Здесь успешно функционируют организации, вносящие весомый вклад в развитие этих отраслей. В их числе – Институт микробиологии, ведущий научно-исследовательский центр страны в области микробиологии и биотехнологии.

Здесь сформирован ряд инновационных структур, которые позволяют выполнять исследования на мировом уровне, доводить научные разработки до производства уникальной продукции. Среди них – Белорусская коллекция непатогенных микроорганизмов, фонд которой включает свыше 2220 штаммов микроорганизмов различных таксономических групп (Объект национального достояния Республики Беларусь; зарегистрирован во Всемирной федерации коллекций культур); Центр аналитических и генно-инженерных исследований, в задачи которого входит конструирование генно-инженерных штаммов-продуцентов биологически активных соединений; молекулярно-генетическая идентификация промышленно ценных микроорганизмов; секвенирование геномов бактерий и вирусов; качественный и количественный анализ органических соединений методами газовой и жидкостной хроматографии, масс-спектро­метрии.

Созданы опытно-промышленное производство для разработки и освоения новых технологий, выпуска опытных партий биопрепаратов различного назначения мощностью 30 т жидких препаратов в год, а также опытно-промышленное производство ферментов для химико-ферментативного синтеза лекарственных субстанций и получения новейших диагностикумов. Его проектная мощность – 45 000 тыс. ед. активности в год – позволяет полностью обеспечить потребность внутреннего рынка республики в ферментах нуклеинового обмена и глюкозооксидазе для фармацевтики и клинической диагностики.

В Институте микробиологии работает Научно-производственный центр биотехнологий по выпуску сухих форм пробиотических препаратов для кормопроизводства и комплексных микробных препаратов для растениеводства проектной мощностью 20 тонн/год и 43,5 т/год соответственно.

За период 2017–2021 гг. с использованием разработанных биотехнологий произведено и реализовано различных видов микробиологической продукции на общую сумму более 6500 тыс. руб., в т.ч. на базе института – свыше 3000 тыс. руб., из них экспорт работ (услуг) более 1 млн долл.

Институт микробиологии выступает головной организацией-исполнителем ряда госпрограмм в сфере биотехнологии, координирует деятельность ГНПО «Химический синтез и биотехнологии», осуществляет мониторинг Плана развития биотехнологической отрасли Республики Беларусь, является соучредителем Евразийской технологической платформы «ЕвразияБио», представляет Республику Беларусь в Восточнопалеарктической секции Международной организации по биологическому контролю и Федерации европейских микробиологических обществ.

Перспективные планы института включают ряд разработок нового поколения для различных отраслей экономики страны.

В помощь сельскому хозяйству

Будет сделан акцент на развитие коллекции бактериофагов с целью создания на их основе биологических средств защиты растений и животных от бактериальных патогенов. Бактериофаги патогенных бактерий являются ценным генетическим ресурсом для разработки препаратов с антибактериальной активностью – биодезинфектантов для селективной дезинфекции помещений агропромышленных комплексов от бактерий-возбудителей болезней животных, а также экологически безопасных биопрепаратов фитозащитного действия, способных контролировать фитопатогенные бактерии, устойчивые к агрохимикатам.

Также важны метагеномный анализ микробных ценозов деградированных почв и разработка методов восстановления их биогенности. Будет исследован качественный и количественный состав основных групп почвенного микробного сообщества; выявлены изменения в структуре почвенной микробиоты под действием абиотических и биотических факторов, ведущих к деградации почв; созданы устойчивые к стрессам микробно-растительные ассоциации; разработаны эффективные биотехнологии восстановления нарушенных микробоценозов, повышения биогенности и плодородия почвы.

Намечено изучение и коррекция микробиоты рубца молочного скота с целью повышения эффективности рубцового пищеварения и увеличения удоев. Будут выявлены изменения качественного и количественного состава микробоценоза рубца, коррелирующие со снижением эффективности рубцового пищеварения и уменьшением удоев, выделены штаммы спорообразующих бактерий рода Bacillus и на их основе разработана технология получения пробиотической кормовой добавки для нормализации микробиоты рубца, подтверждена ее эффективность для поддержания баланса микробиома рубца, улучшения здоровья и повышения продуктивности молочных коров.

