Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.)

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Комісаренко, С.В., Моргун, В.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2015
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	З кафедри Президії НАН України
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/82620
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.) / С.В. Комісаренко, В.В. Моргун // Вісн. НАН України. — 2015. — № 4. — С. 51-60. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-82620
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-826202015-06-05T03:01:50Z Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.) Комісаренко, С.В. Моргун, В.В. З кафедри Президії НАН України 2015 Article Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.) / С.В. Комісаренко, В.В. Моргун // Вісн. НАН України. — 2015. — № 4. — С. 51-60. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/82620 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України
spellingShingle	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України Комісаренко, С.В. Моргун, В.В. Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.) Вісник НАН України
format	Article
author	Комісаренко, С.В. Моргун, В.В.
author_facet	Комісаренко, С.В. Моргун, В.В.
author_sort	Комісаренко, С.В.
title	Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.)
title_short	Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.)
title_full	Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.)
title_fullStr	Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.)
title_full_unstemmed	Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.)
title_sort	фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень нан україни 11 лютого 2015 р.)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2015
topic_facet	З кафедри Президії НАН України
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/82620
citation_txt	Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій (стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 р.) / С.В. Комісаренко, В.В. Моргун // Вісн. НАН України. — 2015. — № 4. — С. 51-60. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT komísarenkosv fundamentalʹníosnovimolekulârnihtaklítinnihbíotehnologíjstenogramanaukovoídopovídíspívkoordinatorívcílʹovoíkompleksnoímíždisciplínarnoíprograminaukovihdoslídženʹnanukraíni11lûtogo2015r AT morgunvv fundamentalʹníosnovimolekulârnihtaklítinnihbíotehnologíjstenogramanaukovoídopovídíspívkoordinatorívcílʹovoíkompleksnoímíždisciplínarnoíprograminaukovihdoslídženʹnanukraíni11lûtogo2015r
first_indexed	2025-07-06T09:14:34Z
last_indexed	2025-07-06T09:14:34Z
_version_	1836888384698580992
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 51 ФУНДАМЕНТАЛЬНІ ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНИХ ТА КЛІТИННИХ БІОТЕХНОЛОГІЙ Стенограма наукової доповіді співкоординаторів Цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України 11 лютого 2015 року Виступ академіка НАН України С.В. Комісаренка Шановні члени Президії, шановні учасники засідання! Дозвольте прозвітувати про виконання Цільової комплек- сної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України «Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій» (2010—2014). Молекулярні та клітинні біотех- нології належать до сучасних біотехнологій (High BioTech). Світовий ринок біотехнологій сьогодні оцінюють приблиз- но у 300 млрд дол., і він дуже швидко розвивається порівня- но з іншими галузями економіки (понад 11 % за рік). Ринок фармацевтичної продукції, отриманої за допомогою сучасних біотехнологій, становить більш як 60 % усього біотехнологіч- ного ринку, а ринок біотехнологій у рослинництві досяг рівня 133 млрд дол. Головними напрямами Програми були вивчення властивос- тей і механізмів функціонування біомакромолекул, надмоле- кулярних комплексів, субклітинних та мембранних структур у нормі і патології; розроблення фундаментальних основ мо- лекулярних і клітинних технологій для діагностики, профі- лактики та лікування захворювань і генетичного поліпшення живих організмів; структурна, функціональна та порівняльна геноміка людини, тварин, рослин і мікроорганізмів; сучас- ні аспекти створення біологічно активних препаратів, нових форм рослин та мікроорганізмів. У виконанні Програми брали участь 17 установ двох відділень НАН України і одна устано- ва при Президії НАН України — 8 установ Відділення біохімії, З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИНАН УКРАЇНИ КОМІСАРЕНКО Сергій Васильович — академік НАН України, академік-секретар Відділення біохімії, фізіології і молекулярної біології НАН України МОРГУН Володимир Васильович — академік НАН України, академік-секретар Відділення загальної біології НАН України 52 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ фізіології і молекулярної біології виконували 47 проектів, 9 установ Відділення загальної біології — 24 проекти. За