Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Штаммы базидиальных грибов юга Западной Сибири - перспективные продуценты биологически активных препаратов

ВАК РФ 03.01.06, Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

Автореферат диссертации по теме "Штаммы базидиальных грибов юга Западной Сибири - перспективные продуценты биологически активных препаратов"

На правах рукописи

КОСОГОВА Татьяна Алексеевна

ШТАММЫ БАЗИДИАЛЬНЫХ ГРИБОВ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ - ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРОДУЦЕНТЫ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПРЕПАРАТОВ

03.01.06 — биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 8 ИЮЛ 2013

005531614 Кольцово -2013

005531614

Работа выполнена в Федеральном бюджетном учреждении науки «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии Вектор»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Теплякова Тамара Владимировна

Официальные оппоненты:

Аликин Юрий Серафимович, доктор биологических наук, Институт медицинской биотехнологии ФБУН Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор», старший научный сотрудник лаборатории нуклеиновых кислот и рекомбинантных белков

Новикова Татьяна Ивановна, доктор биологических наук, Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, заведующая лабораторией биотехнологии

Ведущая организация

Иркутский государственный университет, НИИ Биологии при ИГУ

Защита состоится «06» сентября 2013 г. в 11-00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.020.01 при ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии Вектор» по адресу: 630559, р.п. Кольцово, Новосибирского района Новосибирской области, тел. (383)336-74-28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор»

Автореферат разослан « "7-У» 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

Г.П. Трошкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

Во всем мире возрастает интерес к разработке лекарственных препаратов на основе природных соединений. В медицине становятся приоритетными направления по изучению природных источников лекарственных препаратов (Борщевская М.И., Васильева С.М., 1999; Толстикова Т.Г. и др., 2010).

Одними из перспективных источников получения лекарственных препаратов являются высшие грибы. Класс Agaricomycetes из отдела Basidiomycota (базидиальные грибы) включает свыше 15 тыс. видов, более 100 видов используются в традиционной медицине Китая, Кореи, Японии и других странах, в том числе и в России (Белова Н.В., 2004). В Японии из плодовых тел дикорастущих и культивируемых грибов выпускают препараты, содержащие полисахариды и их комплексы с белками, которые широко используются при лечении онкологических заболеваний. Наиболее известные из них: лентинан (из шиитаке Lentinula edodes (Berk.) Pegler, полисахаридпептид (PSP) и полисахарид Крестин (PSK) (из траметеса разноцветного Trametes versicolor (L.) Lloyd), ганодеран (из трутовика лакированного (рейши) Ganoderma lucidum (Curtis) Р. Karst.), плевран (из вешенки устричной (обыкновенной) Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm.), грифолан (из грифолы курчавой Grifóla frondosa (Dicks.) Gray) (Wasser S.P., 2002; Moradali M. et al., 2007). Известны и другие соединения грибов, определяющие их фармакологический потенциал.

В России широко используется гриб чага ¡nonotus obliquus (Ach. ex Pers.) Pilát, включенный в 1959 г в Фармакопею СССР и препараты на его основе «Бефунгин», «Чаги настой», а также новые препараты на его основе «Чаговит» и «Чагалюкс» (Шашкина М.Я. и др., 2008). Грибы помогают преодолеть негативное последствие химиотерапии рака, снижают содержание сахара и холестерина в крови, оказывают общий иммуномодулирующий эффект, восстанавливают гормональный баланс, улучшают состояние нервной системы.

Известны противовирусные свойства грибов. Многие исследователи отмечают связь противоопухолевой и противовирусной активностей экстрактов и соединений из грибов. Так, полисахарид лентинан из Lentinula edodes, который был открыт как противоопухолевый препарат, проявляет антивирусную активность в отношении вирусов везикулярного стоматита, энцефалита, вируса Абельсона, аденовируса 12 типа, вируса гриппа типа А, вируса иммунодефицита человека (Tochikura S., 1988). У известных противоопухолевых полисахаридов PSK и PSP, выделенных из Trametes versicolor, in vitro обнаружены противовирусные свойства в отношении ВИЧ и цитомегаловируса (Collins R. A., Ng Т. В., 1997; М. Moradali et al., 2007).

Поиск и выделение новых видов и штаммов лекарственных грибов из природных местообитаний в культуру открывает перспективы пополнения коллекций активными продуцентами для развития медицинской биотехнологии и разработки новых фармакологических препаратов против заболеваний, в том числе и вызываемых патогенными вирусами.

Юг Западной Сибири (Новосибирская область, Томская область, Алтайский край, Горный Алтай) представляет собой уникальный регион России с высокой концентрацией биоразнообразия и природных ресурсов. Лесные экосистемы на юге Западной Сибири богаты грибами, в том числе и лекарственными видами (Горбунова И.А. и др., 2005). Это позволяет заниматься поиском перспективных штаммов грибов для изучения и разработки новых биологически активных препаратов.

Выделение базидиальных грибов в культуру и сохранение их в коллекции имеют большое значение также в связи с Международной Конвенцией о сохранении биологического разнообразия.

Цель и задачи исследования

Цель исследования — выделение в культуру штаммов базидиальных грибов, произрастающих на юге Западной Сибири, перспективных для разработки биологически активных препаратов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1. Отбор базидиальных грибов из природных местообитаний юга Западной Сибири, выделение в чистую культуру и изучение их морфолого-культуральных и микроморфологических особенностей.

2. Подбор условий культивирования для кандидатных штаммов базидиальных грибов с целью получения биомассы мицелия.

3. Получение водных экстрактов, полисахаридных фракций и меланина из плодовых тел и культивируемого мицелия грибов и оценка их противовирусной активности в отношении ряда вирусов, патогенных для человека.

4. Характеризация перспективных штаммов базидиальных грибов для разработки противовирусных препаратов.

Научная новизна и практическая значимость работы

Впервые выделены в чистую культуру 82 штамма 44 видов базидиальных грибов, произрастающих на юге Западной Сибири.

Изучены микроморфологические особенности базидиальных грибов в культуре, разработаны методики контроля и очистки культур базидиомицетов от микофильных грибов.

Впервые проведен скрининг водных экстрактов, суммарных полисахаридов и меланина на противовирусную активность в отношении ряда вирусов, патогенных для человека. Выявлены штаммы грибов, проявляющие противовирусную активность в клеточных культурах в отношении вирусов: простого герпеса 2 типа, лихорадки Западного Нила, гриппа, иммунодефицита человека 1 типа, осповакцины, натуральной оспы, оспы обезьян.

Представлены характеристики 10 кандидатных штаммов базидиальных грибов, депонированных в Коллекции бактерий, бактериофагов и грибов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», с указанием их места выделения, систематического положения, лекарственных свойств, культурально-морфологических особенностей, противовирусной активности.

Положения, выносимые на защиту

Выделены в чистую культуру 82 штамма 44 видов базидиальных грибов, произрастающих на юге Западной Сибири.

В колониях 24-х видов грибов, выделенных в культуру, обнаружены микофильные грибы, контроль на наличие которых гарантирует выделение целевых видов.

Определены 10 кандидатных штаммов базидиомицетов - продуцентов биологически активных препаратов в отношении вирусов: гриппа (ВГ), иммунодефицита человека 1 типа (ВИЧ-1), простого герпеса 2 типа (ВПГ-2), лихорадки Западного Нила (BJI3H), осповакцины (ВОВ), натуральной оспы (ВНО), оспы обезьян (BOO).

Трутовик скошенный (чага) Inonotus obliquus Т-9 имеет широкий спектр противовирусной активности. Меланин, полученный из природного сырья и из культивированного мицелия чаги, обладает при низкой токсичности вируснейтрализующей способностью в отношении ВИЧ-1, ВПГ-2, ВГ, ВОВ, BOO.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на 6 международных и 6 российских научных конференциях: Пятый съезд Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова (Москва, 2008); Всероссийская научно-практическая конференция «Макромицеты бореальной зоны» (Красноярск,

2009); Научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов Роспотребнадзора «Биологическая безопасность в современном мире» (Оболенск, 2009); Четвертая Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2009); VII Международная научно-практическая конференция «Пища. Экология. Качество» (Краснообск,

2010); IX Международная научно-практическая конференция «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2010); XII Международная научно-практическая конференция «Наука и современность - 2011» (Новосибирск, 2011); 6-я Международная конференция по лекарственным грибам. The 6th International Medicinal Mushroom Conference (Zagreb, Croatia,

2011); Международная конференция «Биология - наука XXI века» (Москва,

2012); Международная конференция «Фундаментальные и прикладные исследования. Образование, экономика и право» (Италия (Рим, Флоренция), 2012); Третий Съезд микологов России (Москва, 2012); VIII Международная конференция «Проблемы лесной фитопатологии и микологии» (Ульяновск, 2012).

По материалам диссертации опубликованы 8 статей в журналах списка, рекомендованного ВАК, получено 4 патента на изобретения.

Объём и структура диссертации

Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков, 16 таблиц, 4 приложения (на 26 страницах). Состоит из введения, обзора литературы, главы «Материалы и методы», 3-х глав собственных исследований, выводов, списка литературы и приложений. Список

цитированной литературы включает в себя 200 источников, из них иностранных — 81.

Вклад автора в диссертационную работу

Автор принимал личное участие на всех этапах исследований: отборе базидиальных грибов в природе, выделении их в культуру, идентификации, очистке от микромицетов-контаминантов и микофильных грибов, поддержании культур в коллекции. При участии автора проводилось планирование экспериментов, получение на питательных средах биомассы и плодовых тел грибов, приготовление образцов из биомассы грибов (экстрактов, суммарных полисахаридов, меланина) для оценки их на противовирусную активность, анализ результатов скрининга, математическая обработка результатов, фотографирование объектов исследования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 Литературный обзор

Представлены литературные данные по лекарственным свойствам грибов, их применению в народной и официальной медицине. Приведены сведения по основным биологически активным веществам (полисахаридам, белкам, меланину), определяющим противоопухолевый и противовирусный эффект грибов. Отмечены результаты исследований российских и зарубежных ученых по разработке лекарственных препаратов на основе базидиальных грибов.

