Тема 9. Мікробний синтез. Досягнення промислової мікробіології.

Біотехнологія являє собою галузь знань, яка виникла й оформилася на стику мікробіології, молекулярної біології, генетичній інженерії, хімічній технології й ряду інших наук. Народження біотехнології обумовлене потребами суспільства в нових, більш дешевих продуктах для народного господарства, у тому числі медицини й ветеринарії, а також у принципово нових технологіях. Біотехнологія ( від грецьк. bios - життя, teken - мистецтво, майстерність, logos -наука, уміння, майстерність) – це одержання продуктів з біологічних об'єктів або із застосуванням біологічних об'єктів. У якості біологічних об'єктів можуть бути використані організми тварин і людину (наприклад, одержання імуноглобулінів із сироваток вакцинованих коней або людей; одержання препаратів крові донорів), окремі органі (одержання гормону інсуліну з підшлункових залоз великої рогатої худоби й свиней) або культури тканин (одержання лікарських препаратів). Однак у якості біологічних об'єктів найчастіше використовують одноклітинні мікроорганізми, а також тварини й рослинні клітини. Вибір цих об'єктів обумовлений наступними причинами: клітини є свого роду «біофабриками», що виробляють у процесі життєдіяльності різноманітні коштовні продукти (білки, жири, вуглеводи, вітаміни, амінокислоти, антибіотики, гормони, антитіла, антигени, ферменти, спирти та ін.). Ці продукти, украй необхідні в житті людини, поки недоступні для одержання «небіотехнологічними» способами через складність технології процесів або економічної недоцільності, особливо в умовах великомасштабного виробництва; клітини надзвичайно швидко відтворюються, що дозволяє за відносно короткий час штучно наростити на порівняно дешевих і недефіцитних живильних у середовищах промислових масштабах величезні кількості біомаси мікробних, тваринних або рослинних клітин; біосинтез складних речовин (білків, антибіотиків, антигенів, антитіл і ін.) значно економичнее й технологічно доступніше, чим хімічний синтез. Коефіцієнт корисної дії «роботи» клітини рівний 70 %, а самого зробленого технологічного процесу – значно нижче; можливість проведення біотехнологічного процесу в промислових масштабах, тобто наявність відповідного технологічного встаткування й апаратури, доступність сировини, технології переробки й ін. Клітини тварин і рослин, мікробні клітини в процесі життєдіяльності (асиміляції й дисиміляції) утворюють нові продукти й виділяють метаболіти, що володіють різноманітними фізико-хімічними властивостями й біологічною дією. Звичайно продукти життєдіяльності одноклітинних ділять на 4 категорії:

• самі клітини як джерело цільового продукту. Наприклад, вирощені бактерії або віруси використовують для одержання живий або вбитої корпускулярної вакцини; дріжджі – як кормовий білок або основу для одержання гідролізатів живильних і середовищ т.д.;

• великі молекули (макромолекули), які синтезуються клітинами в процесі вирощування: ферменти, токсини, антигени, антитіла, пептидоглікани й ін.;

• первинні метаболіти – низькомолекулярні речовини, необхідні для росту клітин (амінокислоти, вітаміни, нуклеотиди, органічні кислоти);

• вторинні метаболіти (ідіоліти) – низькомолекулярні з'єднання, що не вимагаються для росту клітин (антибіотики, алкалоїди, токсини, гормони).

Біотехнологія використовує цю продукцію клітин як сировина, яка в результаті технологічної обробки перетворюється в кінцевий продукт. За допомогою біотехнології одержують безліч продуктів, використовуваних у різних галузях:

• медицині (антибіотики, вітаміни, ферменти, амінокислоти, гормони, вакцини, антитіла, компоненти крові, діагностичні препарати, імуномодулятори, алкалоїди, харчові білки, нуклеїнові кислоти, нуклеозиди, нуклеотиди, ліпіди, антиметаболіти, антиоксиданти, протипухлинні препарати);

• ветеринарії й сільськім господарстві (кормовий білок: кормові антибіотики, вітаміни, гормони, вакцини, біологічні засоби захисту рослин, інсектициди);

• харчової промисловості (амінокислоти, органічні кислоти, харчові білки, ферменти, ліпіди, цукри, спирти, дріжджі);

• хімічної промисловості (ацетон, етилен, бутанол);

• енергетиці (біогаз, етанол).

