геомагнитного поля в эффекте условий орбитального
космического полета на генетические и физиологические свойства культур рекомбинантных
штаммов микроорганизмов, а также данные об оптимальных условиях получения исходного
материала для наземной селекции вариантов штаммов - продуцентов БАВ с повышенной
продуктивностью и генетической стабильностью.
Результаты КЭ найдут практическое применение при производстве рекомбинантных
препаратов в интересах медицины и ветеринарии и во вновь создаваемых технологических
процессах.
Широкий набор штаммов позволит изучить эффект условий космического полёта на
культуры продуцентов различных белков и продемонстрировать универсальность
методического подхода, включающего экспозицию на МКС и последующую наземную
селекцию, для получения рекомбинантных штаммов-продуцентов с улучшенными
технологическими свойствами.
Новизна исследований по оптимизации свойств бактериальных штаммов - продуцентов
рекомбинантных белков путём экспозиции в условиях орбитального космического полета и
экранированием магнитного поля и последующей наземной селекции будет также обеспечена
подбором новых штаммов-продуцентов, с которыми работ в России и за рубежом не проводилось.