п’ять років планува- лося використати 36 млн грн, фактично було використано трохи більше ніж 20 млн. Серед- ня вартість проекту становила 56 тис. грн на рік, або 280 тис. за 5 років. За час виконання Програми було захищено 11 докторських та 48 кандидатських дисертацій, опубліковано 31 монографію, близько 580 статей у міжнарод- них та фахових вітчизняних журналах, зро- блено приблизно 700 доповідей на профільних міжнародних і вітчизняних наукових форумах, отримано і подано 36 заявок на патенти. Дозвольте зупинитися детальніше на найпо- казовіших прикладах проектів, які виконува- лися в установах Відділення біохімії, фізіології і молекулярної біології і здебільшого готові до впровадження, зокрема у вітчизняну фарма- цевтичну промисловість. В Інституті біохімії ім. О.В. Палладіна ви- вчали роль та механізми функціонування ні- котинових ацетилхолінових рецепторів, екс- пресованих на клітинах імунної системи. До речі, ці рецептори було вперше відкрито на B-лімфоцитах у нашій Академії. Було показано, що наявність антагоніста α7-нАХР (МЛА) за- побігає активації регуляторних B-лімфоцитів ex vivo та їх негативному впливу на розвиток первинної імунної відповіді. Тобто пригнічу- вальний вплив регуляторних B-лімфоцитів на розвиток первинної гуморальної імунної відповіді залежить від активності α7-нАХР. Було також показано, що сплески внутріш- ньоклітинного Ca2+ у B-лімфоцитах під дією як агоніста, так і антагоніста α7-нАХР зале- жать від наявності Ca2+ у позаклітинному се- редовищі і блокуються за наявності інгібітора каналів CRAC. Отже, α7-нАХР, експресовані у клітинах B-лімфоцитарного походження, не функціонують як Ca-селективні канали, проте активують депо-залежні канали CRAC. Особливу увагу хочу привернути до роботи, в якій уперше було встановлено наявність ні- котинових ацетилхолінових рецепторів на мі- тохондріях і досліджено їх зв’язок з розвитком нейродегенеративних захворювань. Було по- казано, що нАХР мітохондрій не відрізняють- ся від нАХР плазматичної мембрани за рівнем сіалування та кількістю O-гліканів. Антитіла, специфічні до α7-нАХР, викликають нейро- запалення в мозку. Запалення призводить до зниження експресії мРНК α7-нАХР у мозку та зменшення кількості α7-нАХР у мітохондріях, що посилює їх чутливість до дії Ca2+ і запобігає захисній дії агоніста α7-нАХР, викликає нако- пичення патологічної форми β-амілоїду та по- гіршення епізодичної пам’яті, що є характер- ним для хвороби Альцгеймера. Отримані дані пояснюють можливий зв’язок між α7-нАХР і антитілами анти-α7-нАХР та хворобою Аль- цгеймера, пропонують нову модель хвороби Альцгеймера і можуть стати основою діагнос- тики та прогнозування цього захворювання. Слід підкреслити, що минулого року ці робо- ти тричі цитувалися в Nature Reviews Cancer. Вони пояснюють, чому курці, у яких спостері- гається ріст злоякісних пухлин, стають нечут- ливими до хіміотерапії. Це, безперечно, дуже важливий висновок. Одним із прикладів міждисциплінарної співпраці є використання каліксаренів, синте- зованих в Інституті органічної хімії. На основі каліксаренових молекулярних платформ ство- рено афінні та селективні оборотні ефектори нового покоління — регулятори мембрано зв’я- заних систем активного АТР-залежного тран- спорту Ca2+, Na+ та K+, а також АТР-гідрола зи актоміозинового комплексу в клітинах гла- денького м’яза матки. Одержані результати є перспективними для подальшого вивчення біо хімічних механізмів електро- і фармакоме- ханічного спряження у м’язових клітинах і ма- ють велике значення для медико-біологічних досліджень, спрямованих на практичне вико- ристання каліксаренів в акушерстві і гінеколо- гії для лікування небезпечних патологій, по- в’я за них із порушенням скоротливої активнос- ті міометрію (слабкість пологової діяльності, спонтанні аборти, викидні, гіпо- і гіпертонус матки, маткові кровотечі тощо). Туберкульоз залишається гострою соціаль- ною проблемою і в нашій країні, і в усьому світі. В Інституті біохімії було проведено ана- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 53 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ліз впливу двох найважливіших, на наш по- гляд, антигенних протеїнів, характерних для мікобактерій, що викликають туберкульоз, — МРТ63 та МРТ83 на фагоцитарні клітини. Чому це так важливо? Річ у тім, що мікобакте- рії, які викликають туберкульоз, є внутрішньо- клітинними паразитами. Вони якимось чином уникають імунної відповіді, переховуючись саме у фагоцитах. Було показано, що МРТ63 — протеїн, що секретується мікобактеріями, — напевно, співпрацює зі STAT-молекулами, які беруть участь у внутрішньоклітинному сиг- налюванні та є активаторами транскрипції. Можливо, це пояснює, чому мікобактерії, що потрапляють у клітини макрофагального ряду, там не інактивуються. Ці дані можуть бути важливими при створенні вакцин проти тубер- кульозу, однак у цій роботі розробка вакцини не планувалася. Натомість було отримано ре- комбінантний