Отже, біотехнологія спрямована на створення діагностичних, профілактичних і лікувальних медичних і ветеринарних препаратів, на рішення продовольчих питань (підвищення врожайності, продуктивності тваринництва, поліпшення якості харчових продуктів – молочних, кондитерських, хлібобулочних, м'ясних, рибних); на забезпечення багатьох технологічних процесів у легкій, хімічній і інших галузях промисловості. Необхідно відзначити також усі зростаючу роль біотехнології в екології, тому що очищення стічних вод, переробка відходів і побічних продуктів, їх деградація (фенол, нафтопродукти й інші шкідливі для навколишнього середовища речовини) здійснюються за допомогою мікроорганізмів.

У цей час у біотехнології виділяють медико-фармацевтичний, продовольчий, сільськогосподарський і екологічний напрямку. Відповідно до цього біотехнологію можна розділити на медичну, сільськогосподарську, промислову й екологічну.

Медична у свою чергу підрозділяється на фармацевтичну й імунобіологічну, сільськогосподарська - - на ветеринарну й біотехнологію рослин, а промислова – на відповідні галузеві напрямки (харчова, легка промисловість, енергетика і т.д.).

Біотехнологію також підрозділяють на традиційну (стару) і нову. Останню зв'язують із генетичною інженерією. Загальновизнане визначення предмета «біотехнологія» відсутнє і навіть ведеться дискусія про те, наука це або виробництво. Очевидно, правильно буде визначити біотехнологію як сферу діяльності, яка на основі вивчення процесів життєдіяльності живих організмів, головним чином клітин мікроорганізмів, тварин і рослинних клітин, використовує ці процеси й самі об'єкти для промислового виробництва продуктів, необхідних у житті людини, а також одержання біоефектів, що раніше не зустрічалися в природі (наприклад, одержання рекомбінантних бактерій, трансгенних рослин і тварин).

У біотехнології, як у ніякій іншій галузі знань, тісно погоджуються, інтегруються наука й виробництво. Промислове виробництво в біотехнології по суті засноване на декількох принципах: бродінні (ферментація), біоконверсії (перетворення одного речовини в інше), культивуванні рослинних і тваринних клітин, бактерій і вірусів, генетичних маніпуляціях. Реалізація цих наукових принципів у виробництві зажадала розробки промислового встаткування й апаратури, відпрацьовування й оптимізації технологічних процесів, розробки способів оцінки й контролю продукції на всіх її стадіях.

Сучасна біотехнологічна промисловість має у своєму розпорядженні великі заводи, дослідно-конструкторські установи, науково-дослідні інститути. Фундаментальними проблемами біотехнології зайняті науково-дослідні інститути РАН, РАМН і ряд прикладних галузевих інститутів.

На заводах мікробіологічної (біотехнологічної) промисловості щорічно проводяться мільйони тонн кормового білка, десятки тисяч тонн ферментів, антибіотиків, сотні діагностичних і профілактичних вакцинних і імунних препаратів, набір практично всіх амінокислот, вітамінів, гормонів, спиртів, органічних кислот і багато іншої продукції. Однак потреби швидко зростаючого народного господарства біотехнологія задовольняє ще далеко не повною мірою. Тому розвитку біотехнології в цей час приділяється постійну увагу, і ця галузь швидко розвивається.

Мікроорганізми, клітини й процеси, застосовувані в біотехнології

У природі існує величезне число мікроорганізмів. Усі вони здатні синтезувати продукти або здійснювати реакції, які можуть бути корисні для біотехнології. Однак практичне застосування знайшли не більш 100 видів мікроорганізмів (бактерії, гриби, дріжджі, віруси, водорості), тому що інші мало вивчені.Дріжджі широко використовують у хлібопеченні, пивоварстві, виноробстві, одержанні соків, кормового білка, живильних для середовищ вирощування бактерій і культур тваринних клітин. З 500 відомих видів дріжджів використовується тільки кілька видів – Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergencis, Saccharomyces uwarum.

