Разработка оптимального состава защитных сред для лиофилиза¬ции референтного штамма Yersinia pestis EV Niieg и его генетически измененных вариантов, несущих в геноме детерминанты устойчивости к антибактериальным средствам


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/epidem.2021.11.2.89-93

Лопатина Н.В.

Ростовский-на-Дону государственный медицинский университет Минздрава России, Ростов-на-Дону, Россия
Цели исследования. Разработка оптимального состава защитных сред для лиофилизации референтного штамма Yersinia pestis EV линии НИИЭГ и его генетически сконструированных вариантов Y. pestis EVA и Y. pestis EV76R16 соответственно с хромосомной и плазмидной устойчивостью к антибиотикам.
Материалы и методы. Оптимизацию количественных соотношений компонентов защитных сред на основе стандартной сахарозо-желатиновой среды с тиомочевинной (СЖТ) проводили с использованием методов математического планирования эксперимента (ПФЭ 23) и (ПФЭ 24). Расчет осуществляли по лицензированной программе случайных чисел – методом Монте-Карло. Результаты экспериментальных исследований, проведенных по предложенной матрице, были использованы для построения математических моделей процессов оптимизации защитных сред. На основе полученных моделей, построенных для каждого из взятых в опыт штаммов Yersinia pestis EV Niig., Y. pestis EVA и Y. pestis EV76R16 без проведения натурных экспериментов, виртуально, рассчитаны оптимальные количественные соотношения компонентов защитных сред. Проверку эффективности разработанных сред проводили опытным путем.
Результаты. Протективные свойства полученных защитных сред в результате сбалансированного количественного подхода были повышены для референтного штамма в 2 раза, для штамма EV76R16 – в 1,5 раза, для Y. pestis EVA – в 3 раза в сравнении с контрольной средой СЖТ.
Заключение. Применение методов математического планирования эксперимента позволило скорректировать количественный состав защитных сред для каждого из 3 взятых в опыт штаммов, сократив время проведения опыта и снизив материальные затраты по амортизации применяемого оборудования.
Ключевые слова: методы математического планирования эксперимента, лиофилизация, Yersinia pestis EV76 R16, Yersinia pestis EVA, штаммы Yersinia pestis EV Niieg, протективные среды
Полный текст статьи доступен
в "Библиотеке Врача"

Литература

1. Будыка Д.А., Абзаева Н.В., Гостищева С.Е., Ракитина Е.Л., Иванова Г.Ф., Фисун А.А. Биотехнология стабилизации живых микроорганизмов в биомассе и в препарате чумной вакцины. Инфекция и иммунитет 2016; 1(6): 87–92.

Budyka D. A., Abzaeva N. V., Gostischeva S. E., Rakitina E.L., Ivanova G. F., Fisun A.А.


2. Будыка Д.А., Фисун А.А., Ракитина Е.Л., Абзаева Н.В. Изучение в эксперименте иммунологической активности вакцины чумной живой, подвергнутой воздействию экстремальной температуры. Эпидемиология и вакцинопрофилактика 2015; 4(14): 74–9.

Budyka D.A., Fisun A.A., Rakitina E.L., Abzaeva N.V.


3. Лисенков А.Н., Чумаков М.П. Миронова А.Л. Системный подход к статистическому анализу и оптимизации процессов биотехнологического производства вакцин. Биотехнология 1990; (6): 77–81.

Lisenkov A.N., Chumakov M.P. Mironova A.L.


4. Лисенков А.Н. Планирование эксперимента. Материалы семинара МДНТП им. Дзержинского. М., 1990: 34–43.

Lisenkov A.N.


5. Лопатина Н.В., Янгулов Ш.Х., Михайлова Н.Н., Наталич Л.А. Оптимизация защитной среды для лиофилизации вакцинного штамма чумного микроба. Проблемы особо опасных инфекций 1995: 4(47): 122–8.

Lopatina N.V., Yangulov Sh.Kh., Mikhailova N.N., Natalich L.A.


6. Лопатина Н.В., Наталич Л.А. Использование метода математического планирования эксперимента при лиофилизации вакцинного штамма чумного микроба, несущего в геноме детерминанты устойчивости к антибактериальным средствам. Биотехнология 1994; (3): 34–6.

Lopatina N.V., Natalich L.A.


7. Швецов С.А., Черкасов Н.А., Ежов А.В., Багин С.В., Тетерин В.В., Мохов Д.А. Математическое моделирование процесса приготовления таблетированной формы живой сухой чумной вакцины. Биомедицина 2010; (1): 64–71.

Shvetsov S.A., Cherkasov N.A., Yezhov A.V., Bagin S.V., Teterin V.V., Mokhov D.A.


