Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ

ИНСТИТУТ
ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

ИМ. К.А. ТИМИРЯЗЕВА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева.
ГЛАВНАЯ
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ
НАПРАВЛЕНИЯ
СТРУКТУРА ИНСТИТУТА
ИСТОРИЯ ИНСТИТУТА
АСПИРАНТУРА,
ДОКТОРАНТУРА
НОВОСТИ, ОБЪЯВЛЕНИЯ
КОЛЛЕКЦИИ
БИБЛИОТЕКА И ДОСТУП
К ОН-ЛАЙН РЕСУРСАМ
КАК НАС НАЙТИ
ПОИСК ПО САЙТУ
ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ
СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ИФР РАН
ENGLISH
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева.

ОПЫТНЫЙ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИФР РАН (ОБК ИФР РАН)

ВСЕРОССИЙСКАЯ КОЛЛЕКЦИЯ КУЛЬТУР КЛЕТОК ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ ИФР РАН (ВРККК ВР ИФР РАН)


УНИКАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ УСТАНОВКА

ОПЫТНЫЙ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИФР РАН (ОБК ИФР РАН)

УНУ ОБК ИФР РАН включен в каталог центров коллективного пользования научным оборудованием (ЦКП) и уникальных стендов и установок (УНУ) Российской Федерации.

Характеристика УНУ:

ОБК ИФР РАН обеспечивает проведение комплексных научных исследований в области биотехнологии высших растений.

Комплекс включает в себя:

  • подготовительный участок (представляющий собой помещения для мойки посуды и изготовления питательных сред, автоклавную, климатическую камеру, помещения посева);
  • производственный участок (реакторный зал);
  • участок получения готового продукта с заданными характеристиками (участок химического анализа, фильтрации, сушки и упаковки клеточной биомассы).

Сокращенное наименование УНУ: ОБК ИФР РАН

Год создания УНУ: 2014 г. («Приказ о создании УНУ»)

Размер занимаемых УНУ площадей, м2: 150

Организационный статус подразделения ИФР РАН, осуществляющего непосредственную эксплуатацию УНУ:
ОТДЕЛ БИОЛОГИИ КЛЕТКИ И БИОТЕХНОЛОГИИ ИФР РАН,
Лаборатория физиологии культивируемых клеток

Руководство работами:

Носов Александр Михайлович – д.б.н., профессор
Тел.: (499) 977-92-22, E-mail: al_nosov@mail.ru

Титова Мария Владимировна – старший научный сотрудник, к.б.н.
Тел.: (499) 977-94-45, E-mail: titomirez@mail.ru

Описание УНУ, назначение, главные преимущества:

ОБК ИФР РАН включает в себя три участка: подготовительный, производственный и участок получения готовой продукции, оснащенные как отечественным, так и импортным оборудованием. На подготовительном участке проводят работы по очистке воздуха; подготовке и стерилизации посуды и оборудования; приготовлению и стерилизации сред для культивирования; поддержанию в коллекциях культур-продуцентов; подготовке отобранных штаммов к аппаратному выращиванию. Участок укомплектован набором дистилляторов и паровых автоклавов, моющим оборудованием, стерилизационными и сушильными установками, климатическими камерами с контролируемыми условиями среды и стационарными круговыми качалками для длительного культивирования штаммов-продуцентов в колбах с системой регулирования количества оборотов (для колб 0,25 – 2,00 л), ламинарными шкафами-боксами, а также аналитическим оборудованием. Производственный участок оснащен ферментационными установками объемом от 2 до 2500 л, в которых осуществляют собственно аппаратное культивирование культур-продуцентов в лабораторных, пилотных и полупромышленных установках при одновременном мониторинге процессов роста и биосинтеза. На участке получения готовой продукции растительные клетки отделяют от культуральной жидкости, сушат, проводят анализ сухой клеточной биомассы, фасуют и укладывают на хранение. Сектор оснащен комплектом фильтрационного и сушильного оборудования, позволяющим работать с различными объемами клеточной суспензии, а также соответствующим аналитическим оборудованием для проведения химического анализа получаемой продукции (ВЭЖХ, спектрофотометры).