ф’южн-протеїн — злиту форму МРТ83 та МРТ63 протеїнів і показано, що та- кий злитий протеїн є надзвичайно ефективним для діагностики туберкульозу. Діагностикум було створено, перевірено на великій рогатій худобі, зараженій мікобактеріями туберкульо- зу, зі 100 % ефективністю при «сліпому» визна- ченні. На діагностикум одержано реєстраційне посвідчення. Було досліджено протеїн C (аутопротром- бін ІІА, фактор XIV) — один із найважливіших протеїнів крові, що регулює зсідання крові, за- палення, смерть клітин та багато інших фізіо- логічних процесів в організмі. Створення тера- певтичного протеїну C є вкрай важливим для кардіології, гематології, лікування багатьох хвороб людини. Ця робота заслуговує на осо- бливу увагу, оскільки це приклад міждисци- плінарного підходу: тут використано біоінфор- матику, кібернетику, тонкий хімічний синтез пептидів, методи клітинної та молекулярної біотехнології. За допомогою біоінформатики було розраховано імунодомінантні ділянки протеїну C, синтезовано відповідний пептид Pro144-Leu155 — епітоп для отримання моно- клональних та одноланцюгових антитіл проти протеїну C. Крім того, експресією в E. coli було отримано рекомбінантний протеїн C людини для експериментальної роботи; одержано та характеризовано моноклональні і рекомбі- нантні одноланцюгові варіабельні фрагменти антитіл (scFv) проти Pro144-Leu155 ділянки протеїну C людини із Kd scFv 9E = 2·10-9 M для визначення протеїну C в імуноензимному аналізі. Було одержано терапевтичні протеїни: рекомбінантний протеїн C людини (експре- сією в HEK293 клітинах) і рекомбінантний фактор VIII крові людини для лікування ге- мофілії А. У процесі розроблення перебуває отримання рекомбінантних одноланцюгових варіабельних фрагментів антитіл проти епіто- пів — сайтів полімеризації фібрину, що блоку- ють полімеризацію фібрину, з метою створен- ня лікувальних антитромботичних антитіл. Тут варто згадати виконану в Інституті моле- кулярної біології і генетики роботу зі створен- ня та характеристики моноклональних антитіл проти онкогенної, мутантної форми рецептора фактора росту фібробластів (FGFR3/S249C). У результаті отримано моноклональні антиті- ла проти мутантної форми рецептора фактора росту фібробластів FGFR3, який часто є над- експресованим і конститутивно активованим у пухлинах і містить у позаклітинному домені ак- тивуючу мутацію S249C, що спричинює спон- танну димеризацію та активацію рецептора. Створені антитіла вибірково розпізнають глі- козильовану форму FGFR3/S249C; специфіч- но розпізнають надекспресовану активовану форму рецептора у зразках пухлин; негативно впливають на рухливість і проліферацію зло- якісних клітин. Їх застосовують у діагностиці (виявлення активованої та надекспресованої форм FGFR3 у зразках пухлин), протипухлин- ній терапії (моноклональні антитіла у гумані- зованому вигляді) і для мішень-спрямованої (таргетної) доставки ліків до пухлин, у яких надекспресовано рецептор FGFR3. Минулого року ринок терапевтичних антитіл у світі до- сяг 50 млрд дол., тож ці роботи є актуальними і перспективними. Учені Інституту фізіології ім. О.О. Бого- мольця встановили, що блокування експресії протеїнкінази Cα шляхом введення високо- селективного генетичного матеріалу (йдеться 54 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ про антисенсРНК) локально у поперековий відділ спинного мозку виявляє значний те- рапевтичний ефект на послаблення больових відчуттів, викликаних тривалим периферич- ним запаленням. Показано, що трансплантація нейральних стовбурових клітин при синтетич- но виконаному ішемічному запаленні сприяє відновленню структури і функцій ушкодженої нервової тканини. Знайдено новий механізм патологічної сигналізації, що опосередкову- ється опіоїдними пептидами. Відкрито здат- ність опіоїдів — денорфінів створювати пори у мембрані нейронів. Це явище слугує меха- нізмом виникнення численних нейродегене- ративних захворювань. Створено генетичну конструкцію для пригнічення ліпоксигенази в серці при інфаркті міокарда. Внутрішньовенне введення цієї конструкції дозволяє зменшити розвиток фіброзу, який розвивається у вогни- щі інфаркту, недостатності серця та підвищити експресію кардіопротективних генів. В Інституті мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного при вивченні механізму дії лектинів сапрофітних штамів бацил і віру- сів розроблено метод визначення сіаловмісних рецепторів на поверхні вірусів грипу, герпесу І і ІІ типів, гепатиту C та ВІЛ в організмі людини. В Інституті молекулярної біології і гене- тики створено прототипи тест-систем для ДНК-аналізу перебудов геному, які спричиню- ють моногенні спадкові патології та спадкову схильність до розвитку найбільш соціально важливих захворювань людини. Розроблено прототипи тест-систем для пре- і постнаталь- ної діагностики та скринінгу гетерозиготних носіїв мутацій у генах-детермінаторах муковіс- цидозу, спінальної м’язової атрофії, спадкових демієлінізуючих