Мікробіологічні основи генної інженерії, генно-інженерні процеси у медицині.

Генетика мікроорганізмів як навчання про спадковість і мінливість має характерні риси, що відповідають їхній будівлі і біології. Найбільш вивчена генетика бактерій, характерними рисами яких є малі розміри і велика швидкість розмноження бактеріальної клітки, що дозволяє простежити генетичні зміни протягом невеликого проміжку часу на великому числі популяцій. Бактеріальна клітка має одинарний набір генів (немає алелей). Хромосома бактерій є полінуклеотидом (два полинуклеотидні ланцюжки ДНК) довжиною 1000 мкм і мол. масою близько 1,5.2-10'Д. Вона суперспіралізована і замкнута в кільце: містить від 3000 до 5000 генів. Аналогічно хромосомі в цитоплазмі бактерій розташовуються ковалентні замкнуті кільця ДНК, називані плазмідами (позахромосомні фактори спадковості). Маса плазмін значно менше маси хромосом. Хромосома і плазміда здатні до автономного самокопіювання, реплікації, тому їх називають репліконами. Властивості мікроорганізмів, як і будь-яких інших організмів, визначаються їхнім генотипом, тобто сукупністю генів даної особи. Термін геном у відношенні мікроорганізмів майже синонім поняття генотип. В основі мінливості лежить або зміна реакції генотипу на фактори навколишнього середовища, або зміна самогогенотипа в результаті мутації чи генів їхньої рекомбінації. У зв'язку з цим фенотипову мінливість підрозділяють на спадкову і неспадкову.

Значення генетики мікроорганізмів: розробка патогенетичних основ лікування і профілактики інфекційних хвороб, способів діагностики (полімеразна ланцюгова реакція, Днк-зонди), створення профілактичних, лікувальних і діагностичних препаратів.

Використання у медицині: перш за все-інсулін, інтерферон і гормон росту-соматотропін. Є можливість виробляти і інші препарати, але найбільш ефективними і економічно вигідними виявились описані вище. Генна інженерія (Гі) – розділ молекулярної біології який вивчає можливості і методи створення експерементальним шляхом нових генетичних структур. Гі допамагає розвитку біотехнології (виробництво за допомогою мікробів різних речовин і продуктів – антибіотиків, ферментів, гормонів, вітамін) За допомогою Гі проводять наукові дослідження на молекулярному рівні. Для досягнення мети в генній інженерії викор такі способи: злиття соматичних клітин (не статевих), перенесення ядер з клітини в клітину, перенесення хромосом або їх фрагментів, або окремих генів. Основні етапи генно-інженерних структур: 1.одержання потрібного виду: а) виділення з геном за допомогою плазмід або ферментів рестириктаз; б)синтез ДНК гена на РНК клітини або штучний синтез. 2. зєднання гена з вектором для переносу – з бактеріофагом, плазмідою, траспозонами. 3.вбудовування гена в клітину реципієнта, зшивка в геномі за допомогою фермента лігоз. 4.створення умов для активного або пасивного розмноження клітин реципієнта та виділення нових речовин. У ролі реципієнта використовують кишкову паличку Candida або дріжджі як сукарітичний геном.

 

Методи

28. Поняття про хіміотерапію та хіміотерапевтичні препарати. Основні групи, спектр і механізм дії. Домагка, Ерліх. Хіміотерапія- лікування інфекційних захворювань за допомогою препаратів які вибірково придушують в організмі розмноження патогенних мікроорганізмів або ріст пухлини. Ці засоби мають важливу властивість-вибіркову дію проти хвороботворних мікроорганізмів в умовах мікроорганізма. Антибіотики — речовини мікробного, тваринного, рослинного походження, їх синтетичні чи напівсинтетичні аналоги і похідні, які вибірково пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів, вірусів, найпростіших, грибів, а також затримують ріст пухлин. При хіміотерапії відбувається взаємодія трьох елементів: хіміотерапевтичного препарату, макроорганізму і мікроорганізму. Основні групи хіміотерапевтичних речовин:- ко­лоїдний розчин срібла (коларгол, протаргол) як антимікробний пре­парат місцевої дії; -препарати сурми (стібозан), вісмуту, миш'яку для лікування протозойних та спірохетозних інфекцій; -сульфаніламіди:похідні параамінобензойної кислоти, препарати: а) з коротким періодом напів-виведення з організму — сульфазин, сульфадимезин; б) препарати з середньою тривалістю дії — сульфадиметоксин, мадрібон; в) препарати тривалої дії — сульфален; -похідні 8-оксихіноліну — нітроксолін для лікування інфекцій сечовивідних шляхів (уроанти-септик); -похідні хіноксалінухіноксидин для лікування гнійно-запальних процесів; -хінолони— налідіксинова кислота (неграм, невігра-мон), піпемідієва кислота (палін), оксолінієва кислота; - фторхінолони: завдяки присутності в молекулі атома фтору, ма­ють подвійний механізм дії — блокада гірази та порушення синтезу полімерів мікробної стінки. Фторхінолони І покоління — абактал, еноксор, цифран; II покоління — максаквін, спарфлоксацин; III по­коління — флероксацин, тровафлоксацин, ціпрофлоксацин, еноксацин; -триметопрім.Похідний діамінопіримідину. Активний щодо коків, грамнегативних бактерій; -нітрофурани.Нітрофурантоїн, фурагін, фуразолідон, фурацилін; -нітроімідазоли— метронідазол, тінідазол. Препарати активні щодо найпростіших — трихомонад, лямблій, до них чутливі й грамнегативні анаеробні бактерії (бактероїди); -препарати для хіміотерапії туберкульозу. Основні препарати: парааміносаліцилова кислота (ПАСК), похідні гідразинів ізонікотинової кислоти (ГІНК) — ізоніазид, тубазид, флуринізид, метазид, фтивазид; резервні препарати — етамбутол, етіонамід, протіонамід. -протигрибкові засоби: а золи-імідазоли і триазоли: кетокеназол (нізорал), міконазол, флуконазол, еконазол; 5-фторцитозин, тербінафін, мікосептин, батрафен, декамін, ундицелинова к-та, калію йодид; -протималярійні засоби — Хлорохіни (амінохіноліни): хлорохін (хінгамін, делагіл), гідроксихлорохін (плаквініл); вони діють не еритроцитарні форми плазмодіїв. Фансидар (сульфадоксин-піретамін) діє на резистентні до хлорохіну форми плазмодіїв. Примахін діє на позаеритроцитарні ста­дії розвитку плазмодіїв. Прогуаніл застосовується для хіміопрофілактики малярії. Артемізин (хінгхаосу), препарат одержаний з поли­ну, відомі численні похідні; -противірусні засоби— пригнічують репродукцію вірусів: похідні адамантану — ремантадин, анало­ги нуклеотидів — йоддезоксиуридин, ацикловір, азидтимідин, інгібі­тори вірусних ферментів — інвіразе, кріксіван.

