Эксπир
Регистрация / Вход

Создание научных основ технологии получения биополимеров, низкомолекулярных липидов, в том числе полиненасыщенных жирных кислот, с углеродным скелетом из изотопа 13С

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.512.11.2071
Организация
ЛИН СО РАН
Руководитель работ
Грачев Михаил Александрович
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
2,75 млн
Внебюджетные средства
0,25 млн

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Технологии биоинженерии». Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Этапы проекта

1
27.02.2007 - 10.07.2007
Получены первые предварительные данные о культивировании в лабораторных условиях клеток диатомовых водорослей Synedra acus. Показано, что при культивировании пресноводной диатомеи S. acus на среде, обогащенной 13С бикарбонатом в качестве источника углерода, не требуется адаптации культуры к среде, содержащей изотоп. О включении 13С метки в структуру соединений, синтезируемых клетками S. Acus, свидетельствуют результаты анализа жирных кислот, выделенных из биомассы. По данным метода хроматомасс-спектрометрии суммарное замещение углерода на его изотоп 13С составляет 28 %.
Согласно результатам патентного поиска патентов о культивировании диатомовых водорослей, в том числе S. acus, с целью выделения из полученной биомассы сложных органических веществ с углеродным скелетом, меченным стабильным изотопом 13С, не найдено, имеются только научные публикации.
По данным расчета ориентировочной экономической эффективности процесс культивирования биомассы S. acus, меченной изотопом 13С, отличается значительными совокупными затратами, в которых стоимость изотопа 13С (13С бикарбоната натрия) достигает 85 %. Указанные затраты на получение биомассы не могут быть компенсированы увеличением объемов или количеством фотобиореактров, так как совокупные затраты увеличивается гораздо большими темпами, чем прирост чистого дохода. В случае выделения индивидуальных 13С-биомолекул экономический эффект может достигать значительных величин 350-1000 тыс. руб. в год, например, при условии генерации биомассы в количествах от 5 до 10 г в неделю, из которой затем будет выделено до 40-50 мг меченных жирных органических кислот.
Развернуть
2
11.07.2007 - 31.10.2007
Изготовлен макет замкнутой системы для продолжительного культивирования клеток S. acus на среде с 13С бикарбонатом, которая обеспечивала удалению из среды фотосинтетического кислорода и в то же время препятствовала удалению 13СО2 и проникновению в нее атмосферного углекислого газа при накоплении биомассы со средней скоростью 0.5 г/сутки.
Наработаны опытные партии биомассы Synedra acus. Оценен уровень обогащения изотопом 13С для четырех классов соединений, входящих в химический состав биомассы S. acus: жирных кислот, стеринов, аминокислот и полисахаридов, разработаны методики их выделения.
Найдено, что степень обогащения изотопом 13С жирных кислот зависит от числа атомов углерода и числа двойных связей в алкильного радикале. С увеличением числа атомов углерода в углеродной цепи - от 14 до 18, уровень обогащения уменьшается до трех раз и не превышает 20 %, но при наличии в структуре трех двойных связей и при сохранении в цепи 18 атомов углерода изотопное обогащение достигает 70 %. По данным анализа смеси ФТГ-производных обогащение изотопом 13С аминокислот, выделенных из биомассы S. acus, оценено уровнем от 50 до 60 %. Во фракции свободных стеринов, входящей в состав биомассы S. acus, в качестве основного компонента идентифицирован метиленхолестерин, характеризующийся включением до 20 атомов изотопа 13С в структуру и степенью изотопного обогащения равной 40 %. Согласно данным 13С ЯМР спектроскопии структура метиленхолестерина характеризуется компактным включением изотопной метки, а случае полисахаридов, хризоламинарана – замещением на изотоп 13С всех атомов углерода в остатках D-глюкопиранозы.
Найдено, при культивировании в лабораторных условиях клеток пресноводных диатомовых водорослей Synedra acus на среде, обогащенной 13С бикарбонатом в качестве единственного источника углерода, не требуется адаптации культуры к изотопсодержащей среде, влияние изотопного эффекта на рост клеток не прослеживается на составе общих липидов. Доминирующее содержание незаменимой эйкозапентаеновой кислоты в пуле жирных кислот (до 30 %) сохраняется. Для ее препаративного выделения в виде метилового эфира предложена методика с применением высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.2 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела по технологиям в области наук о жизни
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИФМ УрО РАН
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Технологии биоинженерии» (мероприятие 1.2 Программы)
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
49
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Геномные и посттеномные технологии создания лекарственных средств» (мероприятие 1.2 Программы)
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
43
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
92 млн
Количество заявок
241