Новое слово в микробиологии. Как ученые создают конкурентоспособную биотехнологическую отрасль

Благодаря научным прорывам в мире биотехнологий за последнее десятилетие они по инвестиционной притягательности догоняют IТ-индустрию. Именно биотехнологии открыли массу новых возможностей в сельском хозяйстве, экологии, пищевой промышленности и медицине.

Институт микробиологии НАН Беларуси является ведущим научно-исследовательским центром Беларуси в области микробиологии и биотехнологий. Его директор — член-корреспондент НАН, доктор биологических наук, заслуженный деятель Республики Беларусь Эмилия КОЛОМИЕЦ — была признана «Ученым года НАН Беларуси» по итогам 2017 года. Именно она сформировала и активно развивает отечественную научную школу по изучению биогенеза биологически активных соединений с антимикробным действием и созданию биологических средств защиты растений и животных. По инициативе Эмилии Коломиец на базе Института микробиологии были созданы Центр аналитических и генно-инженерных исследований, Научно-производственный центр биотехнологий по выпуску биопрепаратов с высоким экспортным потенциалом, налажено опытно-промышленное производство микробных препаратов, технологическая линия по производству ферментов для биосинтеза лекарственных субстанций и получения диагностикумов.

Уникальная коллекция

— Биотехнологическое направление в нашей стране находится на достойном уровне и успешно развивается благодаря поддержке государства. Наш институт является головной организацией-исполнителем ряда государственных программ в сфере биотехнологий. Также мы координируем деятельность Государственного научно-производственного объединения «Химический синтез и биотехнологии», — рассказывает Эмилия Ивановна. — Обеспечению высокого научного уровня исследований и успешной коммерциализации разработок способствуют сформированные в институте структуры. Так, у нас собрана Белорусская коллекция непатогенных микроорганизмов, составляющая основу биоресурсной базы биотехнологий. Ее фонд насчитывает более 2,5 тысячи штаммов микроорганизмов различных таксономических групп и постоянно актуализируется. Коллекция является объектом национального достояния Республики Беларусь. Мы выдаем микроорганизмы из нашей коллекции по запросам научно-исследовательских организаций, высших учебных заведений и промышленных предприятий микробиологического профиля.

В сферу деятельности Центра аналитических и генно-инженерных исследований входит молекулярно-генетическая идентификация промышленно ценных микроорганизмов, конструирование генно-инженерных штаммов продуцентов биологически активных соединений, секвенирование и редактирование геномов бактерий и вирусов.

Мощности нашего опытно-промышленного производства рассчитаны на выпуск 30 тонн жидких препаратов в год. Есть технологическая линия по производству ферментов для химико-ферментативного синтеза лекарственных субстанций и получения диагностикумов, которая полностью обеспечивает потребность внутреннего рынка в этой продукции. Ферменты, производимые у нас, не уступают зарубежным аналогам по ключевым биохимическим показателям (активности, специфичности, стабильности), при этом их стоимость на 10-15 процентов ниже.

Научно-производственный центр биотехнологий специализируется на выпуске сухих форм пробиотических препаратов для кормопроизводства (проектная мощность составляет 20 тонн в год) и комплексных микробных препаратов для восстановления состава микробоценозов почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур (проектная мощность — 56 тонн жидких микробных препаратов в год).

Органическое земледелие

— А как далеко ваши исследователи продвинулись в сторону создания так называемой «зеленой экономики»?

— В ассортименте выпускаемой биотехнологической продукции значительный удельный вес занимают микробные препараты различного назначения. В сельском хозяйстве это биологические средства защиты растений, микробные удобрения, биорегуляторы, пробиотики, биодезинфектанты, ферментные препараты, биоконсерванты растительного сырья. Много из них используется в животноводстве и промышленном рыбоводстве как альтернатива антибиотикам, при этом на выходе у производителей получается экологически чистая мясная и рыбная продукция. У нас сегодня есть возможность создавать самые разные формы препаратов: сухие, концентраты, гранулированные, жидкие... Это позволяет нам сохранять конкурентоспособность.

Всего в Институте разработано более 60 современных биотехнологий, из которых наибольшей востребованностью пользуется технология получения биопрепарата «Полибакт» для восстановления микробоценоза почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В основе «Полибакта» — пять штаммов микроорганизмов с различными функциями, их нужно было совместить и «заставить» работать совместно, чтобы они не подавляли друг друга.

Технология получения препарата «Полибакт» стала основой для разработки комплексных биопрепаратов «Биокомпозит-коррект» для Российской Федерации и ІNMІ-Рhуtоstіm — для КНР. Экспорт превысил 750 тысяч долларов США. Для внутреннего рынка с 2016 года по июль этого года было выпущено и реализовано «Полибакта» в объеме 3215 литров на сумму 291 тыс. рублей. Пробиотических препаратов «Споробакт» и  «Споробакт-К» в сухой товарной форме, предназначенных для повышения биологической доступности кормов, коррекции микробиоценоза желудочно-кишечного тракта, иммунокоррекции и активизации процессов метаболизма при выращивании молодняка крупного рогатого скота, свиней и птицы, произведено 13,3 тонны на сумму 203,9 тысячи рублей, а биопестицида «Бетапротектин» в жидкой форме для защиты овощных культур от заболеваний в процессе их вегетации и при хранении — 9097 литров на 51 тысячу рублей. Выпуск ферментов составил 168 миллионов единиц ферментативной активности на сумму 114,2 тысячи рублей.