В интересах промышленности

Для промышленности будут предложены проекты по разработке биотехнологии получения и организации опытно-промышленного производства жидких дрожжей для крафтового пивоварения. Исследования будут включать получение штаммов дрожжей для верхового и низового брожения с высокими генеративной активностью и скоростью сбраживания, обеспечивающих высокие органолептические и физико-химические показатели готового продукта; оптимизацию технологических параметров получения пивных дрожжей на питательных средах с отходами свеклосахарного производства. Реализация проекта обеспечит импортозамещение в пивоваренной отрасли и будет способствовать ее дальнейшему развитию.

Ученые займутся биотехнологиями переработки промышленных отходов в интересах биоэнергетики и химической промышленности. Будет предложена технология интенсификации метаногенеза промышленных отходов и сточных вод, включающая значительное сокращение периода брожения, высокий уровень разложения органики, снижение концентраций сопутствующих газов (CO₂, O₂, H₂S) в биогазе, снижение потребления электроэнергии биогазовой установкой. Кроме того, будут проводиться исследования по разработке конкурентоспособных методов микробиологического синтеза биоспиртов для использования в качестве биотоплива и растворителей.

Для охраны окружающей среды

Планируется создание чистящих и моющих средств с пробиотическим компонентом. Исследования будут включать выделение и селекцию высокоактивных штаммов пробиотических бактерий рода Bacillus, обладающих высокой антагонистической активностью и способностью к синтезу широкого спектра ферментов – протеаз, амилаз, целлюлаз, липаз, фосфатаз; разработку на их основе технологии получения новых экологически безопасных моющих средств, которые имеют ряд преимуществ: обладают способностью подавлять патогенную микробиоту, не вызывая появления резистентности; являются гипоаллергенными и безвредными для людей и животных; безопасны для материалов и любых типов поверхностей; биоразлагаемы; экономичны и просты в использовании.

Не останется без внимания и биосорбционная очистка сточных вод. Сейчас в институте создана линейка микробных препаратов для интенсификации очистки сточных вод коммунально-бытовых и промышленных предприятий: «Клинбак», «Антойл», «Деаммон», «Антойл+», «Тэамин», «ФеноФорм», «ЦБО-интенс», которые внедрены на более чем 30 объектах Беларуси, России, Украины. Биосорбционная очистка сточных вод имеет ряд преимуществ перед биологической очисткой – удаление взвешенных веществ без вторичного загрязнения окружающей среды; увеличение эффективности очистки сточных вод в 1,5–5 раз. По данному направлению планируются скрининг и селекция высокоактивных микроорганизмов-деструкторов с высокой сорбционной способностью; определение ключевых факторов, влияющих на процесс биосорбционной очистки сточных вод; создание технологий биосорбционной очистки сложных многокомпонентных сточных вод.

В приоритете – экспорт

Продолжатся фундаментальные и прикладные исследования в области молекулярной биологии, генетики и биохимии микроорганизмов, направленные на секвенирование и аннотирование геномов природных микроорганизмов, перспективных для использования в биотехнологиях; изучение природы хозяйственно ценных метаболитов штаммов-продуцентов; поиск генетических детерминант, определяющих синтез биологически активных соединений; редактирование геномов микроорганизмов (CRISPR/Cas) с целью улучшения их практически ценных признаков и получения штаммов с заданными свойствами. Будет проведена модификация ферментных белков для создания наноструктурированных биокатализаторов для клинической диагностики. Использование наноматериалов для модификации ферментов позволит увеличить эффективность катализа субстратов и за счет этого улучшить эксплуатационные характеристики диагностических средств, основанных на их применении: повысить чувствительность, селективность, стабильность, воспроизводимость.

Планируется разработать технологии получения оригинальных противоопухолевых препаратов на основе человеческого белка аннексина, слитого с бактериальными аденозин-деградирующими ферментами. Такой белок должен «снимать тормоз» с собственного противоопухолевого иммунитета человека и служить высокоэффективным препаратом для терапии широкого круга онкологических заболеваний.

Приоритетным направлением в деятельности института остается международное сотрудничество и наращивание экспортных поставок микробных препаратов на рынки ближнего и дальнего зарубежья.

Планируется расширение сотрудничества с зарубежными партнерами по разработке биопестицида для повышения сохранности персиков, а также способа обогащения кормов микробным белком. Прорабатываются вопросы расширения поставки микробных препаратов на российский рынок, в страны ЕС.

Эмилия КОЛОМИЕЦ,

гендиректор ГНПО «Химический синтез и биотехнологии»,

директор Института микробиологии НАН Беларуси

Фото mbio.bas-net.by и Евгения Песецкого