ОБК ИФР РАН по совокупности параметров является уникальной установкой для разработки биотехнологий промышленного получения биопрепаратов с заданными свойствами для нужд пищевой, фармацевтической, косметической промышленности на основе культур клеток высших растений независимо от условий внешней среды. Характеристики имеющегося технологического оборудования позволяют при масштабировании лабораторных разработок создавать экологически безопасную и экономически выгодную производственную схему.

Обобщённая схема производства биомассы растительных клеток при глубинном способе культивирования c использованием ОБК ИФР РАН

При организации схемы производства биомассы растительных клеток глубинным способом культивирования условно можно выделить несколько этапов:

  • подготовительный этап (очистка воздуха; подготовка и стерилизация посуды и оборудования; приготовление и стерилизация сред для культивирования, поддержание в коллекциях культур-продуцентов и мониторинг их процессов роста и биосинтеза; подготовка отобранной культуры-продуцента к инокуляции биореакторов; подбор и отработка оптимальных условий аппаратного культивирования в лабораторных биореакторах);
  • этап получения производственной культуры (собственно аппаратное культивирование; мониторинг процессов роста и биосинтеза культуры-продуцента);
  • этап получения клеточной биомассы с заданными характеристиками (отделение клеток от культуральной жидкости; сушка клеточной биомассы; контроль получаемой сухой клеточной биомассы; фасовка и хранение).

Перечень основного технологического оборудования:

  1. Боксы абактериальные воздушной среды.
  2. Лабораторные весы.
  3. Системы для высокоэффективной жидкостной хроматографии.

  4. рис. 1

  5. Система для капиллярного электрофореза.
  6. Стационарные подвесные круговые качалки с регулируемым числом оборотов.
  7. Стерилизаторы воздушные с системой принудительного охлаждения стерилизационной камеры.
  8. Промышленные ферментаторы с барботажем и механическим перемешиванием (общий объем 2500 л, н/сталь, ОКБА, Йошкар-Ола).
  9. Промышленные ферментаторы с кольцевым барботером и механическим перемешиванием (общий объем 630 л, тип 1Т, н/сталь, ОКБА, Йошкар-Ола).

  10. рис. 2

  11. Пилотный ферментатор с кольцевым/точечным барботером и механическим перемешиванием (общий объем 75 л, н/сталь, Electrolux).

  12. рис. 3

  13. Лабораторный V-образный стеклянный ферментатор с точечным барботером (общий объем 20 л, собственная разработка ИФР РАН).
  14. Автоклавы.
  15. Водокольцевые насосы различной мощности.
  16. Комплект фильтрационного оборудования.

  17. рис. 4

  18. Компрессора.

Культуры-продуценты:

В работах, проводимых на базе ОБК ИФР РАН, активно используются культуры-продуценты, представленные в каталоге Всероссийской коллекции культур клеток высших растений ИФР РАН (ВРККК ВР).

Используемые методики:

  1. Методы оценки роста культур клеток высших растений (определение ростовых параметров, жизнеспособности, длительности фаз ростового цикла, построение ростовых кривых).
  2. Методы качественной и количественной оценки содержания вторичных метаболитов в культурах клеток высших растений (ВЭЖХ, спектрофотометрия).
  3. Методы получения каллусных и суспензионных культур клеток высших растений.
  4. Методы оценки дыхательного метаболизма суспензионных культур клеток высших растений.