поліневропатій, адреногене- тального синдрому з використанням методів DGGE, ПЛР з детекцією в кінцевій точці та в реальному часі. Ці прототипи не потребують дорогого обладнання і можуть бути впрова- джені в установах охорони здоров’я України. Створено також діагностичні методики ана- лізу генів основної панелі маркерів спадкової схильності до серцево-судинних захворювань. В Інституті було виконано проект «Фундамен- тальні основи мультигенної терапії масових патологій з ускладненнями» з використанням гену інсуліну та гену аполіпопротеїну A1, який міститься у ліпопротеїнах високої щільності і регулює їх склад. Співвідношення ліпопроте- їнів, як і рівень холестерину, істотно впливає на атеросклероз. Було досягнуто скорочення часу нормалізації рівня холестерину за спіль- ної терапевтичної дії двох генів. Уперше проде- монстровано перевагу спільного застосування терапевтичних генів як перспективного засобу для лікування масових патологій з ускладнен- нями, що закладає підґрунтя для генної терапії. В Інституті експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького було розроблено новий підхід до подолання лікарської резистентності злоякісно трансфор- мованих клітин — корекцію порушень метабо- лізму заліза за допомогою мікроРНК. Вивчено взаємозв’язок між іонами заліза і злоякісністю трансформованих клітин. Показано, що спів- відношення легких і важких субодиниць фери- тину — одного з протеїнів, що впливають на рі- вень заліза, — не лише впливає на обмін заліза, а й є характерним для різних станів розвитку злоякісного росту. Встановлено, що підвищен- ня експресії легких (ftl) і важких (fth) ланцю- гів феритину в клітинах раку молочної залози людини різного ступеня злоякісності знижує чутливість злоякісних клітин до протипух- линних препаратів. Натомість корекція рівня феритину за допомогою мікроРНК зумовлює підвищення чутливості пухлинних клітин, особливо тих, що вже мають резистентність, до протипухлинної терапії. Крім того, в цьому Інституті розроблено фун- даментальні основи диференційної регуляції рівня експресії та активності протеїнкіназ ро- дини PKD у пухлинних клітинах. За допомо- гою молекулярних і клітинних біотехнологій уперше показано антагоністичний вплив PKD1 і PKD2 на біологію пухлинних клітин: PKD1 виступає як пухлинний супресор, а PKD2 — як промотор пухлинного росту і потенційна мі- шень для спрямованої терапії злоякісних ново- утворень, зокрема з використанням селектив- них інгібіторів та РНК-інтер ференції. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 55 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Важливим результатом є створення алго- ритму ранньої діагностики і профілактики зло- якісних новоутворень. Він передбачає клініко- генеалогічний аналіз родоводів; виділення родин з обтяженим сімейним анамнезом на рак; аналіз генетичної нестабільності у лімфо- цитах периферичної крові членів родин; оцін- ку впливу екзогенних чинників на здоров’я членів родини; визначення внеску генетичних і середовищних факторів у ризик виникнення раку в родині; виявлення осіб з високим ри- зиком розвитку раку. Розроблений алгоритм може бути використано як перший етап попу- ляційного скринінгу населення для формуван- ня груп підвищеного ризику розвитку раку та подальшого динамічного спостереження. В Інституті біології клітини сконструйова- но дріжджовий суперпродуцент рибофлавіну шляхом надекспресії структурних та регу- ляторного генів синтезу вітаміну B2. По суті, створено найефективніший серед відомих про- дуцентів рибофлавіну. Сконструйовані про- дуценти впроваджуються на Ладижинському заводі ферментних препаратів і проходять ви- пробування в американській біотехнологічній фірмі Archer Daniel Midland Co. У співдружності установ двох відділень і Національного університету «Львівська по- літехніка» було проведено генетичну транс- формацію протопластів тютюну N. tabakum з використанням нових полімерних наноносіїв. Створений полімерний наноносій генетичного матеріалу є біосумісним щодо рослинних про- топластів (загибель клітин — менш як 1,2 %), на відміну від інших методів генетичної транс- формації, використання яких супроводжу- ється значно більшим ушкодженням клітин- реципієнтів чужорідної ДНК. Ефективність трансформації протопластів тютюну становить 10,6 %, що достатньо для відбору трансформан- тів рослин. Створена біотехнологія є зручною у використанні і набагато дешевшою за інші технології генетичної трансформації рослин. В Інституті кріобіології та кріомедицини було досліджено вплив культивованих аутоло- гічних клітин на відновлення структури сухо- жилля за експериментальної тендопатії. Метою роботи було експериментальне обґрунтування можливості застосування культивованих та кріоконсервованих аутологічних мезенхімаль- них стромальних клітин кісткового мозку для лікування уражень сухожилля. Було показа- но, що застосування кріоконсервованих ауто- логічних клітин разом з культивованим ана- логом зумовлює