Исследования (рисунок 1).

Глава 2 Материалы и методы проводили в соответствии со

отбор плодовых

тел базидиальных грибов

изучение культура.гсьно-морфологических характеристик, оценка технологических характеристик

і по.гг

ш -

г*- полисах меланін

э.туче ние водных экстрактов, ! полисахаридных фракций, меланина из плодовых тел

по-1учение водных экстрактов, полисаха ридных фракций, меланина из биомассы мицелия

получение биомассы культур грибов на питательных средах

следующей схемой

определение противовирусной активности в отношении вирусов:

- простого герпеса 2 типа

- лихорадки западного нила

- иммунодефицита человека 1 типа

- гриппа

-осповакцины

- натуральной оспы

- оспы обезьян

выявление микофильных грибов в культурах б азидио мицето в и очистка от них

характеризация кандидатных штаммов для разработки противовирусных препаратов

разработка стандартной операционной процедуры по контролю культур базидиальных грибов на наличие микро мицето в

депонирование штаммов в коллекции фбун гнц вб вектор

Рисунок 1 — Схема исследований

Отбор плодовых гел базидиальных грибов проводили из природных местообитаний Новосибирской области, Алтайского края в 2008-2010 гг. в различных равнинных и горных экосистемах. Идентификация видов проводилась по справочникам и определителям грибов (Шварцман С.Р., 1964; Шварцман С.Р., Филимонова Н.М., 1970; Бондарцев A.C., 1953; СамгинаД.И., 1981; Miller O.K., Miller H.H., 1988; Змитрович И.В. и др., 2004).

Выделение базидиальных грибов в чистую культуру проводилось из тканей свежесобранных грибов. Для исключения контаминации и выявления микофильных грибов в культурах базидиомицетов мицелий микроскопировали при разных увеличениях (><400, хЮОО) на временных препаратах, изготовленных методом «раздавленной капли». Проводили очистку культур от микофилов пересевом молодого мицелия гриба с края колонии.

Для подтверждения идентичности выделенных ввдов грибов получали плодовые тела на питательных средах и субстратах, регулируя параметры влажности, температуры и освещенности.

Хранение выделенных штаммов осуществляли на скошенной агаризованной питательной среде в пробирках при температуре 4±2 °С. Пересев культур проводили 1 раз в год на агаризованный овсяной отвар. Научная коллекция штаммов хранится в лаборатории микологии, депонированные штаммы - в Коллекции бактерий, бактериофагов и грибов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», р.п. Кольцово, Новосибирская область.

Определение параметров роста и ростового коэффициента штаммов грибов проводили согласно методике, описанной Бухало A.C. (1988). Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Excel 1998 (MS Office 2000, США).

Биомассу грибов получали путем поверхностного и глубинного культивирования на жидких питательных средах. В качестве основных питательных сред для роста культур использовали: отвар на основе овса (ОО) (Бухало A.C., 1988); отвар на основе овса агаризованный (ООА) и глюкозо-пептонную среду (ГПС) (Семенов С.М., 1990) в нашей модификации; питательные среды на основе свекловичной мелассы и кукурузного экстракта (МК) (Горшина Е.С. и др., 2003; Соломко Э.Ф. и др., 1988; Теплякова Т.В., 1992).

Подготовку водных экстрактов из плодовых тел проводили следующим образом. Плодовые тела измельчали с помощью мельницы IKA® WERKE MF-10 (размер частиц до 1 мм), суспендировали в дистиллированной воде в соотношении 1:20, выдерживали на кипящей водяной бане в течение 20 минут. Наросты (склероции) чаги измельчали, суспендировали в дистиллированной воде в соотношениях 1:20, прогревали на кипящей водяной бане (20 мин), или проводили экстракцию при 50 °С в течение 12, 24, 48 и 72 часов.

При подготовке водных экстрактов из культивированного мицелия биомассу отделяли от питательной среды с помощью капронового фильтра, измельчали с помощью гомогенизатора в дистиллированной воде, в соотношении 1:5 по сырой массе (Бабицкая В.Г. и др., 2003). Разрушали клеточные стенки грибов с помощью ультразвука, от осадка избавлялись

центрифугированием. В полученных экстрактах определяли содержание сухих веществ (ГОСТ 24027.2-80, 1999). Экстракты хранили в морозильной камере при температуре минус 30±2 °С.

Для выделения суммарных полисахаридов измельченную с помощью гомогенизатора биомассу гриба в воде (объемное соотношение — сырая биомасса : диет, вода - 1:5) прогревали на кипящей водяной бане в течение 12 часов. Выделившиеся в раствор полисахариды осаждали с помощью 96 % этилового спирта (соотношение водный экстракт : этиловый спирт - 1:1) в течение 18 часов при температуре 6±2 °С, отделяли центрифугированием в течение 20 мин, высушивали (Бабицкая В.Г. и др., 2003).

Выделение меланина из природной и культивируемой чаги проводили методом щелочного гидролиза (Сушинская Н.В. и др., 2005). Водорастворимую форму получали растворением полученного пигмента в 10 % растворе аммиака с последующим выпариванием остаточного аммиака и воды. Полученные пигменты идентифицировали при помощи качественной реакции с КМп04, Н202, FeCl3 (Кукулянская Т.А. и др., 2002). Поглощение УФ и видимого света водными растворами пигмента регистрировали на спектрофотометре.

Тестирование образцов из базидиальных грибов на противовирусную активность осуществляли в вирусологических подразделениях ФБУН ГНЦ ВБ Вектор с соблюдением необходимых требований в соответствии с методиками, изложенными в Руководстве по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ и др. документах (Государственная фармакопея СССР, 1999; Руководство... под ред. Хабриева Р.У., 2005).

Оценку образцов из грибов в отношении вируса простого герпеса 2 типа и лихорадки Западного Нила проводили на культуре клеток Vero. В работе были использованы: штамм MS вируса простого герпеса 2 типа (получен из Американской коллекции типовых культур (АТСС)) и штамм Egypt 101 BJI3H (получен из Государственной коллекции вирусных штаммов ГУ НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского РАМН (Москва, Россия)).

Работу с вирусами гриппа проводили на культуре клеток MDCK, используя штаммы вируса гриппа птиц A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1) и гриппа человека A/Aichi/2/68 (H3N2) из коллекции ФБУН ГНЦ ВБ Вектор.

Исследование противовирусной активности образцов в отношении ВИЧ-1 проводили на клетках МТ-4. Для эксперимента использовали вирус иммунодефицита человека 1 типа (штамм ГКВ 4046 из коллекции ФБУН ГНЦ ВБ Вектор).

Исследования по противовирусной активности образцов из грибов в отношении ортопоксвирусов проводили на культуре клеток Vero. В экспериментах использованы вирус осповакцины (штамм JI-ИВП), вирус натуральной оспы (штамм Индия-За) и вирус оспы обезьян (штамм V79-1-005) из коллекции ФБУН ГНЦ ВБ Вектор.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава 3 Базидиальные грибы, выделенные в культуру из природных местообитаний юга Западной Сибири

С 2008 по 2010 г.г. научная коллекция лаборатории микологии в результате работы по выделению базидиальных грибов в культуру была пополнена и составила 82 штамма 44 видов грибов, произрастающих на юге Западной Сибири (таблица 1). Выделенные грибы относятся к классу А§апсотусе1е5 отдела Ва5(с1ютусо1а.

Таблица 1 - Список базидиальных грибов, выделенных в культуру

Виды грибов Количество штаммов Виды грибов Количество штаммов

Asterophora lycoperdoides (Bull.) Ditmar Астерофора звездчато-споровая 1 Lycoperdon perlatum Pers. Дождевик шиповатый, жемчужный і

Battarreaphalloides (Dicks.) Pers. Баттареа веселковидная 1 Lycoperdon utriforme Bull. Головач мешковидный і

Calvatia ¡Hacina (Mont. & Berk.) Herrn. Головач сиреневатый 1 Neolentinus lepideus (Fr.) Redhead & Ginns Пилолистник чешуйчатый і

Cerrena unicolor (Bull.) Murrill Церрена многоцветная 1 Panellus stipticus (Bull.) P. Karst. Панеллюс вяжущий 2

Chlorophyllum agaricoides (Czern. ) Vellinga Хлорофиллум агарикоидный 1 Phallus impudicus L. Веселка обыкновенная 1

Clitocybe nebularis (Batsch) P. Kumm. Говорушка серая, дымчатая 1 Phellinus igniarius (L.) Quel. Трутовик ложный, дубовый 1

Coprinus comatus (O.F. Müll.) Pers. Навозник белый, лохматый 2 Phellinus tremulae (Bondartsev) Bondartsev & P. N. Borisov Трутовик осиновый 1

Cyathus olla (Batsch) Pers. Бокальчик Олла 1 Piptoporus betulinus (Bull.) P. Karst. Трутовик березовый 3

Daedaleopsis con/ragosa (Bolton) J. Schröt. Дедалеопсис шершавый 2 Pleurotus calyptratus (Lindblad ex Fr.) Sacc. Вешенка покрытая 2

Fames fomentarius (L.) Fr. Трутовик настоящий, обыкновенный 2 Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm. Вешенка устричная, обыкновенная 10

Fomitopsis officinalis (Vill.) Bondartsev & Singer Трутовик лиственничный 1 Pleurotuspulmonarius (Fr.) Quel. Вешенка легочная 2

Fomitopsis pinícola (Sw.) P. Karst. Трутовик окаймленный 5 Polyporus tuberaster (Jacq. ex Pers.) Fr. Полипорус клубненосный 2

Ganoderma applanatum (Pers.) Pat. Трутовик плоский 5 Royoporus badius (Pers.) А. B. De Трутовик каштановый 1