Серед бактерій найчастіше застосовують у біотехнології представників наступних пологів: Acetobacter, які перетворюють етанол в оцтову кислоту й оцтову кислоту у вуглекислий газ і воду; Bacillus – для одержання ферментів (В. subtilis), засобів захисту рослин (В. thuringiensis); Clostridium – для зброджування цукрів в ацетон, етанол, бутанол; молочнокислі бактерії (Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus); псевдомонади – наприклад P. denitrificans – для одержання вітаміну В₁₂, Corynebacterium glutamatum – для одержання амінокислот і ін. Для одержання різноманітних антибіотиків у біотехнології застосовують актиноміцети (рід Streptomyces), гриби Penicillium chrysogenum, Cephalosporium acremonium і ін. Багато мікроорганізмів – бактерії, дріжджі, віруси – використовують у якості реципієнтів чужорідного генетичного матеріалу з метою одержання рекомбінантних штамів – продуцентів біотехнологічної продукції. Отримані рекомбінантні штами Е. coli, які виробляють інтерферони, інсулін, гормон росту, антигени вірусу Спида; штами В. subtilis, що виробляють інтерферон; штами дріжджів, які виробляють інтерлейкін-2, антиген вірусу гепатиту В; рекомбінантні віруси осповакцини, що синтезують антигени гепатиту В, вірусу сказу, кліщового енцефаліту й ін.Для одержання вакцин і діагностичних препаратів використовують також патогенні мікроорганізми (черевного тифу, коклюшу, дифтерії, правця й ін.). Широке застосування в біотехнології знайшли культури тварин і рослинних клітин. Відомо, що будова, фізіологія й біотехнологія тварин і рослинних клітин більш складні, чому бактеріальних клітин. З культур тварин і рослинних клітин можна витягти більш різноманітний асортименти складної й коштовної продукції, однак процес культивування рослинних і тваринних клітин більш трудомісткий і дорогий. З культур тканин рослин можна одержувати різноманітні з'єднання, використовувані в медицині (алкалоїди, протизапальні речовини, протилейкозні й протипухлинні, протибактеріальні, серцеві й ниркові засоби, ферменти, вітаміни, опіати й ін.), сільськім господарстві, хімічної й інших галузях промисловості. Тваринні клітини використовують як для одержання продукції, синтезованої клітинами, так і для вирощування в клітинах вірусів з метою одержання з них вакцин і діагностичних препаратів.

Технологія одержання продуктів мікробного або клітинного синтезу. Основною умовою для успішного проведення технологічного процесу є вибір або одержання високопродуктивного промислового штамудпродуцента й підтримка його в активному стані. Відомо, що різні штами по кількості і якості продукції того або іншої речовини (ферменту, антибіотика, вітаміну, амінокислоти, антигену, алкалоїду й ін.) можуть суттєво відрізнятися. Природно, що від цього значною мірою залежать економічна ефективність і активність цільового продукту.

Другою важливою умовою є добір живильних, середовищ, що забезпечують максимальне нагромадження біомаси або цільового продукту; живильні мусимо середовища складатися з дешевої, недефіцитної й доступної сировини, оскільки при промисловім культивуванні мікроорганізмів споживаються величезні їхні кількості. У великомасштабнім виробництві для готування живильних служить середовищ звичайно порівняно дешева сировина (меласса, парафини нафти, дріжджі, оцтова кислота, природний газ). Більш обмежене застосування, головним чином при одержанні медичних препаратів, знаходять казеїн, препарати крові, середовища з м'ясних гідролізатів.Для вирощування тваринних клітин застосовують живильні, середовища, що мають складний склад. Вони компануются з високоякісної порівняно дорогої сировини (амінокислоти, солі, ростові фактори). Останнім часом успішно розробляються живильні для середовища культур клітин з гідролізатів казеїну, дріжджів, м'яса й крові.