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ:

  1. Получение каллусных и суспензионных культур клеток, прежде всего редких и исчезающих видов растений, содержащих целевые БАВ.
  2. Исследование общих закономерностей развития и существования культур клеток высших растений как уникальной экспериментально созданной биологической системы – популяции соматических клеток in vitro.
  3. Изучение особенностей роста и биосинтеза БАВ растительных клеток in vitro при выращивании в различных условиях.
  4. Разработка стратегии регулирования синтеза БАВ в культуре клеток высших растений;
  5. Создание систем культивирования растительных клеток in vitro, в том числе в разных режимах и в биореакторах различной конструкции и объема.
  6. Создание и отработка биотехнологий получения ценных БАВ на основе культур клеток высших растений.
  7. Масштабирование лабораторных разработок, разработка опытно-промышленных регламентов и создание экономически перспективных и экологически безопасных моделей производства БАВ на основе культур клеток высших растений.

Наиболее значимые научные результаты исследований:

Проведено изучение ростовых характеристик и вторичного метаболизма для различных культур клеток, в том числе Panax ginseng, Panax japonicus, Rhaponticum carthamoides, Ajuga reptans , Serratula coronata, Stevia rebaudiana, Stephania glabra, Polyscias filicifolia. Оптимизированы условия их роста по составу сред и условиям культивирования. Разработаны системы выращивания суспензионных культур клеток в различных режимах культивирования (периодическом, полупроточном, проточном (хемостат, закрытый проток) в биореакторах различной конструкции и объема. Получены высокопролуктивные штаммы культур клеток диоскореи дельтовидной Dioscorea deltoidea, женьшеня настоящего Panax ginseng и женьшеня ползучего Panax japonicus var. repens, с высоким и стабильным содержанием целевых БАВ, определены условия их стабильного синтеза. Получены каллусные и суспензионные культуры клеток разных видов тисса – Taxus canadensis, Taxus baccata, Taxus cuspidata, Taxus Media – продуцентов противоопухолевых дитерпеноидов (таксоидов). С помощью ВЭЖХ, капиллярного электрофореза и ВЭЖХ-масс-спектрометрии показано, что полученная культура клеток Taxus baccata сохранила способность к синтезу таксоидов (паклитаксел, баккатин III). Проведенные фундаментальные исследования послужили основой разработки эффективных биотехнологий на основе культур клеток in vitro:

Разработаны принципы масштабирования выращивания культур клеток высших растений. Осуществлено масштабирование выращивания культур клеток Polyscias filicifolia, Dioscorea deltoidea и Panax japonicus var. Repens до биореакторов полупромышленного объема (630 литров).

Совместно с медицинскими учреждениями и ЗАО «Биофармтокс» на основе биомассы культур клеток создан ряд биотехнологических продуктов – нутрицевтики «Витагмал», «Трифитол», серия мазей «Витагмалон». Налажено производство этих препаратов и они выпущены на российский рынок. На стадии доклинических испытаний находится ряд других препаратов для медицины и ветеринарии (фуростаноловых гликозидов из культуры клеток диоскореи, стефаглабрина – из стевии).

Перечень актуальных услуг, оказываемых УНУ ОБК ИФР РАН заинтересованным пользователям:

  1. Сопровождение научно-исследовательских работ стажеров, аспирантов и студентов.
  2. Получение промышленных штаммов суспензионных культур клеток-продуцентов ценных целевых БАВ.
  3. Идентификация и анализ целевых БАВ в растительных образцах in vivo и in vitro.
  4. Разработка систем выращивания культур растительных клеток – продуцентов целевых БАВ (в том числе – подбор оптимальных ферментационных аппаратов и режимов культивирования).
  5. Масштабирование лабораторных разработок до промышленного уровня, разработка опытно-промышленных регламентов.
  6. Наработка опытных партий клеточной биомассы штаммов-продуцентов целевых БАВ.

Регламент доступа к имеющемуся оборудованию: («Положение об УНУ»)

Для проведения работ с использованием оборудования и объектов УНУ необходимо ознакомиться с правилами отбора заявок, заполнить заявку на услуги и отправить ее по электронной почте руководителям УНУ

наверх