Hericium cirrhatum (Pers.) Nikol. Ежовик кудрявый I Stropharia aeruginosa (Curtis) Quel. Строфария сине-зеленая 1

Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. Корневая губка 1 Trametes gibbosa (Pers.) Fr. Трутовик горбатый 3

Inonoíus obliquus (Ach. ex Pers.) Pilât Трутовик скошенный, чага 3 Trametes hirsuta (Wulfen) Lloyd Траметес жестковолосистый 1

Ischnoderma benzoinum (Wahlenb.) P. Karst. Ишнодерма смолистая 1 Trametes ochracea (Pers.) Gilb. & Ryvarden Траметес охряный 1

Lentinus cyathiformis (Schaeff.) Bres. Пилолистник бокаловидный Trametes suaveolens (L.) Fr. Траметес пахучий 1

Продолжение таблицы 1

Виды грибов Количество штаммов Виды грибов Количество штаммов

Lentinus tigrinus (Bull.) Fr. Пилолистник тигровый 1 Trametes trogii Berk. Траметес Трога 1

Lenzites betulina (L.) Fr. Ленцитес березовый 1 Trametes versicolor (L.) Lloyd Траметес разноцветный 7

Lycoperdon umbrinum Pers. Дождевик умбровый 2 Trichaptum biforme (Fr.) Ryvarden Трихаптум двоякий 1

Laetiporus sulphureus (Bull.) Murrill Трутовик серно-желтый 2 Trametes pubescens (Schumach.) Pilát Траметес опушенный 1

Выделение в культуру базидиальных грибов, произрастающих в данном регионе, проведено впервые. Большинство выделенных нами видов используется в народной медицине, а некоторые из них употребляются человеком как съедобные. В основном это грибы, имеющие мягкие плодовые тела. К ним относятся Pleurotus ostreatus (вешенка обыкновенная или устричная), Pleurotus pulmonarius (вешенка легочная), Coprinus comatus (навозник белый или лохматый), Morchella elata (сморчок высокий), Laetiporus sulphureus (трутовик серно-желтый), Flammulina velutipes (опенок зимний), Lentinula edodes (шиитаке), Lycoperdon perlatum (дождевик шиповатый), Lycoperdon utriforme (дождевик мешковидный), Grifola frondosa (грифола курчавая), Lentinus tigrinus(mu\oimcnmv. тигровый), Lycoperdon umbrinum (дождевик умбровый). Phallus impudicus (веселка обыкновенная), Piptoporus betulinus (трутовик березовый), Sparassis crispa (спарассис курчавый). Лекарственные грибы с твердыми плодовыми телами: Fomitopsis officinalis (лиственничная губка, трутовик лиственничный), Ganoderma applanatum (трутовик плоский), Fomes fomentarius (трутовик обыкновенный), Trametes versicolor (траметес разноцветный).

Одним из признаков для идентификации базидиальных грибов послужила способность к формированию на гифах пряжек (рисунок 2). У видов, не имеющих таких образований, изучали строение разных типов гиф. Так, для чаги в культуре характерными образованиями были коричневые щетинковидные гифы, формирующиеся из вегетативных гиф (рисунок 3).

... - . . -iYx

Рисунок 2 - Пряжка на гифе Ganoderma Рисунок 3 - Щетинковидные гифы Inonotus

applanatum М-8, xlOOO obliquus Т-9. х400

Подтверждение идентичности выделенных в культуру видов осуществляли изучением микроморфологических особенностей мицелия и получением стадии телеоморфы (плодовых тел) в культуре (рисунки 4-6).

Рисунок 4 — Гифы Pleurotus pulmonarius К-96 с пряжками (показаны стрелками), хЮОО

Рисунок 5 - Плодовые тела P. pulmonarius К-96, полученные на березовых опилках

Рисунок 6 - Колония Flammulina velutipes PSt с плодовыми телами в чашке Петри

Во время работы с культурами нашей коллекции зачатки плодовых тел удалось получить у Cerrena unicolor, Daedaleopsis confragosa, Datronia mollis, Dichomitas campestris, Fomes fomentarius, Hericium cirrhatum, Lenzites betulina, Piptoporus betulinus, Pleurotus ostreatus, P. calyptratus, P. pulmonarius, P. eryngii, Trametes gibbosa, T. pubescens, T. versicolor, Volvariella volvacea.

При создании необходимого температурного режима зимний опенок Flammulina velutipes формировал плодовые тела на агаризованных средах в пробирках, в чашках Петри. Вешенки Pleurotus ostreatus и P. pulmonarius образовывали развитые плодовые тела на опилках и лузге подсолнечника.

При выделении базидиальных грибов в чистую культуру особое внимание уделяли наличию в колониях грибов-микромицетов, которые могли быть не только контаминантами, но и микофилами. Постоянный контроль состояния колоний и мицелия позволили обнаружить у двадцати четырех видов грибов микофильные грибы. Из микофильных грибов, имеющих спороношение, отмечены грибы из родов Fusarium, Trichoderma, Pénicillium. Но чаще встречался гриб с тонкими гифами, на протяжении которых имелись утолщения, которые, по-видимому, играют роль в осуществлении контакта с гифами гриба-хозяина. Присутствие микофильных грибов в культурах сопровождается появлением участков пустых гиф гриба-хозяина.

С целью предотвращения использования ложных продуцентов и грибов-микофилов, была разработана стандартная операционная процедура (СОП 2013-01-13) «Контроль культур базидиальных грибов на наличие микофилов на разных этапах (хранение, посев, выращивание биомассы)».

Глава 4 Перспективные штаммы базидиальных грибов с противовирусной активностью

Всего на противовирусную активность протестировано 447 образцов из базидиальных грибов. На основе первичного скрининга образцов были определены 10 кандидатных штаммов базидиомицетов, образцы из которых показали противовирусный эффект в отношении 3-х и более вирусов и могут являться основой для изучения и разработки противовирусных препаратов (таблица 2). В отношении депонированных штаммов в диссертации приведены полные данные по противовирусной активности.

Самый широкий спектр противовирусной активности проявил гриб чага Inonotus obliquus, водные экстракты из склероция подавляли размножение всех исследованных вирусов в культурах клеток. В отношении ВПГ-2 ингибирующая концентрация водного экстракта по сухому веществу из склероция составила ICSo=0,012±0,004 мг/мл; в отношении BJ13H -1С5о=0,37±0,12 мг/мл; в отношении ВИЧ-1 - 1С50=0,00012±0,00005 мг/мл; в отношении ортопоксвирусов (ВНО и BOO) 0,26±0,08 и 0,03±0,01 мг/мл соответственно (рисунок 7). В отношении ВОВ проявил активность меланин из чаги (1С5о=0,125±0,038 мг/мл). В отношении вируса гриппа (H5N1) водные экстракты из склероция чаги в концентрации 0,05±0,016 мг/мл подавляли 4,7±1,2 lg вируса (титр вируса гриппа субтипа H5N1 в контроле составил 7,80±1,00 lg).

1

| 0,1

\ 0,01 о ю

У 0,001 0,0001 -I-

0,37

ВПГ-2 ВЛЗН ВИЧ-1

Вирусы

0,26

........Т........ 0,03

0,012 т

0,00012

ВНО

BOO

Рисунок 7 - Противовирусная активность водных экстрактов из склероция гриба чаги ¡попоил оЪНцит

Экстракт из культивированного гриба \nonotus оЬИдит Т-9 показал меньшие результаты по отношению к ВГ. При концентрации 0,13±0,03 мг/мл индекс нейтрализации вируса гриппа составил 2,43±0,92 ^ для Н5Ш и всего 0,75±0,49 ^ для НЗЫ2 (при титре вируса гриппа Н51М1 в контроле -7,80±1,00^; НЗШ - 7,50±0,50 Мицелий и полисахариды из глубинной культуры были активны в отношении ВПГ-2 с 1С50=0,3±0,1 и 0,12±0,04 мг/мл соответственно.

Таблица 2 - Депонированные штаммы базидиальных грибов, проявившие противовирусную активность

№ п/п Наименование видов, штаммов грибов ВПГ-2 BJ13H ВИЧ-1 Вирусы гриппа Ортопоксвирусы

(H5N1) (H3N2) ВНО BOB BOO

1. Daedaleopsis confragosa K-l 16 • • • •

2. Fomes fomentarius Кр-112 • • •

3. Fomitopsis officinalis CA-8 • • • •

4. Ganoderma applanatum M-8 • • • •

5. Inonotus obliquus T-9 • • • • • • • •

6. Laetiporus sulphureus 0-9 • • • •

7. Phallus impudicus K-917 • • •

8. Pleurotus ostreatus БШ-08 • • • •

9. Pleurotus pulmonarius K-96 • • • • •

10. Trametes versicolor K-817 • • • • •

Примечания

• - отмечена эффективность;

пустая ячейка - исследования не проводились.

Из других видов грибов заслуживают внимания: траметес разноцветный Т. versicolor К-817, образцы из которого проявили активность в отношении 5 вирусов (ВИЧ-1, ВПГ-2, BJI3H, ВГ (H5N1, H3N2); образцы из вешенки легочной P. pulmonarius К-96 подавляли репликацию этих же вирусов; трутовик плоский G. applanatum М-8 проявил активность в отношении 4 вирусов (ВИЧ-1, ВПГ-2, ВНО, ВГ (H5N1); трутовик серно-желтый L. sulphureus 0-9 был активен в отношении 4 вирусов (ВПГ-2, BJI3H, ВГ (H5N1, H3N2); вешенка устричная P. ostreatus БШ-08-01 - в отношении 4 вирусов (ВИЧ-1, ВПГ-2, ВЛЗН, ВГ (H5N1); веселка обыкновенная P. impudicus К-917 - в отношении 3 вирусов (ВПГ-2, ВЛЗН, ВГ (H5N1, H3N2).