Для одержання продукції в максимальних кількостях активний штамдпродуцент вирощують на оптимальній живильній у середовищі оптимальних умовах культивування (посівна доза, температура, рН, окисно-відновний потенціал, аерація, масообмінні характеристики, живильні й ростові добавки, строки культивування). Вирощування проводять у ферментаторах (культиваторах), місткість яких може варіювати від 2 л до 100.400 м³ залежно від потреби в продукті. Для одержання культур тваринних клітин обсяг ферментаторів поки не перевищує 3 м³. У цей час біотехнологічна промисловість оснащена ферментаторами, що дозволяють вести процес в автоматичному режимі із програмним керуванням. Процес культивування ведеться в асептичних умовах, щоб одержати чисті культури цільових мікроорганізмів або культури клітин.

Крім суспензійного (глибинного) культивування у ферментаторах іноді застосовують поверхневе культивування на щільних живильних ( середовищахбактерії, гриби) або в рідкому монослое (культури тваринних клітин). Останній спосіб здійснюється в роллерних (обертових) установках. Отриману біомасу мікроорганізмів або культури клітин піддають потім переробці, сутність якої визначається технологією одержання цільового продукту. Найбільш типовими є наступні процеси:

• концентрування біомаси (сепаруванням, центрифугуванням) і готування з нього рідкого (суспензії, пасти) або сухого продукту;

• висушування, яке проводиться ліофільним способом з замороженого стану або шляхом розпилення в потоці теплого повітря. Для цього існують спеціальні ліофільні апарати ( у тому числі стрічкові автоматичні сушарки великої потужності) і розпилюючі сушарки, у тому числі екологічно чисті, тому що процес ведеться в замкненому циклі. Останні мають більшу потужність, однак не дозволяють сушити термолабільні продукти;

• збір центрифугата після відділення біомаси й виділення з нього цільового продукту, наприклад антигенів, токсинів, інсуліну й ін. Іноді попередньо прибігають до дезінтеграції (руйнуванню) клітин механічним способом або за допомогою ультразвуку, осмосу, щоб збільшити вихід цільового продукту.

У тих випадках, коли з біомаси або центрифугата (культуральна рідина) необхідно виділити активну субстанцію – вітамін, амінокислоту, антиген, антитіло, фермент та ін., застосовують фізичні або фізико-хімічні методи очищення. Вибір їх визначається властивостями виділюваного речовини (природа, молекулярна маса, лабільність до зовнішніх впливів, хімічна спорідненість і т.д.). З фізичних методів найчастіше застосовують на первинних стадіях сепарування, центрифугування (ультрацентрифугування), а з фізико-хімічних – осадження нейтральними солями, спиртом, ацетоном, а також ультрафільтрацію, хроматографію, електрофорез. Методи виділення й очищення, як правило, багатоступінчасті. Чистоту одержуваного продукту характеризують наявністю в ньому домішок і виражають коефіцієнтом очищення, який представляє відношення числа активних одиниць продуктів на 1 мг білка або азоту ( так звана питома активність) в очищеному препараті до питомої активності вихідного (неочищеного) продукту.

Звичайно в препаратах активна субстанція не завжди перебуває в гранично очищенім стані, оскільки у виробничих умовах при переробці більших обсягів сировини й існуючих методах очищення цього добитися поки не вдається. Тому імунобіологічні препарати, отримані як традиційним методом, так і способом генетичної інженерії, містять, як правило, домішки живильних, середовищ на яких вирощували мікроорганізми, а також продукти метаболізму й неспецифічні компоненти – продукти розпаду мікробної клітини. До домішок ставляться білки, полісахариди і їх комплекси, нуклеїнові кислоти, солі й інші низькомолекулярні речовини. Вони не тільки пошук для препаратів, але іноді викликають небажані побічні реакції організму при застосуванні препаратів (місцеві реакції, підвищення температури тіла, алергійні прояви). У принципі необхідно прагнути до одержання препаратів, що містять активну субстанцію в гранично очищенім стані. Після одержання активної субстанції з неї конструюють кінцевий препарат. Відповідно до призначення й способом застосування він може бути в рідкім або сухому стані (розчин, суспензія, порошок) або у вигляді мазей. Препарат може бути призначений для зовнішнього, парентерального або ентерального, аерозольного застосування. Залежно від цього препарат може бути стерильним і нестерильним. Кінцевий препарат звичайно містить, крім домішок, від яких не вдалося звільнитися, необхідні добавки: консервант (антисептик для підтримки стерильності препарату при зберіганні), стабілізатор (звичайно інертні білки, амінокислоти для підвищення стійкості лабільного активного початку при зберіганні), активатори (наприклад, адьюванти й імуномодулятори у вакцинах). У кінцевій композиції препарат фасується (ампули, флакони, таблетки, мазі), етикетуються, забезпечується інструкцією із застосування. Кожна серія препарату проходить стандартизацію відповідно до технічної документації (технічні умови, технологічний регламент на виготовлення) на виробництві й у Державному інституті стандартизації й контролю медичних біологічних препаратів ім. Л. А. Тарасевича або у Фармакологічному комітеті залежно від призначення препарату.

