Бекіре балықтарының ауруларын емдеуге арналған жаңа антибактериалды препараттар

Жобаның атауы (медиа жоспарға сәйкес). Бекіре балықтарының ауруларын емдеуге арналған жаңа антибактериалды препараттар 

Жобаның мақсаты. Жоғары литикалық белсенділігі бар бастапқы және құрастырылған химерлік эндолизиндердің P. fluorescens, P. putida, A. hydrophila, A. salmonicida және A. sobria грам-теріс патогенді бактерияларға қарсы терапевтік потенциалын зерттеу. Мақсат келесі міндеттерді орындауды көздейді: - инфекцияланған бекіреден бактерияларды бөліп алып, оның ішінен P. putida, P. fluorescens, A. hydrophila, A. salmonicida және A. sobria бактерия патогендерін физиологиялық, биохимиялық және молекулалық тәсілдер арқылы идентификациялау.; - аквакультурадағы бекіре тұқымдас балықтарының ауруларын тудыратын бактериалды патогендерге қарсы жоғары литикалық белсенділігі бар химерлік эндолизиндерді құрастыру; - бастапқы және жаңа химерлік эндолизиндердің антибактериалды белсенділігінің in vitro және in vivo жағдайларда сипаттау. 

НОУ-ХАУ. Бекіре тұқымдас балықтар - балықтардың ең ежелгі түрлерінің бірі, олар кеш жыныстық жетілетін, ұзақ өмір сүретін балықтар қатарына жатады және уылдырығы мен етін қоса алғанда жануарлар ақуызының көзі ретінде маңызды экономикалық құндылыққа ие. Қазіргі уақытта заңсыз аулаудың көптігі, судың ластануы және тіршілік ету ортасының жойылуы салдарынан бекіре тұқымдастары толық жойылу қаупінде тұр. Аквакультурада бекіре балығын өсіру - популяция санының азаюы және бекіре тұқымдас балықтардың өмір сүру циклін қалпына келтіруге бағытталған маңызды іс-шаралардың бірі. Алайда, аквакультураның қарқынды дамуы бактериялық инфекциялардан туындаған аурулардың өршуіне алып келеді, ал бұл өз кезегіне, аквакультурадағы бекіре тұқымдастарының жоғары деңгейде өлімге ұшырауына және алапатты экономикалық шығындарға алып әкелуі мүмкін. Аквакультурадағы бекіре тұқымдас балықтардың ең қауіпті бактериялық ауруы - Pseudomonas және Aeromonas инфекциясы. Қазіргі уақытта антибиотиктерді еш бақылаусыз тұрғыда кеңінен және жиі қолданудың салдарынан антибиотиктерге төзімді бактериялардың саны күрт көбейді. Бұл құбылыс, аквакультурадағы қауіпті аурулар мен өлімнің негізгі себебі болып табылады. Бұл құбылыс микробқа қарсы терапияның сәтсіз болуына алып келіп, сонымен қатар балық өнімдерінің қауіпсіздігі туралы алаңдаушылық туғызады. Осы себепті дәрі-дәрмекке төзімді патогендермен күресудің жаңа стратегиялары шұғыл түрде қажет.

Қазіргі уақытта эндолизин терапиясы күрделі инфекцияларды емдеудің перспективті баламасы болып саналады. Соңғы он жылда эндолизинді зерттеу саласы айтарлықтай қарқын алды. Ең алдымен адам мен жануарлардың грам-позитивті және грам-теріс патогендеріне қарсы әр түрлі компаниялар әзірлеген кейбір эндолизиндер, оның ішінде химерлік эндолизиндер қазіргі таңда клиникаға дейінгі және клиникалық тексерулерден өтіп жатыр. Алайда, басқа жануарлар мен адамдар сияқты, балықтардың үнемі микробтардың шабуылына ұшырайтынына қарамастан эндолизиндердің бактерияға қарсы агенттер ретіндегі потенциалы аквакультура саласында әлі зерттелген жоқ.

Ұсынылған жоба аквакультурадағы бекіре тұқымдас балықтардың ауруларының негізгі себебі болып табылатын грам-теріс және антибиотикке төзімді бактерияларға қарсы литикалық белсенділігі жоғары жаңа химерлік эндолизиндерді дамытуға бағытталған. 

Өзектілігі мен жаңалығы. Соңғы жылдары , аквакультурадағы бекіре тұқымдас балықтарының өндірісі әлемдік нарықта уылдырыққа деген үлкен сұранысқа байланысты айтарлықтай өсті. Алайда антибиотиктерді кеңінен және жиі бақылаусыз қолданудың салдарынан антибиотиктерге төзімді бактериялардың санының күрт өсуі, балықтар арасында аурудың өршуінің және өлімнің артуының негізгі себебі болып табылады. Көбінесе Aeromonas және Pseudomonas бактерия түрлері негізгі патогендер ретінде белгілі болды (1 сурет).