поліпшення тенкторіальних якостей, активізацію синтезу колагену І типу і відновлення міцності ахіллових сухожиль. Наявність введених аутологічних клітин у зоні дефекту підтверджено впродовж 21 доби за до- помогою люмінесцентної нитки. Результати дослідження підтвердили, що введення куль- тивованих та кріоконсервованих аутологічних мезенхімальних стромальних клітин кістково- го мозку тваринам з тендопатією значно при- швидшує відновлення ушкодженої структури сухожилля. Отримані дані є обґрунтуванням створення кріобанків культивованих і кріо- консервованих аутологічних мезенхімальних стромальних клітин кісткового мозку та їх за- стосування з метою лікування дегенеративно- дистрофічних уражень сухожиль. Отже, при виконанні проектів Програми було розроблено та/або вдосконалено цілу низку сучасних молекулярних і клітинних біо- технологій, що мають безпосередній зв’язок з діагностикою та лікуванням, зокрема кардіо- судинних хвороб, онкологічних і нейродегене- ративних захворювань тощо. Гадаю, буде доцільним коротко розповісти про історію сучасної біотехнології. Підкрес- люю, саме сучасної, оскільки впродовж тися- чоліть існують традиційні біотехнології, що використовуються для виготовлення хліба, пива, вина, деяких ліків тощо. Початком сучас- ної — молекулярної — біотехнології можна вважати створення фірми Genentech у 1976 р., ще до того, як Пол Берг одержав Нобелівську премію (1980), а Герберт Бойєр та Стенлі Коен — премію Ласкера фактично за створен- ня основ генної інженерії та отримання реком- бінантних ДНК і протеїнів. Інвестор і підпри- ємець Роберт Свонсен дізнався про роботи Коена і Бойєра, зрозумів їх важливість для біо- технологій і разом з Бойєром заснував Genen- 56 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ tech (Genetic Engineering Technology) — першу в світі компанію з сучасної біотехнології. З 2009 р. компанія належить Hoffmann-La Roche, коштує близько 50 млрд дол. США і має понад 12 тис. співробітників. За ці роки Бойєр і Коен одержали 3 патенти, близько 350 ліцензій, що принесло приблизно 30 млн дол. роялті. У Genentech було створено синтетичні рекомбі- нантні протеїни/пептиди, дозволені FDA для лікування людей: інсулін людини (Humulin — перший у світі рекомбінантний протеїн), гор- мони росту (Protropin та Nutropin), активатор тканинного плазміногену (Activase), гамма- інтерферон 1b (Actimmune), соматостатин, ре- комбінантну ДНКазу (Pulmozyme) для ліку- вання кістозного фіброзу. Було розроблено більш як 10 терапевтичних рекомбінантних моноклональних антитіл для лікування різних форм злоякісних пухлин, астми, псоріазу, рев- матоїдного артриту, макулярної дегенерації тощо. Курс лікування такими антитілами ко- штує дуже дорого — до 40—50 тис. доларів за- лежно від специфічності антитіл. Але важли- вим є те, що термін багатьох ліцензій Genentech та інших біотехнологічних фірм вичерпався, і технології терапевтичних протеїнів/пептидів, зокрема й моноклональних антитіл, можливі для відтворення в Україні. Тому головною пе- репоною є не стільки наукова чи технологічна складова, скільки ефективність механізмів впровадження цих інноваційних технологій у нашій країні. Виступ академіка НАН України В.В. Моргуна Високошановні члени Президії, шановні присутні! На сьогодні біотехнології стали ключовим фактором у розвитку світової економіки. Про їх важливість красномовно свідчить щедре фінансування відповідних досліджень. Обсяг світового ринку біотехнологій сьогодні оці- нюється у понад 290 млрд дол., через десять років він зросте до 2 трлн дол. Вражають роз- міри впровадження генетично модифікованих сортів. Площі під генетично модифікованими культурами у світі зростають більш ніж на 10 млн га на рік, з 1996 р. вони виросли у понад 100 разів і сьогодні становлять 185 млн га. За- галом біотехнологічні культури дозволені для використання у 59 країнах світу, де проживає 75 % населення Земної кулі. У рамках програми «Фундаментальні осно- ви молекулярних та клітинних біотехнологій» науковці Відділення загальної біології вико- нували дослідження за 24 проектами. Значних успіхів учені досягли в дослідженні проблем структурної та функціональної геноміки, зо- крема з метою пошуку нових генів підвищення продуктивності зернових культур; розроблен- ні нових біотехнологій; пізнанні рослинного і тваринного світу та генетичному поліпшенні рослин. Так, за результатами вивчення струк- турної та функціональної геноміки пальчастого проса Eleusine coracana (L.) Gaertn. проведено порівняльний аналіз експресії генів у пальчас- того проса сорту Тропіканка (дикий тип) і со- маклонального варіанта SE-7 (джерело сорту Ярослав-8) за допомогою K-12-специфічного РНК макрочипу фільтрів ячменю на різних стадіях розвитку рослин; продемонстровано зміну рівнів метаболітів, пов’язаних з мета- болізмом цитокінінів у молодих суцвіттях рослини; створено бібліотеку кДНК з мерис- тематичних тканин волоті сорту Тропіканка; клоновано фрагменти