Генетична інженерія й область її застосування в біотехнології

Генетична інженерія є основою біотехнології. Генетична інженерія по суті зводиться до генетичної рекомбінації, тобто обміну генами між двома хромосомами, яка приводить до виникнення клітин або організмів із двома й більш спадкоємними детермінантами (генами), по яких батьки різнилися між собою.

Метод рекомбінації полягає в наступному:

• виділення ДНК із різних видів організмів або клітин;

• одержання гібридних молекул ДНК;

• уведення рекомбінантних (гібридних) молекул у живі клітини;

• створення умов для експресії й секреції продуктів, кодуємих генами.

Гени, що кодують ті або інші структури, виділяються (клонуються) із хромосом або плазмід, прицільно выщепляются бінантних молекул ДНК і рекомбінантних бактерій. Експресуємий ген у вигляді рекомбинантной ДНК (плазміда, фаг, косміда, вірусна ДНК) вбудовується в бактеріальну або тваринну клітину, яка здобуває нову властивість – здатність Продукувати не властиве цієї клітині речовина, що кодується експресуємим геном. Для кращого проникнення вектора через стінку бактерій іноді прибігають до впливу на стінку (наприклад, хлоридом кальцію), щоб збільшити її проникність. У якості реципієнтів експресованого гена найчастіше використовують Е. coli, В. subtilis, псевдомонади, дріжджі, віруси. Реципієнта підбирають не тільки з урахуванням можливості встройки чужорідного гена, але й рівня виразності (експресії) синтезу речовини, кодуємого геном, можливості його секреції в навколишнє середовище, легкості й доступності масового культивування, екологічної безпеки. Деякі штами рекомбінантних бактерій здатні перемикати на синтез чужорідної речовини, експресованого геном, до 50 % свого синтетичного потенціалу. Такі штами – суперпродуценти цільових продуктів – уже отримані й застосовуються в біотехнологічній промисловості; вони звуться промислових штамів. Як приклад можна привести штами – суперпродуценти інтерферону, интерлейкина, білків ВІЛ і ін. Деякі штами мікроорганізмів добре експресують чужорідні гени, але погано секретують продукт у навколишнє середовище, у таких випадках доводиться застосовувати дезінтеграцію (руйнування) клітини з метою вивільнення з неї синтезованого продукту.

У деяких випадках, незважаючи на наявність експресії й секреції, продукт не вдається одержати, вірніше зібрати, через руйнування в процесі синтезу або після нього протеазами й іншими інгібіторами. Це насамперед ставиться до низькомолекулярних пептидів. З метою підвищення рівня секреції цільового білка користуються наступним прийманням: до гена цільового білка приєднують ген білка, добре секретируемого клітиною реципієнта. Що утворюється в результаті такої маніпуляції химерний білок, добре секретируемый клітиною, збирають і від нього отщепляют цільовий білок. Можливо також до гена цільового білка приєднати генаіндикатор, т. е. ген, що кодує легко пізнаваний білок, у результаті чого одержують химерний індикаторний білок, а з нього – цільовий білок. У якості індикатору можна використовувати, наприклад, галактозидазу.

