Алексей Сизенцов - Антибиотики и химиотерапевтические препараты

Перед чем начинать поиски продуцентов антибиотических веществ, перед тем, как приступать к выделению микробов-антагонистов, образующих антибиотики, из естественных мест их обитания, перед исследователем должна быть поставлена ясная цель. При этом возможны две основные задачи: во-первых, поиск продуцентов уже известных, описанных в литературе и используемых на практике антибиотиков, во-вторых, поиск новых антибиотиков, способных проявлять биологическое действие по отношению к конкретным организмам.

В зависимости от поставленной цели должны быть использованы и соответствующие методы поисков организмов-продуцентов тех или иных антибиотических веществ.

Итак, если перед исследователем стоит задача выделить микроорганизм, образующий уже известный антибиотик, то при этом необходимо руководствоваться следующими основными принципами:

1) каждый антибиотик образуется одним или несколькими определенными видами организмов.

2) каждый микроорганизм образует один или несколько вполне конкретных антибиотиков.

Образование антибиотиков – есть видовая специфика или, если говорить точнее то, особенность отдельных штаммов микроорганизмов.

Так, для поиска продуцента грамицидина С изучают не все бактериальные штаммы, а лишь штаммы спорообразующих бактерий, принадлежащие к Bacillus brevis ; для выделения продуцента стрептомицина надо искать актиномнцеты, относящиеся к Streptomyces griseus ; если надо выделить продуцент фумагиллина, необходимо найти плесневые грибы, принадлежащие к Aspergillus fitmigatus .и т.д.

Следовательно, при поиске продуцентов известных антибиотиков нет надобности выделять все организмы и изучать их антибиотические особенности. Достаточно при этом выделить микроорганизмы, принадлежащие к определенному виду (или видам). Надо иметь в виду, что некоторые антибиотики, например, относящиеся к b-лактамам (пенициллины, цефалоспорины и др.), могут образовываться как плесневыми грибами, так и некоторыми видами стрептомицетов и собственно бактерий. Однако этот пример не противоречит вышесказанному, а, наоборот, подтверждает положение о том, что известные антибиотики образуются вполне определенными видами (или штаммами) организмов, которые могут принадлежать к различным систематическим группам.

Иной подход должен быть при решении второй задачи – поисков продуцентов новых антибиотиков, активных в отношении определенных организмов. В данном случае продуценты антибиотических веществ следует пытаться выделить из всех групп организмов.

Изолированные штаммы изучаются в отношении их антибиотического действия к тем тест-организмам, для которых необходимо найти антибиотик.

При необходимости поиска среди микроорганизмов штамма, подавляющего развитие, например дрожжеподобного организма Candida albicans , в качестве тест-микроба используют С.albicatis или другой организм, близкий к нему по физиологическим свойствам.

Выделяя микроб-антагонист, активный по отношению к какому-либо возбудителю болезней растений, в качестве тест-организма необходимо использовать данный фитопатогенный организм. В этих случаях испытывают все выделяемые штаммы микроорганизмов, с тем, чтобы не пропустить организм, необходимый для решения поставленной задачи.

Гораздо сложнее обстоит дело с поиском продуцентов антибиотиков, активных в отношении вирусов и злокачественных новообразований. Так если бактерии, актиномицеты, грибы или протозоа – возбудители тех или иных заболеваний – могут быть непосредственно использованы в опытах как тесторганизмы при культивировании их на обычных лабораторных средах, то вирусы как внутриклеточные паразиты не могут культивироваться на таких средах. Для их развития нужны живые клетки, живые ткани. Аналогичные трудности возникают и при поисках противораковых антибиотиков. Рассмотрению этих вопросов посвящены последующие разделы.

Итак, первая задача исследователей при поиске продуцентов антибиотиков – выделение их из природных источников. Для этих целей широко применяется метод изменения генома выделенного продуцента антибиотика путем мутагенеза и генной инженерии. Наконец, для получения наиболее эффективного по биологическому действию антибиотика используют метод химической или биологической трансформации природных соединений.

Для выделения микроорганизмов – продуцентов антибиотиков из естественных мест их обитания применяется большое число разнообразных методов. В этом разделе мы остановимся лишь на самой общей характеристике этих методов.

В основу большинства приемов положен принцип выделения чистой культуры микроба и непосредственного испытания его по отношению к используемым тест-организмам. Однако существенное значение при образовании антибиотических веществ имеют и смешанные культуры. Это обстоятельство также необходимо помнить при поиске продуцентов антибиотических веществ.

Важное значение при выделении микроба-антагониста из той или иной группы организмов имеет специфичность условий его культивирования. Выделение микробов-продуцентов антибиотических веществ производят из субстратов, где обильно развиваются разнообразные формы микроорганизмов (бактерии, актиномицеты, дрожжи, грибы), поэтому очень важно знать и учитывать специфику условий развития тех организмов, которые необходимо выделить.

Например, большинство сапрофитных бактерий хорошо развивается на богатых по составу натуральных средах (мясопептонный агар, картофельный агар, сусло-агар и др.) при рН около 7,0 и температуре в пределах от + 30 °C до 37 °C. При этих условиях развиваются также актиномицеты и некоторые грибы, но для них такие условия менее благоприятны, чем для бактерий.

При выделении актиномицетов или грибов следует также учитывать особенности их развития. Актиномицеты растут медленнее, чем бактерии, они могут использовать такие источники питания, которые не очень хорошо используются бактериями.

Учитывая особенности развития актиномицетов, для выделения их из естественных субстратов рекомендуются следующие среды:

При этом рН сред устанавливается в пределах 6,8-7,1 после их стерилизации.

Для выделения термофильных актиномицетов удобно использовать среду следующего состава: агар – 15 г, пептон – 5 г, кукурузный экстракт – 5 мл, глюкоза – 10 г, NaCI – 5 г, СаСl 2– 0,5 г, вода водопроводная – до 1 л. Выращивание термофильных культур следует производить при температуре от 55 °С до 60 °C.

Однако поиски продуцентов новых антибиотиков из группы актиномицетов требуют выделения из природных источников новых форм этих микроорганизмов, обладающих иными физиолого-биохимическими свойствами. Применяя новые не стандартные методы выделения актиномицетов, используя необычные субстраты и образцы почв, отобранные в разнообразных экологических условиях и географических зонах, в последнее время удалось показать, что действительно в природе имеются формы актиномицетов, о которых ранее не было известно. Изолированы, например, актиномицеты, способные развиваться при пониженных температурах. Среди этих форм обнаружены продуценты антибиотиков, например, криомицина.