повнорозмірних CKX генів пальчастого проса сорту Тропіканка і Ярослав-8; створено генетичні конструкції на основі гена CKX, що визначають змінені рівні цитокінінів, для подальшої трансформації рос- лин у практичних цілях. Доведено можливість підвищення ефектив- ності агробактеріальної генетичної трансфор- мації рослин за умови використання інгібіторів різних типів протеїнкіназ. Для цього було до- сліджено вплив інгібітора Ca2+-кальмодулін- залежної протеїнкінази W7, ортованадату на- трію та трифлюоперазину на ефективність аг- робактеріальної трансформації тютюну. Вста- новлено, що використання трифлюоперазину (10 мкМ) приводить до підвищення частоти трансформації на 25 % порівняно з контролем. При цьому ортованадат натрію в концентраціях ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 57 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ 0,1—0,5 мкМ призводив до некрозу експлантів через 10 днів після трансформації, а при вико- ристанні цієї речовини в концентрації 1 мкМ ефективність трансформації зростала на 8 % порівняно з контролем. Що ж до впливу W7, то в концентраціях 5, 10 та 20 мкМ він призво- див до некрозу листкових дисків через 14 діб після трансформації, а при його використан- ні в концентраціях 25, 50 та 100 мкМ частота трансформації не перевищувала контроль, проте вплив W7 зумовлював значне підвищен- ня ефективності регенерації та швидкості рос- ту рослин-регенератів. Запропоновано ряд ефективних протоколів для отримання трансгенних рослин, створено ефективні генетичні вектори, сконструйовано 12 генетичних конструкцій, що містять гени стійкості до відповідних гербіцидів, показано роль конкретних генів у підвищенні продук- тивності рослин. Встановлено, що використан- ня одношарових вуглецевих нанотрубок, мето- дику функціоналізації яких також розробили наші вчені, забезпечує вищу ефективність ге- нетичної трансформації рослин порівняно з багатошаровими вуглецевими нанотрубками. Опрацьовано технологію отримання фарма- кологічних рекомбінантних білків у рослинах і показано можливість їх використання для ство- рення їстівних вакцин. Для біфункціональних гібридних білків на основі термостабільної лі- хенази Clostridium thermocellum або GFP було досягнуто стабілізації продукту й ефективного моніторингу експресії, у результаті було одер- жано гібридний соматотропін людини, подвій- ний репортер GFP::LicB. Створено колекцію генетичних регуляторних і транспортних еле- ментів для експресії і накопичення білків у на- сінні та інших цільових тканинах, транспорту в компартменти для підвищення стабільності і запобігання протеолізу. У галузі продукції біл- ків — стимуляторів імунної відповіді проти ту- беркульозу в рослинах створено лінії модель- них і сільськогосподарських рослин, доведено наявність таких білків, показано біологічну активність. Розроблено протокол високоефек- тивної транзієнтної експресії в рослинах для ряду біотехнологічно цінних білків. Обґрунтовано технологію культивування коренів рідкісних видів рослин, які можуть слугувати джерелом біологічно активних спо- лук. З цією метою створено колекцію куль- тур ізольованих і трансгенних коренів пред- ставників різних таксономічних груп світової флори (понад 40 видів з 20 родин). Показано можливість отримання трансгенних рослин без rol генів при використанні Agrobacterium rhizogenes, що містить бінарні вектори. Визна- чено рослини, екстракти кореневих культур яких проявляють антимікробну чи антиок- сидантну активність, а також види, кореневі культури яких є перспективними для отри- мання поліфруктанів. Уперше розроблено технологію прискоре- ного одержання нових форм пшениці з підви- щеною стійкістю до офіобольозної кореневої гнилі та водного дефіциту. Створено новий біорегулятор, який значно підвищує стійкість рослин до стресових чинників довкілля. Окремі із зазначених технологій є цінним інноваційним продуктом і готові до впрова- дження. Частина розробок є досить вагомими і потребують подальшого наукового доопрацю- вання. Для отримання комерційного біотехно- логічного продукту необхідно продовжити їх фінансування в достатньому обсязі. Значних успіхів досягнуто у створенні ці- лого ряду трансгенних культур одно- і дво- дольних рослин. Уперше в Україні отримано генетично модифіковані солестійкі рослини тютюну та ячменю, трансгенні рослини ріпаку, стійкі до паразитичної нематоди та холодового стресу. У ході одержання трансгенних рослин кукурудзи, стійких до гербіциду Basta, впер- ше у нашій країні було проведено біолістичну трансформацію незрілих зародків кукурудзи 6 генотипів вітчизняної селекції. Отримано 13 незалежних стійких до фосфінотрицину рос- лин кукурудзи Т0. Після самозапилення 31 рослини Т1 двох генотипів зібрано 6562 зер- нини Т2, які було висаджено у закритий ґрунт. Було вивчено молекулярно-клітинні основи транспорту мінеральних сполук до різних ти- пів клітинних вакуолей. У результаті запропо- новано підхід щодо використання