В отношении некоторых вирусов исследования проведены впервые. К приоритетным можно отнести исследования, выполненные на ортопоксвирусах, в частности, на вирусе натуральной оспы. Дальнейшие исследования химических метаболитов из грибов (F. officinalis, I. obliquus), подавляющих репликацию ВНО, могут обнаружить соединения с разными механизмами действия, что является актуальным для разработки лечебных препаратов против натуральной оспы.

Больше всего протестировано образцов в отношении вируса гриппа (161 образец). Данные по оценке противогриппозной эффективности водных экстрактов из плодовых тел и биомассы мицелия, полученной путем культивирования грибов на питательной среде, свидетельствуют о возможности разработки лекарственных препаратов на основе грибов с помощью биотехнологии.

Образцы из плодового тела и культивированного мицелия трутовика обыкновенного Fomes famentarius Кр-112 в клеточной культуре MDCK в отношении вируса гриппа субтипа H3N2 проявили сходную эффективность (IN=2,90±0,55 lg и IN=2,75±0,35 lg, соответственно). Аналогичные результаты были получены при испытании гриба веселки обыкновенной Phallus impudicus К-917 на вирусе гриппа H5N1. Образцы из плодовых тел подавляли репликацию вируса в клетках на 5,20±1,50 lg, из культивированного мицелия -на 4,45±1,60 lg. Подтверждением этого являются высокие результаты по противовирусной активности экстрактов из мицелия из 2-х видов вешенок в отношении вируса гриппа птиц. Индекс нейтрализации образца из мицелия вешенки устричной Pleurotus ostreatus БШ-08-01 составил 5,0±0,3 lg, а из вешенки легочной Pleurotus pulmonarius К-96 - 4,50±1,41 lg. Образцы из плодовых тел вешенки легочной подавляли вирус гриппа на 6,06±0,18 lg (рисунок 8). Титр вируса в контроле составил для H5N1 — 7,80±l,001g, для H3N2 - 7,5±0,5 lg.

Эксперименты на лабораторных животных подтверждают низкую токсичность образцов из культивированного мицелия базидиомицетов при введении опытным и контрольным животным экстрактов и дистиллированной воды в объеме 200 мкл/мышь перорально в течение 5-ти дней. В конце эксперимента животные имели массу, сравнимую с массой контрольных мышей, не имели патологии внутренних органов.

» 7-

4,45

6,06 4,5

2,9

ТО"

F. fomentarius P. impudicus

P. ostreatus P. pulmonarius

I плодовое тело 0 мицелий

Рисунок 8 - Эффективность водных экстрактов из плодовых тел и биомассы мицелия грибов в отношении вируса гриппа

Противовирусная активность на белых мышах в отношении вируса гриппа птиц А/сЫскеп/Киг£ап/05/2005(Н5Ш) проявлялась при значительно меньших концентрациях экстрактов по сухим веществам (таблица 3).

Таблица 3 - Противовирусная активность экстрактов из мицелия грибов in vivo в отношении вируса гриппа птиц A/chicken/Kurgan/05/2005(H5Nl) (профилактическая схема)____

Наименование штамма Масса сухих веществ (M±Sm), мг/мл Максимально переносимые концентрации, мг/мл Использованные концентрации, мг/мл Количество выживших животных (П=6)

С. аррЫпаПип М-8 Трутовик плоский 8,9±0,04 4,5 0,1 2 (33,3 %)

Р. риЬпопаг'ш% К-96 Вешенка легочная 10,1±0,4 5,0 0,1 2 (33,3 %)

К/отеи/апи.? Кр-112 Трутовик обыкновенный 10,4±0,1 5,0 0,1 4 (66,6 %)*

Тамифлю 0,4 - 0,4 2 (33,3 %)*

Дистиллированная вода - - - 1 (16,6 %)

Примечания

М - среднее арифметическое; S„, - стандартное отклонение; п - число животных в группе; * - отличие от контроля по критерию %2 при р<0,05

Из полученных данных (таблица 3) видно, что наибольшее количество выживших животных было в случае использования экстракта гриба Fomes fomentarius (66,6 %), которое превышало число выживших мышей в контроле (диет, вода) на 50,0 % и при применении коммерческого препарата Тамифлю на 33,3 %. Экстракты двух других грибов Ganoderma applanatum и Pleurotus pulmonarius проявили противовирусную активность, сравнимую с таковой для

Тамифлю. Полученные данные свидетельствуют о возможности получения нетоксичных и эффективных противовирусных препаратов на основе биомассы мицелия грибов.

Одними из важных биологически активных соединений в водных экстрактах базидиальных грибов являются полисахариды и их комплексы с белками, которые, согласно литературным данным, проявляют не только противоопухолевый эффект (Wasser S.P., 2002), но и противовирусный эффект (Collins R.A., NgT.B, 1997; Moradali М. et al., 2007). Наши исследования подтверждают, что полисахариды, содержащиеся в водных экстрактах грибов, участвуют в подавлении размножения вирусов в клеточных культурах. В таблице 4 приведены результаты по определению эффективности водных экстрактов из мицелия и полисахаридных фракций некоторых штаммов грибов в отношении вируса простого герпеса и вируса натуральной оспы.

Таблица 4 - Эффективность водных экстрактов из мицелия и суммарных полисахаридных фракций в отношении ВПГ-2 и ВНР_

Вид, штамм гриба ВПГ-2 IC50 (M±Sm), мг/мл по сухому веществу вно IC50 (M±Sra), мг/мл по сухому веществу

Водный экстракт Суммарные полисахариды Водный экстракт Суммарные полисахариды

F. officinalis СА-8 Трутовик лиственничный ни. ни. 0,07±0,02 0,004±0,0012

G. applanation N1-8 Трутовик плоский ни. ни. 1,0±0,3 0,005±0,0015

F. fomentarius Кр-112 Трутовик настоящий 0,2±0,06 0,01±0,003 ни. ни.

I. obliquus Т-9 Трутовик скошенный, чага 0,3±0,1 0,12±0,04 ни. ни.

P. impudicus К-917 Веселка обыкновенная 0,03±0,009 0,003±0,001 ни. ни.

P. ostreatus ЬШ-08-01 Вешенка устричная 0,15±0,045 0,05±0,014 ни. ни.

P. pulmonarius К-96 Вешенка легочная 0,48*0,16 0,25±0,08 ни. ни.

Примечания

н и. - не исследовали; М - среднее арифметическое; Sm — стандартное отклонение.

Из результатов таблицы 4 видно, что суммарные полисахариды проявляют противовирусный эффект в более низких концентрациях, чем водные экстракты из этих же штаммов грибов.

Если разница по активности водного экстракта и полисахаридов из него не очень значительна (P. ostreatus, P. pulmonar.ius), это связано с высоким содержанием полисахаридов в исследуемом экстракте. Интерес для дальнейших исследований полисахаридов представляют многие виды и штаммы грибов, имеющиеся в коллекции, известные большим содержанием полисахаридов (Щерба В. В., Бабицкая В. Г., 2008). К ним можно отнести виды родов Ganoderma, Trametes, Fomes, Lentinula, Laetiporus, Phallus, Pleurotus и др.

Большой интерес для дальнейшей работы представляют съедобные грибы, например, вешенка. Грибы рода Вешенка представляют пищевую ценность и культивируются во многих странах мира. В Сибири наиболее широко распространенными видами этого рода в природе являются P. ostreatus и P. pulmonarius, среди которых целесообразно вести отбор наиболее эффективных штаммов-продуцентов полисахаридов или их комплексов с белками. Наши исследования, проведенные на нескольких видах грибов рода Вешенка (таблица 5), подтвердили активность экстрактов из этих грибов против ВИЧ-1 (Wang H. X., Ng Т. В., 2000).

Таблица 5 - Антиретровирусная активность водных экстрактов из грибов рода Pleurotus _ _

Виды и штаммы Содержание сухого вещества в водном экстракте, (М±5т), мг/мл Концентрация полисахаридов в экстракте, % от сухого вещества ТС50, (M±Sm), мг/мл IC50, (M±Sm), мг/мл

P. eryngii PSt Вешенка королевская 2,5±0,06 ни. 0,025±0,007 0,00004±0,00001

P. ostreatus БШ-08-01 Вешенка устричная 3,5±0,07 91,98 0,044±0,009 0,00011±0,00003

P. djamor PSt Вешенка розовая 2,4±0,11 ни. 0,060±0,011 0,00008±0,00001

P. pulmonarius К-96 Вешенка легочная 7,30±0,14 29,94 0,200±0,050 0,023±0,007

Примечания

н и. — не исследовали; М - среднее арифметическое; 8т - стандартное отклонение.

Следует отметить, что противовирусной активностью обладают все 4 вида вешенок, отобранные не только из Сибири, но и из других климатических зон (Р. eryngii, Р. фатог - из коллекции Р. 81ате1з, США). Можно сделать вывод о целесообразности отбора эффективных штаммов среди грибов рода вешенка (Р1еигоШ).

На примере водных экстрактов, содержащих в основном полисахариды и белки, нами совместно с сотрудниками сектора биохимии на клетках карциномы гортани Нер-2 было показано, что многие экстракты, обладающие вируснейтрализующей активностью, проявляли и противоопухолевый эффект. Концентрация сухого вещества экстракта, ингибирующая рост опухолевых клеток на 50 %, составляла от 50 до 200 мг/мл. Данные свидетельствуют о корреляции противовирусной и противоопухолевой активностей.

Десять штаммов базидиальных грибов депонированы в Коллекции ФБУН ГНЦ ВБ Вектор. Получены 4 патента на противовирусные средства из грибов, свидетельствующие о новизне проведенной работы.

В работе представлены характеристики перспективных штаммов, включающие описание микроморфологических особенностей, сведения по получению биомассы в культуре, химическому составу грибов, их известным лекарственным свойствам и данным по противовирусной активности.