8. Лещенко А.А., Швецов С.А., Кругин В.В., Багин С.В., Ежов А.В., ЛазукинА.Г., Логвинов С.В., Мохов Д.А., Бирюков В.В., Зиганшин А.Р. Математическая модель процесса лиофилизации в технологии вакцины чумной живой. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова 2017; 3(13): 21–5.

Leshchenko A.A., Shvetsov S.A., Krugin V.V., Bagin S.V., Yezhov A.V., LazukinA N.G., Logvinov S.V., Mokhov D.A., Biryukov V.V., Ziganshin A. R.


9. Котлов С.А. Оптимизация криопротекторов для лиофилизации вакцинных штаммов Salmonella. Биологический журнал: Эл. научный журнал. 2019; 5(15). https//био–j.ru/5/124. DOI: 10.32743/2658 -6460.2019.5/5/124

Kotlov S.A.


10. Комиссаров А.В., Бибиков Д.Н., Волох О.А.,Базарин С.А., Синицина Н.В., Костылева Н.И., Германчук В.Г., Никифоров А.К. Лиофилизация живых вакцин. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Овчинникова 2018; 3(14): 56–73.

Komissarov A.V., Bibikov D.N., Volokh O.A., Bazarin S.A., Sinitsina N.V., Kostyleva N.I., Germanchuk V.G., Nikiforov A.K.


11. Голякевич З.С., Калдыркаев А.И., Феоктистова Н.А. Влияние защитных сред на выживаемость штаммов бактерий при лиофилизации. https://Scienceforum/ru.2017/article/ 2017036595

Golyakevich Z.S., Kaldyrkaev A.I., Feoktistova N.A.


12. Рыжко И.В., Цураева Р.И., Молдаван И.Ф. Щербанюк А.И., Шутько А.Г. Оценка перспектив сочетанной специфической профилактики антибиотикорезистентным иммуногенным штаммом чумного микроба и экстренной профилактики аминогликозидами на модели экспериментальной чумы белых мышей. Антибиотики и химиотерапия 2003; 48(5): 15–20.

Ryzhko I.V., Tsuraeva R.I ., Moldavan I.F. Shcherbanyuk A.I., Shutko A.G.


13. Шеремет О.В., Корганов Я.Н., Терентьев А.Н., Шатова И.Н. Среда культивирования возбудителя чумы при 28 и 37 оС. Актуальные вопросы разработки препаратов медицинской биотехнологии. М.,1988: 108–9

Sheremet O.V., Korganov Ya.N., Terentyev A.N., Shatova I.N.


14. Максимов В.Н., Федоров В.Д. Применение методов математического планирования эксперимента. М.: МГУ, 1969. 146 с.

Maksimov V.N., Fedorov V.D. •Application of methods of mathematical planning of the experiment]. Moscow: Moscow State University, 1969. 146 p. (In Russ.).


15. Tymczyszyn E.E., Sosa N., Gerbino E, Hugo A., Gomez-Zavaglia A., Schebor C. Effect of physical properties on the stability of Lactobacillus bulgaricus in a freeze-dried galacto-oligosaccharides matrix. Int. J. Food Microbiol. 2012; 155(3): 217–21. DOI: 10.1016/j. ijfoodmicro.2012.02.008


16. Leslie S.B., Israeli E., Lighthart B., Crowe J.H., Crowe L.M. Trehalose and sucrose protect both membranes and proteins in intact bacteria During drying. Ahll. Environ. Microbiol. 1995; (10): 3592–7.


17. Ohtake S., Martin R.F. ,Saxena A., Lechuga-Ballesteros D., Santiago A.E., Barry E.V., Truong-Le V. Formulation and stabilization Francisella tularensis Live vaccine strain. J. Phrm. Sci. 2011; 100(8): 3076–87. DOI: 10.1002/jps.16


18. Грачева И.В., Осин А.В. Механизмы повреждений бактерий при лиофилизации и протективное действие защитных сред. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; (3): 5–12.

Gracheva I.V., Osin A.V.


19. Kouda K., Iki M. Beneficial effects of mild stress (hormetic effects): dietary restriction and health. J. Physiol. Anthropol. 2010; 29: 127–32.


20. Calabrese EJ, Mattson MP, Calabrese V. Resveratrol commonly displays hormesis: occurrence fnd biomedical signifcance. Hum. Exp. Toxicol. 2010; 29: 980–1015.


Об авторах / Для корреспонденции

Лопатина Наталья Викторовна – к.м.н., ассистент кафедры гигиены, Ростовский-на-Дону государственный медицинский университет Минздрава России, Ростов-на-Дону, Россия; Natalija.Kozhanova2016@yandex.ru

К содержанию номера

Бионика Медиа