Хочу заметить, что разработанные нами биопестициды комплексного действия, такие как «Бета-протектин», «Полибакт», «Бактосол», «Ксантрелл», «Экогрин», «Фрутин», «Экосад», обеспечивают эффективную защиту от фитопатогенов и вредителей, улучшают минеральное питание растений, повышают устойчивость к стрессовым условиям. А по конкурентоспособности они не уступают аналогичным препаратам иностранных компаний BАSF, Ваеr СоrрЅсіеnсе, Sіngеntа, продажи которых в 2019 году превысили 3,5 миллиарда долларов США. Использование биопестицидов помогает уменьшить химическую нагрузку на биоценозы, ведь только за один сезон на промышленный сад приходится до 25 (!) обработок химией. На микробные препараты за рубежом спрос больше, чем в нашей стране. Активно ими интересуются в России, странах Евросоюза. В Беларуси, на мой взгляд, использование экологически безопасных средств защиты растений также будет возрастать, так как уже вступил в силу закон об органическом земледелии. По прогнозам специалистов Минсельхозпрода, потребность в них может составить до 800 тонн в год в пересчете на жидкую товарную форму.

Наши отечественные пробиотические препараты и кормовые добавки «Билавет-С», «Споробакт», «Бактохэлс», «Эмилин» и другие по технологическим и микробиологическим характеристикам также не уступают наилучшим зарубежным аналогам. При этом стоимость лиофильной высушенной бактериальной биомассы с высоким показателем КОЕ/г (имеется в виду количество жизнеспособных клеток в 1 грамме препарата) в 2,5-3 раза ниже, чем у импортных аналогов. По сведениям Минсельхозпрода, общая потребность в пробиотических препаратах для использования в качестве лечебно-профилактических средств составляет около 50 миллионов доз в год, для кормового производства — свыше 1 000 тонн в год…

Альтернатива пластику

— Развиваются ли в Беларуси природоохранные биотехнологии?

— Экологическое направление — очень важное в нашей работе. В институте разработаны научные основы создания экологически безопасных технологий очистки загрязненных природных и производственных сред, созданы микробные препараты системного использования для интенсификации очистки сточных вод коммунально-бытовых и промышленных предприятий, разработаны и внедрены в практику эффективные технологии рекультивации нефтезагрязненных почв с помощью наших препаратов «Экобел», «Родобел-Т» и «Родобел-ТН».

Внедрено более 35 технологий абсорбционно-биохимической очистки вентиляционного воздуха от токсичных органических соединений на ряде предприятий автомобильной, металлургической, деревообрабатывающей, химической и других отраслей промышленности Беларуси, России и Украины (совместно с унитарным предприятием «Промышленные экологические системы»). В лаборатории природоохранных технологий создана коллекция микроорганизмов — деструкторов широкого спектра органических соединений.

Сегодня в центре нашего внимания — биоразлагаемые полимеры. Мы уже работали с химиками и производили в небольших объемах биоразлагаемые нити для использования их в медицине. Теперь собираемся сделать заменитель пленок. Планируем построить большой цех по выпуску молочной кислоты. Полимолочная кислота является универсальным биоразлагаемым термопластичным материалом, который получают на основе молочной кислоты. Это очень перспективная альтернатива полимерам, получаемым из нефти. Пока что молочная кислота в нашей стране не производится.

Планируем также создать дезинфектанты на основе бактериофагов, способных целенаправленно совершать лизис патогенных бактерий. В некоторых хозяйствах стены животноводческих ферм настолько инфицированы патогенами, что химическая обработка уже не помогает. Поэтому нужно искать микроорганизмы-антагонисты, которые будут контролировать рост возбудителей болезней. То же самое и с системами вентиляции — главным рассадником патогенной микрофлоры. Нужно найти фаги, которые будут целенаправленно на нее воздействовать. Еще одним важным для нас направлением станет разработка очищающих средств с пробиотической активностью, которые будут содержать микроорганизмы, способные не только подавлять патогены, но и продуцировать ферменты для эффективной очистки поверхности.

Контакты на равных

— А актуальна ли для вашего научного коллектива проблема с омоложением кадров?

— 58 процентов от общего числа исследователей в нашем институте составляют молодые люди в возрасте до 35 лет. У нас много молодых в должности заведующего лабораторией и на других руководящих должностях. Поэтому в будущее я смотрю с оптимизмом. В институте работают 4 доктора и 31 кандидат наук, готовятся защиты новых докторских и кандидатских диссертаций. К нам сегодня приходят работать и микробиологи, и биотехнологи, и химики, и ботаники, и медики. Все находят себе применение. Считаю, что талантливой молодежи очень престижно идти в науку, ведь здесь ты никогда не стоишь на месте. Есть возможность посещать международные конференции, поехать на стажировку в заграницу. Я в науке давно, работала еще во времена Советского Союза и понимаю, насколько велика разница в том, что мы имеем сейчас, с тем, что было раньше. Сейчас мы самодостаточны, имеем современное оборудование, лаборатории, всю базу, необходимую для исследований. Это очень важно, когда ты имеешь весь инструментарий для воплощения своих идей на практике. Раньше мы ехали набираться опыта у российских коллег, а те, в свою очередь, набирались опыта за рубежом. А сегодня мы со всеми зарубежными коллегами общаемся на равных.

Кстати, признанием авторитета института микробиологии стало утверждение его в качестве головной организации-разработчика и координатора Межгосударственной целевой программы ЕврАзЭС «Инновационные биотехнологии». Поэтому мы — с нашими технологиями, разработками и кадрами — уверенно двигаемся в правильном направлении.

Надежда НИКОЛАЕВА

Фото Института микробиологии НАН