Таким образом, представленные кандидатные штаммы базидиальных грибов могут являться продуцентами биологически активных соединений (полисахаридов, меланина), обладающих противовирусными свойствами. Преимуществом использования биомассы культивированного мицелия является контролируемость сырья, возможность получения стандартной биомассы на основе более эффективных штаммов-продуцентов биологически активных соединений, составляющих основу препарата.

Глава 5 - Гриб чага [попо1ия оЬГщииь - перспективный объект биотехнологии для получения противовирусных препаратов

Поскольку запасы природной чаги стремительно падают, практический интерес для биотехнологии представляют штаммы, выделенные из склероциев (наростов) чаги в культуру.

Имеющиеся в коллекции 4 штамма 1попоШ оЬНуиия различаются при росте на питательных средах по морфолого-культуральным характеристикам, продуктивности биомассы. При культивировании на агаризованной среде (таблица 6), был определен ростовой коэффициент, что позволило штамм /. об/г'^гии^ Т-9 (рабочее название) использовать в качестве продуцента биомассы мицелия для получения из нее водных экстрактов и меланина.

Таблица 6 — Продуктивность мицелия разных штаммов I. оЫщиш, 9 суток роста на агаризованном овсяном отваре (п=3) _ _

Штаммы I. оЬИдииз Диаметр колонии, (М±8т), мм Высота колонии, мм Плотность колонии, балл Ростовой коэффициент

И-1656 65,8±5,3 3 1 22,0

В-09-23 55,0±4,7 3 1 18,3

С-09-01 76,7±3,3 2 2 34,2

Т-9 72,4±4,5 3 2 48,0

Примечания

М - среднее арифметическое; Бт- стандартное отклонение; п - число опытов.

Подбор питательных сред и условий культивирования позволил оптимизировать выход биомассы. При стационарном культивировании на жидких средах наибольший выход биомассы был получен на глюкозо-пептонной среде (ГПС) (Семенов С.М., 1990) в нашей модификации (таблица 7). В дальнейшем эту среду использовали для глубинного культивирования I. оЬИдииз Т-9 на качалках и в ферментере.

Таблица 7 - Выход биомассы I. оЬИциж Т-9 при стационарном культивировании на жидких средах в течение 20 суток, (М±5т, п=3), г/л_

Штамм гриба ОО МК ГПС

/. оЬНдши Т-9 2,9±0,2 3,2±0,2 10,5±0,1

Примечания

М — среднее арифметическое; стандартное отклонение; п - число опытов.

В ГПС в глубинных условиях на круговой качалке (скорость вращения 180-200 об./мин. 24±2 °С) выход биомассы данного штамма по сухим веществам составил 17,2±0,8 г/л, а при выращивании в биореакторе -22,3± 1,2 г/л. Начиная с 9-10 суток роста на качалке, питательная среда приобретает темно-коричневый цвет за счет выделяющегося в нее меланина (рисунок 9). В этот период в культуре наблюдаются многочисленные фрагменты гиф коричневатого цвета, отделяющиеся от шаровидных колоний (рисунок 10). Темно-коричневое окрашивание культуральной жидкости появляется при росте в ферментере на 4-5-е сутки. Для получения меланина ферментацию на качалке заканчивали на 12-е сутки, а в ферментере - на 9-е сутки.

Рисунок 9-1. оЬНциш Т-9, культивирование Рисунок 10 - Отдельные гифы I. obliqlшs Т-9 в течение 5 суток на глюкозо-пептонной в питательной среде при выращивании на

среде в ферментере качалке

Повышение эффективности получения меланина из природной чаги

Извлечение меланина проводили из природного сырья чаги, культивированного мицелия и культуральной жидкости Inonotus obliquus Т-9.

С целью повышения выхода меланина из чаги нами были апробированы разные способы подготовки природного сырья. При первом способе использовали готовое аптечное сырье, частицы которого проходили через сито с отверстиями диаметром 7 мм (Государственная фармакопея СССР, 1990). Второй способ - аптечное сырье чаги измельчали на мельнице IKA® WERKE MF-10 для получения частиц размером до 2 мм. Третий способ -механохимическая обработка сырья: воздушно-сухая масса гриба предварительно измельчалась до размера частиц до 3 мм; полученный полупродукт смешивался до однородной массы с карбонатом натрия, в соотношении 95:5 по массе. Смесь подвергалась механохимической обработке в проточной шаровой эллипсовидной центробежной мельнице типа РМ-1 (разработка института химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск) при ускорении мелющих тел 200 м/с2 и времени пребывания в зоне обработки 0,5 мин. Размер частиц чаги после такой обработки составлял 70-80 мкм (Теплякова Т.в. и др., 2012).

Сравнительный анализ различных способов подготовки и обработки сырья для извлечения меланинов показал, что на эффективность экстракции меланинов влияют все исследованные факторы: способ измельчения чаги, размеры частиц чаги, продолжительность и температура обработки (таблица 8).

Таблица 8 — Выход меланина при различных способах подготовки сырья и условиях проведения экстракции___

Размеры частиц чаги разных способов подготовки № варианта Условия экстракции Выход меланина, (M±Sm, п=4), %

Размеры частиц до 7 мм (аптечное сырье) 1 2 суток при 50 °С 11,0 ± 1,0

2 30 минут при 112 °С 13,3 ± 1,6

Размеры частиц до 2 мм (мельница IKA MF 10) 3 2 суток при 50 °С 21,3 ± 1,1

4 30 минут при 112 °С 24,4 ± 1,8

Размеры частиц 70-80 мкм, механохимическая обработка, (мельница РМ-1) 5 2 суток при 50 °С 28,2 ±2,3

6 30 минут при 112 °С 30,1 ±2,0

Примечания

М — среднее арифметическое; Бщ - стандартное отклонение; п - число опытов.

Как видно из таблицы 8, на извлечение меланина особенно сильно влияет размер частиц: в ряду вариантов №№ 1, 3 и 5 выход меланина увеличивается. Увеличение температуры, очевидно, ускоряет процесс извлечения так, что за 30 мин при 112 °С (варианты №№ 2, 4 и 6) извлекается приблизительно столько же меланина, сколько экстрагируется за двое суток при 50 °С (варианты №№ 2 и 4). Использование высокой температуры позволяет существенно сократить затраты времени. Однако при этом могут разрушаться биологически активные вещества. Поэтому выбор условий экстракции зависит также от термостабильности извлекаемых веществ.

Наибольший выход пигмента, 30,1±2,0 % от массы гриба был достигнут при разрушении биомассы посредством механохимической обработки, извлечение меланина было увеличено на 19 %.

Получение меланина из культивируемой чаги Inonotus obliquus Т-9

При выделении меланина из культуральной жидкости Inonotus obliquus Т-9 был достигнут максимальный выход меланиновых пигментов, который составил 4,0±0,3 г/л (20 % от сухой биомассы). Результаты качественных реакций и спектры поглощения 0,005 %-ных растворов (рисунок 11) показали, что пигмент, полученный из культивированной чаги, можно отнести к меланину. Известно, что меланины из природной чаги и выращенной в культуре имеют разное химическое строение и поэтому могут различаться по биологической активности (Бабицкая В.Г. и др. 2000).

В таблице 9 представлены обобщенные данные по противовирусной активности меланина, полученного из природной чаги и из биомассы

Длина волны, нм

| - Меланин из склероция чаги -о— Меланин из культивированной чаги |

Рисунок 11 — Спектры поглощения в УФ- и видимой областях 0,005 % водных растворов меланинов из природного и культивированного гриба I. оЬИциш Т-9

Таблица 9 - Противовирусная активность меланина из чаги_

Вирус, штамм Культура клеток Концентрации меланина, ингибирующие вирус (M±Sm, п=3), мг/мл

Природная чага Культивированная чага

ВИЧ-1, ГКВ 4046 МТ-4 0,002±0,00065 0,038±0,011

ВПГ-2, MS VERO 0,003*0,0009 0,0025±0,0008

ВГ, A/Chicken/Kurgan05/2005 MDCK 0,02±0,006 ни.

ВОВ, л-ивп VERO 0,125±0,038 ни.

BOO, V79-1-005 VERO 0,071 ±0,021 ни.

Примечания

для ВИЧ-1, ВПГ-2, BOB, BOO - концентрация меланина, ингибирующая 50 % вируса (IC50), мг/мл; для ВГ - концентрация меланина, подавляющая 2,2 lg вируса гриппа; н.и. - не исследовали; М - среднее арифметическое; Sm - стандартное отклонение; п - число опытов.

культивируемого штамма чаги I. obliquus Т-9, которые показали, что меланин, полученный из склероция, обладает противовирусной активностью в отношении нескольких вирусов: ВИЧ-1, ВПГ-2, ВГ, BOB, BOO. Меланин, полученный из культивированной чаги, был проверен только в отношении ВИЧ-1 и ВПГ-2. Полученные данные свидетельствуют о перспективности дальнейших исследований по получению меланина из биомассы мицелия и культуральной жидкости чаги.

Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о перспективности разработки профилактических и лечебных препаратов на основе штаммов культивированной чаги. Одним из биологически активных

соединений гриба является пигмент меланин, проявляющий противовирусную активность.

ВЫВОДЫ

1. В чистую культуру впервые выделены 82 штамма 44 видов базидиальных грибов, произрастающих на юге Западной Сибири, большинство из которых относится к съедобным или лекарственным грибам.

2. В колониях 24-х видов грибов обнаружены микофильные грибы. Разработана стандартная операционная процедура по контролю культур базидиальных грибов на наличие грибов-микофилов с целью предотвращения использования ложных продуцентов биомассы.