Біологічні препарати, отримані методом генетичної інженерії

З багатьох сотень препаратів, отриманих методом генетичної інженерії, у практику впроваджена тільки частина: інтерферони, інтерлейкіни, фактор VIII, інсулін, гормон росту, тканевый активатор плазміногена, вакцина проти гепатиту В, моноклональні антитіла для попередження відторгнення при пересадженнях бруньки, діагностичні препарати для виявлення ВІЛ і ін. Ця обставина можна пояснити декількома причинами. По-перше, тривалий час до цих препаратів і рекомбінантним штамам мікроорганізмів ставилися насторожено, побоюючись, що може відбутися некероване поширення екологічно небезпечних рекомбінантних мікроорганізмів. Однак у наші дні ці побоювання практично зняті. По-друге, використання рекомбінантних штамів продуцентів передбачає розробку складних технологічних процесів по одержанню й виділенню цільових продуктів. На розробку технології одержання препаратів методом генетичної інженерії, доклінічне й клінічні випробування їх звичайно затрачається значно більше засобів, чому на одержання штаму. По-третє, при одержанні препаратів методом генетичної інженерії завжди виникає питання про ідентичність активної субстанції, вироблюваної рекомбінантним штамомдпродуцентом, природній речовині, тобто потрібне проведення дослідницьких робіт, спрямованих на доказ ідентичності, а також іноді рішення додаткових завдань по доданню продукту природного характеру.

Однак метод генетичної інженерії ставиться до числа найперспективніших при одержанні багатьох білкових біологічних речовин, що представляють цінність для медицини. В області створення біологічно активних речовин медичного призначення за допомогою методу генетичної інженерії дослідження тривають на наступному етапі – створюються препарати другого покоління, тобто аналоги природних речовин, що володіють більшою ефективністю дії. При визначенні доцільності й економічності методів генетичної інженерії для одержання медичних або інших препаратів у порівнянні із традиційними способами враховуються багато обставин, у першу чергу доступність цього методу, економічність його, якість одержуваного препарату, новизна, безпека проведення робіт і ін.

Метод генетичної інженерії є єдиним при одержанні препаратів, якщо природний мікроорганізм або тварини й рослинні клітини не культивуються в промислових умовах. Наприклад, збудник сифілісу або малярійний плазмодій практично не росте на штучних живильних. середовищах Тому для одержання діагностичних препаратів або вакцин прибігають до клонування або синтезу генів протективних антигенів, їх вбудовуванню в легко культивуємі бактерії. При вирощуванні цих рекомбінантних бактерійцреципієнтів одержують потрібні антигени, на основі яких створюють діагностичний препарат або вакцину. Таким чином, уже проводиться вакцина проти гепатиту В. Ген Hbs-антигену вірусу гепатиту вбудований у дріжджову клітину; при вирощуванні дріжджів утворюється Hbs-антиген, з якого готовлять вакцину.

Метод генетичної інженерії переважніше також у тому випадку, коли мікроорганізм високо патогенен і небезпечний при промисловім виробництві. Наприклад, для одержання з ВІЛ діагностичних препаратів і вакцин воліють не вирощувати вірус у більших кількостях, а необхідні антигени одержують методом генетичної інженерії. До теперішнього часу практично всі основні антигени ВІЛ (р24, gp41, gp!20 і ін.) отримані шляхом вирощування рекомбінантних штамів Е. coli або дріжджів, здатних продукувати ці антигени. На основі рекомбінантних білків уже створені діагностичні препарати для виявлення СНІДу.

Метод генетичної інженерії використовують у тому випадку, коли вихідна сировина для одержання препарату традиційним способом є дефіцитним або дорогим. Наприклад, лейкоцитарний аоінтерферон одержують із лейкоцитів донорської крові людину. З 1 л крові одержують 2-3 дози високо-концентрованого інтерферону. На курс лікування онкологічного хворого потрібні сотні доз препарату. Отже, масове виробництво й застосування лейкоцитарного інтерферону із крові нереально. Виробництво лейкоцитарного інтерферону методом генетичної інженерії значно економічніше й не вимагає дефіцитної сировини (крові). Його одержують шляхом вирощування рекомбінантних штамів бактерій (Е. coli, псевдомонад), здатних продукувати інтерферон у результаті встройки їм гена а-інтерферону. З 1 л культури рекомбінантних бактерій одержують 100-150 доз лейкоцитарного інтерферону з активністю 106 ME.