вакуолярних 58 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ білків транспорту моновалентних катіонів для підвищення солестійкості рослин, який є пер- спективним для подальшого застосування у біотехнології і молекулярній селекції рослин. Дослідження зі створення генетично моди- фікованих культур як ніколи актуальні, в Укра- їні необхідно прискорити створення власних генетично модифікованих сортів. Ми знаємо, що наука інтернаціональна, однак створені нею інноваційні продукти коштують дуже дорого. На закупівлю насіння наша держава щороку витрачає 500 млн дол., і ця сума постійно зрос- тає. До того ж відкриті кордони призводять до активного витіснення вітчизняних сортів з ринку насіння. Тому Україна повинна мати власні сорти і власне насіння, інакше сортова й економічна політика з цього питання будуть формуватися за кордоном. Парадоксом є те, що, незважаючи на численні звернення НАН України до Уряду, нам заборонено виходити з цими дослідженнями за межі пробірок. Такої заборони немає в жодній країні світу, це фак- тично повернення в наші часи лисенківщини. Йдеться про дозвіл на проведення досліджень у реальних польових умовах на спеціально об- лаштованих полігонах. Такі полігони є в усьо- му світі, їх уже мають наші сусіди — Білорусь та Росія. Ці та ряд інших питань я порушував також на нещодавній нараді в Міністерстві аграрної політики та продовольства. У рамках Програми виконано також дослі- дження зі створення принципово нового класу екстрасильної пшениці. Пшениця є головною хлібною культурою не лише в Україні, а й у всьому світі. У структурі харчування людини на злаки припадає близько 75 % калорій і 50 % рослинного білка. Тому проблема якості зерна пшениці є проблемою номер один. Доречно також процитувати Гіппократа, який писав, що «ваша їжа має бути ліками, а ваші ліки — їжею». А в Національній програмі здорового харчування Міністерства охорони здоров’я Франції зазначено, що споживання продуктів із цільнозмеленого зерна злаків корисне для зміцнення здоров’я, особливо для профілакти- ки діабету та серцево-судинних захворювань, порівняно зі споживанням білого хліба і про- дуктів з рафінованого борошна. У Чикаго та на інших зернових біржах реалізація пшениці стримується через відсутність високоякісного зерна. Донедавна були відомі 3 класи якості пшениці: сильна, цільна і кормова. Відкриття нового гена GlB1-al, локалізованого у першій хромосомі, поклало початок новому класу ви- сокоякісної пшениці. У ході досліджень пока- зано, що цей ген є найсильнішим за позитив- ним впливом на якість борошна, розроблено молекулярно-генетичні методи його іденти- фікації та спільно з установами НААН Укра- їни створено унікальну за якістю селекційну лінію. Це дозволить піднести на належний рі- вень експортний потенціал і славу української пшениці. Щоб лінії стали сортами, потрібно ще 7—10 років копіткої праці. Нагадаю, що в Європі вартість створення одного сорту від початкової до завершальної стадії становить 1,5 млн євро. Оскільки дослідження в Інституті фізіоло- гії рослин і генетики розпочалися значно ра- ніше від обговорюваної Програми, ми маємо широкомасштабне впровадження. Було забез- печено дію і науковий супровід більш як 2900 ліцензійних договорів з господарствами в усіх ґрунтово-кліматичних зонах України на вико- ристання нових високоефективних сортів ози- мої пшениці. На сьогодні наші сорти займають 1,7 млн га, що становить 27 % посівних площ озимої пшениці в Україні, а врожаю, який з них збирають, досить для того, щоб майже повніс- тю забезпечити продовольчу безпеку нашої держави. Започатковано новий напрям селек- ції на продуктивність багатоквіткової пшениці західноєвропейського типу з добре озерненим довгим колосом і високим генетичним потен- ціалом продуктивності. Подальше зростання обсягів впровадження стримується відсутніс- тю власного базового господарства в лісосте- повій зоні України. Дослідні господарства, які ми маємо на сьогодні, не розраховані на великі обсяги впровадження. Тому доцільно зверну- тися до Уряду стосовно виділення Академії та- кого господарства, тим паче, що на попередніх перемовинах у міністерстві було досягнуто по- розуміння. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 59 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Вагомі досягнення мають наші ботаніки і зоо логи. Актуальними є питання, пов’язані з дикими родичами культурних рослин (ДРКР) та інвазійними чужорідними видами. Здійсне- но аналіз стану і статусу охорони в Україні ДРКР, їхньої еколого-ценотичної приуроченос- ті та ресурсного потенціалу, визначено пріори- тети їх охорони. Розроблено пропозиції до про- екту Національної стратегії збереження ДРКР як складової Національної стратегії охорони рослинного світу. На основі ГІС-технологій здійснено комп’ютерне моделювання потенцій- них ареалів інвазійних у Північній Америці та Україні модельних видів за сучасних екокліма- тичних умов і в разі майбутніх кліматичних