3. Определены 10 кандидатных штаммов базидиомицетов, которые при низкой токсичности показали противовирусный эффект в отношении 3-х и более вирусов, и могут являться основой для разработки противовирусных препаратов:

- в отношении ВИЧ-1 - чага Inonotus obliquus Т-9, вешенка устричная Pleurotus ostreatus БШ-08-01, трутовик разноцветный Trametes versicolor К-817;

- в отношении ВПГ-2 - дедалеопсис шершавый Daedaleopsis confragosa К-116, чага Inonotus obliquus Т-9, веселка обыкновенная Phallus impudicus К-917, вешенка устричная Pleurotus ostreatus БШ-08-01, трутовик плоский Ganoderma applanatum М-8;

- в отношении BJI3H - вешенка устричная Pleurotus ostreatus БШ-08-01, вешенка легочная P. pulmonarius К-96, трутовик серно-желтый Laetiporus sulphureus 0-9;

- в отношении ортопоксвирусов — чага Inonotus obliquus Т-9, лиственничная губка Fomitopsis officinalis СА-8;

- в отношении вирусов гриппа — трутовик плоский Ganoderma applanatum М-8, трутовик серно-желтый Laetiporus sulphureus 0-9, веселка обыкновенная Phallus impudicus К-917, чага Inonotus obliquus Т-9, дедалеопсис шершавый Daedaleopsis confragosa К-116, вешенка легочная Pleurotus pulmonarius К-96, трутовик обыкновенный Fomes fomentarius Кр-112, вешенка устричная Pleurotus ostreatus БШ-08-01;

4. Установлено, что гриб чага Inonotus obliquus обладает самым широким спектром противовирусной активности. Для дедалеопсиса шершавого Daedaleopsis confragosa и веселки обыкновенной Phallus impudicus противовирусная активность показана впервые.

5. Впервые проведены исследования на ВНО. Показано, что штаммы базидиальных грибов Inonotus obliquus Т-9, Fomitopsis officinalis СА-8, Ganoderma applanatum М-8 проявляют противовирусный эффект в отношении этого патогена.

6. Для эффективного штамма чаги Inonotus obliquus Т-9 подобраны условия, позволяющие получать в погруженной культуре от 17,2 до 22,3 г/л сухой биомассы гриба. Выделен пигмент меланин, выход которого из культивируемой чаги составил 20 %. Из природного чаги был повышен выход пигмента на 19 % за счет механохимической обработки сырья.

7. Установлено, что основными действующими веществами базидиомицетов, проявляющими противовирусную активность в отношении ВПГ-2 BJ13H и ВНО, являются суммарные полисахариды (от 0,003 до 0,3 мг/мл) и меланин (от 0,002 до 0,125 мг/мл) в отношении ВИЧ-1, ВПГ-2, ВГ, BOB, BOO.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК

1. Горбунова И.А., Власенко В.А., Теплякова Т.В., Косогова Т.А., Михайловская И.Н. Ресурсы лекарственных грибов на юге Западной Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2009. XXVI. № 1. С. 12-21.

2. Горбунова И.А., Власенко В.А., Теплякова Т.В., Косогова Т.А., Михайловская И.Н. Коллекция культур лекарственных грибов Западной Сибири как основа для дальнейших биотехнологических исследований // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2009. № 1. С. 39-40.

3. Гашникова Н.М., Теплякова Т.В., Проняева Т.Р., ПучковаЛ.И., Косогова Т.А., Сергеев А.Н. Результаты исследований по выявлению анти-ВИЧ активности экстрактов из высших базидиальных грибов // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2009. № 2. С. 170-171.

4. Кабанов A.C., Шишкина Л.Н., Теплякова Т.В., ПучковаЛ.И., Косогова Т.А., Мазуркова H.A., Скарнович М.О., Сергеев А.Н. Изучение противовирусной эффективности экстрактов, выделенных из базидиальных грибов, в отношении вируса гриппа птиц // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2009. № 2. С. 185-186.

5. Разумов И.А., Косогова Т.А., Казачинская Е.И., Пучкова Л.И., Щербакова Н.С., Горбунова И.А., Михайловская И.Н., Локтев В.Б., Теплякова Т.В. Противовирусная активность водных экстрактов и полисахаридных фракций, полученных из мицелия и плодовых тел высших грибов // Антибиотики и химиотерапия. 2010. 55. 9-10. С. 14-18.

6. Кабанов A.C., Косогова Т.А., Шишкина Л.Н., Теплякова Т.В., Скарнович М.О., Мазуркова H.A., ПучковаЛ.И., МалковаЕ.М., Ставский Е.А., Дроздов И.Г. Изучение противовирусной активности экстрактов, выделенных из базидиальных грибов, в экспериментах in vitro и in vivo в отношении штаммов вируса гриппа разных субтипов // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2011. № 1.С. 40-43.

7. Теплякова Т.В., Булычев Л.Е., Косогова Т.А., Ибрагимова Ж.Б., Юрганова И.А., Кабанов A.C., Пучкова Л.И., Бормотав Н.И., Бардашева A.B. Противовирусная активность экстрактов из базидиальных грибов в отношении ортопоксвирусов // Проблемы особо опасных инфекций. 2012. Вып. 3(113). С. 99-101.

8. Teplyakova Т.V., Psurtseva N.V., Kosogova Т.A., Mazurkova N.A., Khanin V.A., Vlasenko V.A. Antiviral Activity of Polyporoid Mushrooms (Higher Basidiomycetes) from Altai Mountains (Russia) // International Journals for Medicinal mushrooms. 2012. Vol. 14. Issue 1. P. 37-45.

Патенты

1. Теплякова Т.В., Гашникова Н.М., ПучковаЛ.И., Проняева Т.Р., Косогова Т.А. Ингибитор репродукции вируса иммунодефицита человека 1 типа: пат. 2375073 С1 Рос. Федерация. №2008124179/15; заявл. 11.06.2008; опубл. 10.12.2009, Бюл. № 34. 14 с.

2. Теплякова Т.В., Косогова Т.А., Мазуркова H.A., Макаревич Е.В., Ставский Е.А. Ингибитор репродукции вируса гриппа А на основе экстракта базидиального гриба Phallus impudicus: пат. 2475529 С2 Рос. Федерация. №2011109550/10; заявл. 14.03.2011; опубл. 20.09.2012, Бюл. № 26. 7 с.

3. Теплякова Т.В., Косогова Т.А., Мазуркова H.A., Шишкина JI.H., Кабанов A.C., Пучкова Л.И., Сергеев А.Н. Ингибитор репродукции вируса гриппа А на основе экстракта базидиального гриба Laetiporus sulphureus: пат. 2475530 С2 Рос. Федерация. №2011110826/10; заявл. 22.03.2011; опубл. 20.02.2013, Бюл. № 5. 10 с.

4. Теплякова Т.В., Пучкова Л.И., Косогова Т.А., Булычев Л.Е., Шишкина Л.Н., Мазуркова H.A., Гашникова Н.М., Балахнин С.М., Кабанов A.C., Казачинская Е.И., Афонина B.C. Противовирусное средство на основе меланина: пат. 2480227 С2 Рос. Федерация. №2011127305/15; заявл. 01.07.2011; опубл. 27.04.2013, Бюл. № 12. 11 с.

Работы, опубликованные в сборниках научных трудов и материалах конференций

1. Косогова Т.А., Теплякова Т.В. Выделение в культуру лекарственных видов базидиальных грибов // Материалы 5 съезда Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова. Москва, 2-4 декабря 2008 г. / Под ред. Р.Г. Василова. М.: ИАЦ, 2008. С. 273-275.

2. Кабанов A.C., Шишкина Л.Н., Теплякова Т.В., Пучкова Л.Н., Косогова Т.А., Мазуркова H.A., Скарнович М.О., Сергеев А.Н. Изучение противовирусной эффективности экстрактов, выделенных из базидиальных грибов, в отношении вируса гриппа птиц // Достижения современной биотехнологии. Сборник научных трудов под ред. И.Г. Дроздова. 2008. С. 111-119.

3. Теплякова Т.В., Косогова Т.А., Михайловская И.Н. Выделение в культуру лекарственных видов базидиальных грибов // Достижения современной биотехнологии. Сборник научных трудов под ред. И.Г. Дроздова. 2008. С. 335-340.

4. Горбунова И.А., Власенко В.А., Теплякова Т.В., Косогова Т.А., Михайловская И.Н. Ресурсы лекарственных грибов на юге Западной Сибири / Макромицеты бореальной зоны. Материалы всероссийской научно-практической конференции. 11-13 марта 2009 г. Красноярск / под редакцией д.б.н. Павлова И.Н., Кутафьевой Н.П. - Красноярск: ГОУ ВПО "Сибирский государственный технологический университет". 2009. С. 145-148.

5. Кабанов A.C., Шишкина J1.H., Теплякова Т.В., Косогова Т.А., Пучкова Л.И., Мазуркова H.A., Скарнович М.О., Сергеев А.Н. Кандидатные препараты против вируса гриппа из экстрактов базидиальных грибов // Материалы научно - практической конференции молодых ученых и специалистов Роспотребнадзора «Биологическая безопасность в современном мире», Оболенск, Московская обл. 2122 апреля 2009, С. 234-235.

6. Теплякова Т.В., Косогова Т.А. Грибы - источник пищи и лекарств / Пища. Экология. Качество. Труды VII международной научно-практической конференции (Краснообск, 21-22 сентября 2010 г.). Новосибирск, 2010. С. 233-235.

7. Теплякова Т.В., Псурцева Н.В., Косогова Т.А., Мазуркова H.A., Власенко В.А. Противовирусная активность базидиальных грибов Горного Алтая // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: Сборник научных статей по материалам IX Международной научно-практической конференции (25-27 октября 2010 г., Барнаул). Барнаул: ARTHKA, 2010. С. 245-246.

8. Теплякова Т.В., Канаева О.И., Косогова Т.А., Костина Н.Е., Бардашева A.B., ТрошковаГ.П. Отбор продуцентов противоопухолевых соединений среди базидиальных грибов // Наука и современность — 2011: сборник материалов XII Международной научно-практической конференции: в 3-х частях. Часть 1 / Под общ. ред. С.С. Чернова. Новосибирск: Издательство НГТУ, 2011. С. 217-223.