Одержання природного інсуліну – гормону для лікування діабету, засноване на витягу його з підшлункових залоз великої рогатої худоби й свиней, стримується дефіцитом сировини. Крім того, гормон має тваринне походження. Розроблений генетичною інженерією метод одержання людського інсуліну шляхом вирощування рекомбінантного штаму Е. coli розв'язав проблему забезпечення хворих цим життєво важливим препаратом. Така ж ситуація спостерігається й відносно гормону росту людину, одержуваного з гіпофіза померлих людей. Цього гормону не вистачало для лікування карликовости, найшвидшого загоєння ран і т.д. Генетична інженерія розв'язала цю проблему: досить 1000 л культури рекомбінантного штаму Е. coli, щоб одержати кількість гормону, достатнє для лікування карликовості, наприклад, у такій великій країні, як США.Більшу групу імуноцитокінів ендогенного походженн, що відіграють більшу роль у регуляції імунітету, кооперації імунокомпетентних клітин і у зв'язку із цим використовуваних для лікувальних і профілактичних цілей при імунодефіцитах, пухлинах, порушеннях роботи імунної системи, одержують головним чином методом генетичної інженерії, оскільки цей метод ефективніше традиційного. До иммуноцитокинам відносять інтерлейкіни (нараховують 18 різновидів: МУЛ-1, МУЛ-2... МУЛ-18), міелопептиди, фактори росту, гормони вилочкової залози. Усі вони є пептидами, вироблюваними імунокомпетентними клітинами, і мають біологічну дію, впливають на проліферацію, диференціювання або фізіологічну активність імунокомпетентних і інших. Імуноцитокіни одержують шляхом культивування клітин (лімфоцитів, макрофагів і ін.) на штучних живильних. середовищах Однак процес цей складний, продукція імуноцитокінів незначна й не має практичного значення. Тому для одержання імуноцитокінів застосовують метод генетичної інженерії. Уже створені рекомбінантні штами Е. coli і інші штами, які продукують інтерлейкіни (МУЛ-1, 2, 6 і ін.), фактор некрозу пухлин, фактор росту фібробластів і ін. Це значно прискорило процес впровадження імуноцитокінів у практику.

Метод генетичної інженерії використовується для одержання принципово нових продуктів і препаратів, що не існують у природі. Наприклад, тільки за допомогою генетичної інженерії можна одержати рекомбінантні полівалентні живі вакцини, що несуть антигени декількох мікроорганізмів. Отриманий рекомбінантний штам вірусу віспяної вакцини, який продукує Hbs-антиген вірусу гепатиту В, сказу, кліщового енцефаліту. Такі живі вакцини називають векторними. Метод генетичної інженерії дозволяє також замінити багато методів, засновані на одержанні продуктів in vivo, на способи одержання цих продуктів in vitro. До останнього часу діагностичні, лікувальні й профілактичні сироватки одержували із крові імунізованих коней або вакцинованих людейодонорів. У цей час цей дорогою й непростий спосіб витісняється гібридомної технікою одержання антитіл. Ця техніка заснована на одержанні клітинигібридом шляхом злиття В-лімфоцитів, узятих від імунізованих тварин і мієломних (ракових) клітин. гібридна клітина, Що утворюється (гібридома) має здатність мієломної клітини швидко розмножуватися на штучних живильних і середовищах продукувати при цьому антитіла ( так само, як В-лімфоцит) до антигену, використаного для імунізації.

Гибридоми, які продукують антитіла, можуть вирощуватися в більших масштабах у культиваторах або спеціальних апаратах. Оскільки, що утворюються гібридомою антитіла «відбулися» від однієї родоначальної клітини (В-лімфоцита), те вони називаються моноклональными антитілами. Моноклональні антитіла широко використовуються для створення діагностичних препаратів, а також у деяких випадках застосовуються з лікувальною метою (в онкології).

Багато фармакологічних засобів дотепер одержують шляхом переробки лікарських трав. Для цього необхідно організувати збір цих трав або вирощувати їх на плантації. Біотехнологія й генетична інженерія дозволяють одержувати ці ж природні фармакологічні речовини шляхом вирощування в промислових умовах культур клітин лікарських рослин. У цей час налагоджений випуск таким способом десятків лікарських засобів, серед них женьшень, строфантин і ін.