29-30. Антибіотики, визначення, історія відкриття, принципи одержання, біотехнологія антибіотиків Антибіотики — речовини мікробного, тваринного, рослинного походження, їх синтетичні чи напівсинтетичні аналоги і похідні, які вибірково пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів, вірусів, найпростіших, грибів, а також затримують ріст пухлин. Перший ефективний антибіотик (пеніцилін) (Гр+) відкритий Флемингом у 1929 р. 2-й антибіотик (стрептоміцин) (Гр-) відкрив Висман. У 40х роках ХХ стол широко ввійшли в мед практику. Але на даному етапі розвитку медицини деякі країни відмовилися від використання антибіотиків через великий список побічних дій. Основні принципи технології одержання антибіотиків. 1. Пошук і селекція штаму-продуцента. Як правило, для вироб­ництва застосовують штами-мутанти, одержані при радіаційному му­тагенезі. Продуктивність цих штамів у сотні і тисячі раз вища від природного попередника.2. Підбір умов культивування та відповідних середовищ. Виро­щування штаму-продуцента ведуть у ферментерах, як правило, гли­бинним методом, часто за безперервними технологіями, що дозво­ляють відбирати середовище з продуктом протягом усього виробни­чого циклу.3. Виділення антибіотика з культуральної рідини: фільтрування, екстракція органічними речовинами, адсорбція на іонообмінних смо­лах із наступним вимиванням.4. Очистка одержаного препарату. Ведеться різними фізико-хімічними способами, препарати не повинні містити продуктів життє­діяльності клітин-продуцентів та компонентів середовища. 5. Перевірка на біологічну активність (використовуються перед­бачені технічними умовами та регламентом виробництва тестові мікроорганізми). 6. Стандартизація. Активність антибіотика вимірюється в міжна­родних одиницях (МО) — специфічна активність щодо тестового мікроорганізму, яка відповідає 1 мкг чистого препарату антибіотика. Для пеніциліну 1 МО (оксфордська одиниця) — найменша кількість препарату, що затримує ріст стандартного штаму стафілокока (штам 209) в 1 мл середовища. Вона дорівнює 0,6 мкг чистого препарату.

Явище антагонізму у мікробів, розвиток вчення про антагонізм. Класифікація антибіотика за механізмом і спектром дії на організм. За механізмом дії: 1. Інгібітори снтезу клітинної стінки мікроорганіхмів: пеніциліни, цефалоспорини, киклосерин, ванкоміцин, бацитрацин. 2. Інгібітори функції мембран та антибіотики, які мають детергентні властивості:поліміксини, новобіоцин, полієни (ністатин, амфотирицин Б). 3. Інгібітори синтезу білка та функції рибосом:тетрацикліни, хлорамфенікол (левоміцитин), аміноглікозиди, макроліди, лінкоміцин. 4 Інгібітори метаболізму нуклеїнових кислот: а) інгібітори РНК-актиноміцини, антибіотики групи ауреолової кислоти, антрацикліни, новобіомицин; б) інгібітори ДНК – мітоміцин С, брунеоміцин, новобіоцин, лінкоміцин. За спектром дії: 1. Активні по відношенню до Гр+ МіО особливо: бензилпеніцилін, напівсинтетичні пеніциліни та цефалоспорини, макроліди, фузидін, лінкоміцин. 2. Широкого спектру діїактивні до Гр+ та Гр- МіО: напівсинтетичні пеніциліни, цефалоспорини 2-го—4-го по­колінь, тетрацикліни, хлорамфенікол. Аміноглікозиди та поліміксини діють переважно на грамнегативні бактерії.3. Протитуберкульозні: стрептоміцин, канаміцин, віоміцин (флоріміцин), циклосерин та ін. 4. Протигрибкові: ністатин, реворин, амфотерицин Б, грізеофульвін та ін. 5. Активні за дією до найпростіших: Фугамілін, трихоміцин, паромоміцин (мономіцин) 6. Протипухлинні: актиноміцетин, група ауреолової кислоти, антрацикліни.

Антагонізм мікробів виявляється в тім що при вирощуванні в живильному середовищі різних видів один з них має здатність придушувати ріст і розмноження іншого.