9. Гашникова Н.М., Косогова Т.А., Пучкова Л.И., Балахнин С.М., Теплякова Т.В. Противовирусная активность экстрактов из базидиальных грибов в отношении вируса иммунодефицита человека // Наука и современность - 2011: сборник материалов XII Международной научно-практической конференции: в 3-х частях. Часть 1 / Под общ. ред. С.С.Чернова. Новосибирск: Издательство НГТУ, 2011. С. 12-19.

10.Teplyakova T.V., Psurtseva N. V., Kosogova Т.А., Mazurkova N. А., Khanin V.A., Vlasenko V.A. Antiviral Activity of Polyporoid Mushrooms (Higher Basidiomycetes) from Altai Mountains (Russia) // International Journals for Medicinal mushrooms. 2012. Vol. 14. Issue 1. P. 37-45.

11.Теплякова T.B., Косогова Т.А. Особенности отбора в культуру эффективных для биотехнологии штаммов лекарственных грибов из местообитаний юга Западной Сибири // Биология - наука XXI века: Материалы Международной конференции. Москва, 24 мая 2012. / Ред. Р.Г Василов. М.: МАКС Пресс, 2012. С. 929-931.

12.Теплякова Т.В., Ломовский О.И., Пучкова Л.И., Ананько Г.Г., Косогова Т.А. Механохимический способ подготовки сырья дл получения меланина из чаги // Материалы VIII Международной конференции «Проблемы лесной фитопатологии и микологии»: сборник материалов VIII Международной конференции / Под редакцией В.Г. Стороженко, Б.П. Чуракова. Ульяновск: УлГу, 2012. С. 289-292.

13.Косогова Т.А., Макаревич Е.В., Бардашева A.B., Мазуркова H.A., Теплякова Т.В. Перспективные культивированные виды дикорастущих грибов юга Западной Сибири, проявляющие противовирусную активность в отношении вируса гриппа // Материалы VIII Международной конференции «Проблемы лесной фитопатологии и микологии»: сборник материалов VIII Международной конференции / Под редакцией В.Г. Стороженко, Б.П. Чуракова. Ульяновск: УлГу, 2012. С. 326-331.

14.Проценко М.А., Бардашева A.B., Скарнович М.А., Костина Н.Е., Косогова Т.А., Теплякова Т.В., Трошкова Г.П. Сравнение водных экстрактов из культивируемого мицелия и плодового тела гриба Fomes fomentarius II Материалы конференции «Фундаментальные и прикладные исследования. Образование, экономика и право», Италия (Рим, Флоренция), 6-13 сентября 2012 г. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2012. № 7. С. 135-136.

15.Псурцева Н.В., Теплякова T.B., Косогова Т.А. Противовирусные свойства высших базидиальных грибов // Современная микология в России. Том 3. Материалы 3-го Съезда микологов России. М.: Национальная академия микологии, 2012. С. 416-417.

16.ТепляковаТ.В., Гашникова Н.М., Балахнин С.М., Косогова Т.А. Антиретровирусная активность экстрактов из чаги, меланина и гуминовых соединений // Современная микология в России. Том 3. Материалы 3-го Съезда микологов России. М.: Национальная академия микологии, 2012. С. 419-420.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

вг - вирус гриппа

ВИЧ-1 — вирус иммунодефицита человека 1 типа

ВЛЗН - вирус лихорадки Западного Нила

BHO - вирус натуральной оспы

ВОВ - вирус осповакцины

воо - вирус оспы обезьян

ВПГ-2 — вирус простого герпеса 2 типа

гпс - глюкозо-пептонная среда

00 - отвар на основе овса

OOA — агаризованная среда на основе овсяного отвара

мк - питательная среда на основе мелассы и кукурузного экстракта

Автор благодарен коллегам, принимавшим участие в проведении данных исследований. Особую благодарность автор выражает своему научному руководителю д.б.н., профессору Тамаре Владимировне Тепляковой.

Подписано в печать 08.07.2013 г. Печать цифровая. Бумага офсетная. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 2 Тираж 100 экз. Заказ № 166.

Отпечатано в типографии «Срочная полиграфия» ИП Малыгин Алексей Михайлович 630090, Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, 6/1, оф. 104 Тел. (383) 217-43-46, 8-913-922-19-07

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Косогова, Татьяна Алексеевна, Кольцово

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВИРУСОЛОГИИ И БИОТЕХНОЛОГИИ «ВЕКТОР»

На правах рукописи

КОСОГОВА Татьяна Алексеевна

ШТАММЫ БАЗИДИАЛЬНЫХ ГРИНОВ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ -ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРОДУЦЕНТЫ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

ПРЕПАРАТОВ

03.01.06 - биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

ДИССЕРТАЦИЯ Т™ на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

00

о „

«о £

со 8

^ ^ Научный руководитель

сч! доктор биологических наук,

профессор

Теплякова Тамара Владимировна

Кольцово - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................................5

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................................11

1.1 Использование базидиальных грибов в народной медицине..........................................................................................................................................................................................................11

1.2 Биологически активные соединения базидиальных грибов с противоопухолевой и противовирусной активностями..........................................14

1.2.1 Противоопухолевое действие грибов............................................................14

1.2.2 Противовирусное действие грибов................................................................18

1.3 Лекарственные препараты на основе биомассы грибов-базидиомицетов..................................................................................................................................................26

1.4 Отбор, выделение и поддержание базидиальных грибов в коллекции......................................................................................................................................................32

1.4.1 Отбор и выделение грибов-базидиомицетов в чистую культуру................................................................................................................................................32

1.4.2 Хранение чистых культур базидиальных грибов..................................34

1.4.3 Микофильные грибы в культурах базидиомицетов............................35

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ..........................................................................................39

2.1 Отбор плодовых тел грибов из природных местообитаний, выделение в чистую культуру, идентификация видов........................................39

2.2 Определение параметров роста выделенных штаммов грибов в культуре............................................................................................................................................................................................41

2.3 Способы культивирования базидиомицетов для получения биомассы........................................................................................................................................................42

2.4 Подготовка образцов грибов для определения противовирусной активности......................................................................................................................................................43

2.4.1 Подготовка водных экстрактов........................................................................43

2.4.2 Выделение суммарной полисахаридной фракции..........................44

2.4.3 Получение меланина из природной и культивируемой

чаги.............................................................................. 45

2.5 Скрининг образцов из базидиальных грибов на

противовирусную активность.................................................. 46

ГЛАВА 3 БАЗИДИАЛЬНЫЕ ГРИБЫ, ВЫДЕЛЕННЫЕ В КУЛЬТУРУ ИЗ ПРИРОДНЫХ МЕСТООБИТАНИЙ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ........... 49

3.1 Виды и штаммы базидиальных грибов, выделенных в культуру............................................................................. 49

3.2 Микофильные грибы в культурах базидиомицетов.................... 58

ГЛАВА 4 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ВИДЫ И ШТАММЫ БАЗИДИАЛЬНЫХ ГРИБОВ С ПРОТИВОВИРУСНОЙ АКТИВНОСТЬЮ........................ 64

4.1 Результаты скрининга образцов из грибов на противовирусную активность........................................................................... 64

4.2 Штаммы базидиальных грибов, кандидатных для биотехнологии....................................................................... 68

4.3 Характеристика кандидатных штаммов грибов, обладающих противовирусной активностью.................................................. 77

ГЛАВА 5 ГРИБ ЧАГА МОМОТиБ ОВЬ^иШ - ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ОБЪЕКТ БИОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТИВОВИРУСНЫХ ПРЕПАРАТОВ.......................................... 100

5.1 Штаммы чаги ыопошб оьидшм и их культурально-морфологическая характеристика............................................. 100

5.2 Получение биомассы культивируемой чаги в поверхностной и погруженной культурах........................................................... 105

5.2.1 Поверхностное культивирование................................... 105

5.2.2 Погруженное культивирование.................................... 106

5.3 Биологическая активность водных экстрактов из природной и культивируемой чаги............................................................ 108

5.4. Получение меланина из чаги Inonotus obliquus и оценка его

противовирусной активности......................................................................................................113

5.4.1 Повышение эффективности получения меланина из природной чаги..........................................................................................................................113

5.4.2 Получение меланина из культивируемой чаги Inonotus obliquus Т-9....................................................................................................................................115

5.4.3 Противовирусная активность меланина из чаги............................117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................................................................120

ВЫВОДЫ..................................................................................................................................................................124

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ..............................................................126

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ................................................................127

ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................................................................................147

Приложение 1 СТАНДАРТНАЯ ОПЕРАЦИОННАЯ ПРОЦЕДУРА................148

Приложение 2 ТАБЛИЦЫ........................................................................................................................149

Приложение 3 ПАТЕНТЫ..........................................................................................................................154

Приложение 4 СПРАВКИ О ДЕПОНИРОВАНИИ ГРИБОВ....................................163

ВВЕДЕНИЕ

Во всем мире возрастает интерес к разработке лекарственных препаратов на основе природных соединений. В медицине становятся приоритетными направления по изучению природных источников лекарственных препаратов [16, 100].

Одним из перспективных источников получения лекарственных препаратов являются высшие грибы. Класс базидиальных грибов включает свыше 15 тыс. видов, более 200 видов используются в традиционной медицине Китая, Кореи, Японии и других юго-восточных стран [12, 91]. Первые исследования показали, что многие высшие базидиальные грибы имеют противоопухолевые и иммуномодулирующие свойства [132, 133, 158, 197]. Позднее стали известны и противовирусные свойства грибов, их гепатопротекторный и противовоспалительный эффекты. Грибы помогают преодолеть негативные последствия химиотерапии рака, снижают содержание сахара и холестерина в крови, оказывают общий иммуномодулирующий эффект, восстанавливают гормональный баланс, улучшают состояние нервной системы.

