За обнаружение химических соединений – модуляторов, значительно ускоряющих выработку микроорганизмами фермента глюкозооксидазы с повышенной термостабильностью и улучшенными каталитическими свойствами, ученые лаборатории ферментов Института микробиологии отмечены в Топ-10 фундаментальных исследований НАН Беларуси.

 

Благодаря исследованиям ученых удалось улучшить и удешевить фермент глюкозооксидазу. Работа имеет большое практическое значение, поскольку данный фермент используется в качестве компонента биосенсоров для экспресс-анализа сахара в крови как в стационарных условиях клиник, так и в домашних условиях у больных сахарным диабетом.

 

Сахарный диабет является серьезной медико-социальной проблемой XXI века. В Беларуси на начало 2016 года на диспансерном учете находилось почти 288 тыс. пациентов с этим заболеванием. При этом отмечается увеличение количества больных на 6-10% в год в течение последних 5 лет. Этот недуг увеличивает риск развития ишемической болезни сердца и инфаркта миокарда в 2 раза, патологии почек – в 17 раз, гангрены нижних конечностей – в 20 раз, артериальной гипертензии – в 3 раза.

 

Изменения концентрации глюкозы в крови важно как можно раньше обнаружить, чтобы, скорректировав питание и образ жизни, восстановить организм. В Беларуси для обеспечения рациональной инсулинотерапии больных диабетом и осуществления самоконтроля за уровнем сахара в крови производится экспресс-анализаторная система, состоящая из глюкометра ИРМА и биоэлектрохимических датчиков «Глюкосен», выпускаемых ОАО «Минский НИИ радиоматериалов». Основным компонентом биосенсоров, как уже было сказано выше, является фермент глюкозооксидаза. Институт микробиологии НАН Беларуси − единственный производитель данного фермента на территории стран СНГ. С 2005 года он начал выпускать импортозамещающий отечественный аналог фермента в производстве датчиков «Глюкосен».

 

Разработка микробиологов получила признание за обнаружение химических соединений – модуляторов, значительно ускоряющих выработку микроорганизмами фермента глюкозооксидазы, что послужило основой для создания эффективного термостабильного препарата с повышенной каталитической активностью, используемого в устройствах биоэлектроники.

 

Участвовали в проекте заведующий лабораторией ферментов Института микробиологии академик Анатолий Лобанок, ведущие научные сотрудники Ольга Демешко и Татьяна Семашко (на фото). К слову, Ольге была назначена стипендия Президента Республики Беларусь на 2017 год как талантливому молодому ученому. Работы по глюкозооксидазе в лаборатории ферментов инициировала доктор биологических наук Раиса Михайлова. К сожалению, 25 января 2016 года Раиса Владимировна ушла из жизни.

 

«Мы работаем с глюкозооксидазой уже давно, нами получены высокоактивные продуценты данного фермента. Изучены свойства, разработаны технологии его получения. Данная работа выполнялась в рамках проекта «Сравнительный анализ влияния различных видов окислительного стресса на жизнедеятельность и биотехнологический потенциал промышленно значимых микроорганизмов», финансируемого БРФФИ. Стояла задача выявить роли стресс-факторов и соединений различной химической природы (витаминов группы В, аминокислот, эффекторов роста, аналогов микробных ауторегуляторов) в регуляции биосинтеза глюкозооксидазы продуцентами фермента грибами рода Penicillium и улучшить их потенциальные возможности. В рамках исследования впервые выявлены неспецифические регуляторы (изопропанол, этанол, холин хлорид) образования глюкозооксидазы грибами-продуцентами, установлен их эффект на свойства ферментного белка, разработан способ получения физиологически активного посевного материала. В результате получен препарат глюкозооксидазы, характеризующийся повышенными скоростью катализа и термостабильностью», − отметила Т.Семашко.

 

Ученым удалось улучшить каталитические и физико-химические свойства фермента, что позволило увеличить эффективность его использования в биосенсорных технологиях. Они также смогли повысить уровень образования глюкозооксидазы штаммом-продуцентом, используя различные регуляторы биосинтеза фермента, что способствовало снижению его себестоимости при производстве. В 2016 году закончилось освоение технологии получения ферментного препарата «Глюкзооксидаза». За период освоения было произведено свыше 75 млн единиц продукции, с использованием которой изготовлено более 2,5 млн датчиков для определения глюкозы в крови. Экономический эффект за период освоения составил 538,41 млн руб (до деноминации).

 

«С каждым годом запрос на фермент растет. Если в 2011 году мы продали 331,4 тыс. ед. фермента, то в 2016-м − более 38 млн единиц», − подчеркнула Т.Семашко.

 

Стоит отметить, что проект по созданию датчиков окупился более чем в 10 раз. За этот период данной продукции произведено и реализовано на более чем 6 млрд рублей (до деноминации).

 

Разработка вызывает интерес и у зарубежных производителей диагностических наборов для определения глюкозы в крови. В прошлом году небольшую партию фермента для оценки возможности его использования закупила компания из Санкт-Петербурга. В планах лаборатории ферментов − разработать новый датчик, в изготовлении которого применят наночастицы и наноструктурированный графит, что позволит повысить достоверность проводимых анализов.