змін, дано прогнози їх подальшого поширення. Спільно з колегами зі Швейцарії, США та ін- ших країн виявлено потенційних агентів біо- контролю (комахи) для Tanacetum vulgare, Pi- losella spp., Vincetoxicum spp. Підготовлено нау- ково обґрунтовані рекомендації з прогнозуван- ня, запобігання та стримування фітоінвазій, а також пропозиції до проекту Національної стратегії щодо інвазійних чужорідних видів. Опрацьовано оригінальну концепцію зако- номірності доместикації рослин, ці дані було представлено на семінарі в Інституті еволюції Університету Хайфи (Ізраїль). Запропоновано новітні заходи збереження степових екосистем України. З’ясовано, що в Україні на тваринах паразитують 3 види гельмінтів трихінел, над- звичайно патогенних для людини. Уперше створено бібліотеку послідовностей ДНК різ- них видів паразитів диких і свійських тварин. Запропоновано унікальний біотехнологічний метод значного збільшення репродукції ко- мах — запилювачів рослин, що ґрунтується на генетичній регуляції процесів оогенезу в моло- дих самок. Досліджено антагонізм-синергізм пилку різних видів рослин. Виконано оригінальні дослідження з вивчен- ня молекулярних основ регуляції іонообміну у рослин з метою розробки ефективних систем живлення. З цією метою фізіологи та генети- ки Відділення спільно з рядом іноземних фірм з Німеччини, Швейцарії та Італії розробили ефективну систему мінерального живлення і захисту озимої пшениці, яка забезпечує підви- щення продуктивності рослин на 10—15 %. Цю систему живлення впроваджено в Україні на площі понад 200 тис. га. Спільно зі швейцар- ською фірмою Syngenta створено «Клуб 100 центнерів», основною ідеєю якого є узагаль- нення новітнього світового досвіду з метою отримання максимально можливого врожаю стосовно конкретних ґрунтово-кліматичних умов. На основі комплексного аналізу вмісту ряду ізотопів 73 елементів у ґрунті та росли- нах розроблено наукові основи вдосконалення добрив з елементним складом і започатковано новий напрям стосовно з’ясування ролі ізо- топів у житті рослин. Ці дослідження стали можливими завдяки введенню в експлуатацію сучасної аналітичної лабораторії з визначення вмісту неорганічних іонів з двома емісійними мас-спектрометрами вартістю понад 900 тис. євро. Організацію лабораторії профінансовано Європарламентом за підтримки його депутатів і посла США. Ще одним прикладом міжнарод- ної співпраці є участь у програмі Міжнародної ради ядерних товариств (INSC) Health and Ecological Programmes around the Chernobyl Exclusion Zone (2011). Нові сорти та ефективні системи живлення рослин є основою продовольчої безпеки. На сьогодні щодня на планеті до обіднього столу сідають 219 тис. нових людей, яких потрібно нагодувати. Тому як ніколи актуальні слова но- белівського лауреата Нормана Борлау про те, що зелена революція була тимчасовим успіхом у боротьбі з голодом, вона дала людям лише тимчасовий перепочинок. За даними ООН, сві- тові потреби у продуктах харчування до 2050 р. зростуть удвічі, а обсяги виробництва — лише на 80 %. Щороку різко зменшується площа орних земель на душу населення (у 1950 р. ця цифра становила 5100 м2, тоді як у 2000 р. — 2700 м2), і до 2050 р. резерви розширення орних земель на планеті вичерпаються, у багатьох регіонах зем- лі буде недостатньо для того, щоб прогодувати місцеве населення. Продовольство стає кри- тичним фактором у розвитку цивілізації у на- шому столітті. У зв’язку з кліматичними зміна- ми приріст урожайності сільськогосподарських 60 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 4 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ культур стабільно знижується і становить при- близно 1 %, це мізерна цифра. Західна Євро- па вже вичерпала свій потенціал підвищення продуктивності, урожайність рису в Японії не збільшується вже 17 років. Цілком очевидно, що проблема продоволь- чої безпеки найближчими роками стане про- блемою номер один усієї планети. Уже сьо- годні мільйони людей у світі потерпають від нестачі води та їжі. Це пов’язано, крім іншо- го, з невпинним зростанням населення Зем- ної кулі. У понеділок 31 жовтня 2011 р. перед штаб-квартирою ООН вивісили плакат, який сповіщав, що населення Землі досягло 7 мі- льярдів. З часу, коли ООН оголосила про на- родження шестимільярдного жителя планети, минуло лише 12 років! Всесвітня продовольча програма ООН наводить такі факти. Кожні 5 хвилин у світі від голоду помирає одна дити- на, а понад 850 млн людей, переважно жінки і діти, знають, як це лягати спати голодними. Щороку голод та недоїдання вбивають більше людей, ніж СНІД, малярія і туберкульоз разом узяті. Кількість померлих від голоду у світі на- віть перевищує число загиблих на війні. Тяжкі хвороби, спричинені недоїданням, руйнують життя дорослих і дітей. Наведені міркування засвідчують високу актуальність досліджень щодо розробки нових високоефективних агротехнологій. За матеріалами засідання підготувала О.О. МЕЛЕЖИК

Institution

Ähnliche Einträge