В Японии из плодовых тел дикорастущих и культивируемых грибов выпускают препараты, широко использующиеся при лечении онкологических заболеваний. Наиболее известные из них: лентинан (из шиитаке Lentinida edodes (Berk.) Pegler, полисахаридпептид (PSP) и полисахарид Крестин (PSK) (из траметеса разноцветного Trámete s versicolor (L.) Lloyd), ганодеран (из трутовика лакированного (рейши) Ganoderma lucidum (Curtis) Р. Karst.), плевран (из вешенки устричной (обыкновенной) Pleurotus ostreatiis (Jacq.) P. Kumm.), грифолан (из грифолы курчавой Grifóla frondosa (Dicks.) Gray) [197]. В России широко используется гриб чага Inonotus obliquus (Ach. ex Pers.) Pilát, включенный в 1959 г. в Фармакопею СССР, и препараты на его основе «Бефунгин», «Чаги настой». В ГУ РОНЦ им. Н. Н. Блохина РАМН разработаны препараты из чаги нового поколения «Чаговит» и «Чагалюкс», включающие растительные компоненты, которые могут применяться для профилактики и лечения

онкологических, предопухолевых и хронических заболеваний, в том числе сахарного диабета II типа. Чага и препараты на ее основе разрешены для применения в качестве общеукрепляющих средств лечебного и профилактического назначения широкого профиля, в том числе в лечении сахарного диабета II типа [108].

На основе глюканов, хитина и меланинов базидиальных грибов в институте клеточной биологии и генетической инженерии HAH Украины (Киев) был создан препарат «Микотон», обладающий рядом свойств: антибактериальным, антифунгиальным, ранозаживляющим, сорбционным, иммуномодулирующим, радиопротекторным, радиосорбционным и противовирусным. Микотон обладает высокой активностью против вируса простого герпеса in vitro и in vivo. Хорошие результаты Микотон показал при лечении хронических гепатитов [2, 3, 28, 46, 48, 68, 87].

Проводятся исследования по созданию БАД на основе грибов. В ООО «Микролек» (г. Москва) на основе базидиального гриба траметеса опушенного Trametes pubescens (Schumach.) Pilât, разработана биологически активная добавка «Трамелан», обладающая общей иммунотропной и гемо стимулирующей активностью, выраженными иммунокоррегирующими свойствами [90].

В последнее время возрастает роль вирусных заболеваний. Все более остро встает вопрос о разработке новых противовирусных препаратов.

Для разработки новых лекарственных препаратов на основе базидиальных грибов актуальным является отбор эффективных продуцентов среди дикорастущих видов грибов.

Поиск и выделение новых видов и штаммов лекарственных грибов из природных местообитаний в культуру открывает перспективы пополнения коллекций активными продуцентами для развития медицинской биотехнологии и разработки новых фармакологических препаратов против болезней, в том числе и вызываемых патогенными вирусами.

Юг Западной Сибири (Новосибирская область, Томская область, Алтайский край, Горный Алтай) представляет собой уникальный регион России с высокой концентрацией биоразнообразия и природных ресурсов. Лесные экосистемы на юге Западной Сибири богаты грибами, в том числе и лекарственными видами [27, 154]. Поиск и выделение новых штаммов лекарственных грибов в Сибири открывает перспективы пополнения коллекций активными продуцентами и их использования в биотехнологии новых лечебно-профилактических препаратов.

Выделение базидиальных грибов в культуру и сохранение их в коллекции имеют большое значение также в связи с Международной Конвенцией о сохранении биологического разнообразия.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы являлось выделение в культуру штаммов базидиальных грибов, произрастающих на юге Западной Сибири, перспективных для разработки биологически активных препаратов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1. Отбор базидиальных грибов из природных местообитаний юга Западной Сибири, выделение в чистую культуру и изучение их морфолого-культуральных и микроморфологических особенностей.

2. Подбор условий культивирования для кандидатных штаммов базидиальных грибов с целью получения биомассы мицелия.

3. Получение водных экстрактов, полисахаридных фракций и меланина из плодовых тел и культивируемого мицелия грибов и оценка их противовирусной активности в отношении ряда вирусов, патогенных для человека.

4. Характеризация перспективных штаммов базидиальных грибов для разработки противовирусных препаратов.

Научная новизна и практическая значимость работы

Впервые выделены в чистую культуру 82 штамма 44 видов базидиальных грибов, произрастающих на юге Западной Сибири.

Изучены микроморфологические особенности базидиальных грибов в культуре, разработаны методики контроля и очистки культур базидиомицетов от микофильных грибов.

Впервые проведен скрининг водных экстрактов, суммарных полисахаридов и меланина на противовирусную активность в отношении ряда вирусов, патогенных для человека. Выявлены штаммы грибов, проявляющие противовирусную активность в клеточных культурах в отношении вирусов: простого герпеса 2 типа, лихорадки Западного Нила, гриппа, иммунодефицита человека 1 типа, осповакцины, натуральной оспы, оспы обезьян.

Представлены характеристики 10 кандидатных штаммов базидиальных грибов, депонированных в Коллекции бактерий, бактериофагов и грибов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», с указанием их места выделения, систематического положения, лекарственных свойств, культурально-морфологических особенностей, противовирусной активности.

Положения, выносимые на защиту

Выделены в чистую культуру 82 штамма 44 видов базидиальных грибов, произрастающих на юге Западной Сибири.

В колониях 24-х видов грибов, выделенных в культуру, обнаружены микофильные грибы, контроль на наличие которых гарантирует выделение целевых видов.

Определены 10 кандидатных штаммов базидиомицетов - продуцентов биологически активных препаратов в отношении вирусов: гриппа (ВГ), иммунодефицита человека 1 типа (ВИЧ-1), простого герпеса 2 типа (ВПГ-2), лихорадки Западного Нила (BJI3H), осповакцины (ВОВ), натуральной оспы (ВНО), оспы обезьян (BOO).

Трутовик скошенный (чага) Inonotus obliquus Т-9 имеет широкий спектр противовирусной активности. Меланин, полученный из природного сырья и из культивированного мицелия чаги, обладает при низкой токсичности вируснейтрализующей способностью в отношении ВИЧ-1, ВПГ-2, ВГ, BOB, BOO.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на научных конференциях:

Пятый съезд Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова, Москва, 2-4 декабря 2008 г.

Всероссийская научно-практическая конференция «Макромицеты бореальной зоны», Красноярск, 11-13 марта 2009 г.

Научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов Роспотребнадзора «Биологическая безопасность в современном мире», Оболенск, Московская обл. 21-22 апреля 2009 г.

Четвертая Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов», Новосибирск, 27-29 октября 2009 г.

VII международная научно-практическая конференция «Пища. Экология. Качество» Краснообск, 21-22 сентября 2010 г.

IX Международная научно-практическая конференция «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии», Барнаул, 25-27 октября 2010 г.

XII Международная научно-практическая конференция «Наука и современность - 2011», Новосибирск, 2011.

Всероссийская конференция, посвященная 65-летию Центрального сибирского ботанического сада и 100-летию со дня рождения профессора К.А. Соболевской и A.B. Куминовой «Проблемы сохранения растительного мира Северной Азии и его генофонда», Новосибирск, 23-25 августа 2011 г.

6-я Международная Конференция по лекарственным грибам. The 6th International Medicinal Mushroom Conference, Zagreb, Croatia, Sept 25-29, 2011.

Международная конференция «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники», Италия (Рим), 10-17 апреля 2012.

Международная конференция «Биология - наука XXI века», Москва, 24 мая 2012 г.

Международная конференция «Фундаментальные и прикладные исследования. Образование, экономика и право», Италия (Рим, Флоренция), 613 сентября 2012 г.

Третий Съезд микологов России, Москва, 10-12 октября 2012 г.

VIII Международная конференция «Проблемы лесной фитопатологии и микологии», Ульяновск, 15-19 октября 2012 г.

Публикации

По материалам диссертации опубликованы 8 статей в журналах списка, рекомендованного ВАК, получено 4 патента на изобретения.

Объём и структура диссертации

Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков, 16 таблиц, 4 приложения (на 26 страницах). Состоит из введения, обзора литературы, главы «Материалы и методы», 3-х глав собственных исследований, выводов, списка литературы и приложений. Список цитированной литературы включает в себя 200 источников, из них иностранных -81.

Личный вклад автора

Автор принимал личное участие на всех этапах исследований: отборе базидиальных грибов в природе, выделении их в культуру, идентификации, очистке от микромицетов-контаминантов и микофильных грибов, поддержании культур в коллекции. При участии автора проводилось планирование экспериментов, получение на питательных средах биомассы и плодовых тел грибов, приготовление образцов грибов (экстрактов, суммарных полисахаридов, меланина) для оценки их на противовирусную активность, анализ результатов скрининга; математическая обработка результатов; фотографирование объектов исследования.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Использование базидиальных грибов в народной медицине

Грибы - древнейшая группа организмов на Земле, относящаяся к царству Mycota (Грибы). Использующиеся с древности лекарственные грибы в основном относятся к отделу Basidiomycota, классу Agaricomycetes, порядкам Agaricales (Агариковые), Hymenochaetales (Гименохетовые), Phallales (Веселковые), Polyporales (Полипоровые).

Многие народы мира имеют тысячелетние истории употребления дикорастущих грибов в пищу и для лечения болезней.

В странах Юго-Восточной Азии, особенно в Китае и Японии более 100 видов лекарственных грибов используются для лечения различных заболеваний. До наших времен дошли старинные лечебники Китая, Монголии, Японии, Кореи, России и других стран Европы [22, 33].

Специалисты по древней китайской медицине считают, что любые травы не могут сравниться по эффекту воздействия с грибом бессмертия Ling Zhi (Ganodennci lucidum (Curtis) P. Karst.). Лечебным свойствам этого гриба посвящено много монографий. На Востоке этот гриб считают панацеей, применяют при острых и хронических заболеваниях, неврастениях, сердечной недостаточности, при головокружениях, при ге