Бекіре балықтарының аэромонозы (А) және псевдомонозы (В); «Аквакультура өндірісінің тәжірбиелік өндірістік оқу ғылыми кешенінен» ЖШС алынған инфицирленген бекіре балықтары (Орал, Батыс Қазақстан облысы)

1 сурет - Бекіре балықтарының геморрагиялық септицемиясы

Осы себепті дәрі-дәрмекке төзімді патогендермен күресудің жаңа стратегиялары шұғыл түрде қажет. Эндолизиндер антибиотиктерге мүмкін балама болып табылады. Олар бактерияларды, олардың физиологиялық күйіне немесе антибиотиктерге төзімділігіне қарамастан, эффективті тұрғыда және тез өлімге әкеледі. Эндолизиндер ферментативті белсенділігі бойынша келесі үш топқа жіктеледі (2А сурет): (i) Глюкозаминидазалар (EC 3.2.1.52), мурамидазалар (EC 3.2.1.17) және литикалық трансгликозилазалар (EC 4.2.2.n1) кіретін гликозидазалар, бұл ферменттердің әрекеті қанттың β-(1,4)-гликозидтік байланыстарын ыдыратуға бағытталған; (ii) амидаздар (EC 3.5.1.28) қант пен пептид тармақтарының басты тізбегінің арасындағы амидті байланыстарды гидролиздейді; және (iii) эндопептидазалар (EC 3.4.-.-) екі аминқышқылдарының арасындағы пептидтік байланысты гидролиздейді. Эндолизиндердің құрылымы глобулярлы немесе модульді болуы мүмкін (2B сурет).

А) 1 - Глюкозаминидазалар; 2 - мурамидазалар (лизоцималар) және литикалық трансгликозилазалар; 3 - L-аланин амидазалар; 4 – энд пептидазалар; GlcNac - N-ацетилді глюкозамин; MurNac - N-ацетилмурам қышқылы; В) Грамм-позитивті және грам-негативті эндолизиндердің структурасының схемасы

2 сурет – Пептидогликандар құрылымы мен гидролазалар арқылы ажырату сайттары

Грам-позитивті бактериялар фагтарының эндолизиндерінің көпшілігі N-терминалды каталитикалық белсенді доменнен (CAD) және C-терминалды жасуша қабырғаларын байланыстыратын доменнен (CBD) тұратын модульді құрылымнан тұрады.

Осылайша эндолизиндер бактерияларды, олардың физиологиялық күйіне немесе антибиотиктерге төзімділігіне қарамастан, эффективті тұрғыда және тез өлімге әкеледі. 

Тәжірибелік маңыздылығы. Ғылыми жобаның практикалық маңыздылығы аквакультурадағы бекіре балықтарының ауруларының негізгі себебі болып табылатын грам-теріс және антибиотикке төзімді бактерияларына қарсы, литикалық белсенділігі өте жоғары жаңа химерлік эндолизиндердің пайда болуында. 

Күтілетін нәтижелер: - Бекірелер A. hydrophila, A. salmonicida, A. caviae, A. sobria, P. putida және P. fluorescens бактериялық патогендері бөлініп, идентификацияланады және олардың антибиотиктерге сезімталдығын in vitro жағдайында тексеріледі;

- химерлік эндолизиндер құрастырылатын болады және үш бастапқы және 7 химерлі эндолизиндердің гендері клондалып, олардың E. coli-де экспрессиясы оптимизацияланады;

- эндолизиндердің бактерияға қарсы белсенділігі анықталып, бекіре тұқымдас балықтарды емдеу әдістері жасалады. 

Енгізу нысаны. Бактериялық патогендерден туындаған бекіре тұқымдас балық ауруларын емдеу үшін қолданылатын бактерияға қарсы препараттар енгізу нысаны болып табылады. 

Іске асыру болашағы. Қазіргі уақытта эндолизин терапиясы күрделі инфекцияларды емдеудің перспективті баламасы болып саналады. Эндолизиндер - пептидогликан гидролазалық белсенділік тән фаг кодтайтын ферменттер, сондықтан олар бактерия клеткасының қабығын ыдыратуға қабілетті, бұл фагтың репликациядан кейін қожайын клеткасынан сыртқа шығуына мүмкіндік береді. Көп антибиотиктерге төзімді бактерияларға қарсы препарат ретінде in vitro жағдайларында эндолизиндердің әсерлі тиімділігін көрсететін тәжірибелік мәліметтер алынды (3 сурет).

1 – бақылау, 2 – эндолизин (25 мкг), 3 – эндолизин (50 мкг) 

3 сурет - in vitro эндолизиннің бактерияға қарсы белсенділігінің нәтижелері

Антибиотиктер мен бактериофагтарға қарағанда, бактерия штаммдары эндолизиндерге төзімділікті дамытпайды.    

Тұтынушылар. Негізгі тұтынушылар - балық аулау кәсіпорындары, оның ішінде өндірістік аквакультура кешендері мен балық өсіру шаруашылықтары, сондай-ақ балық өсірушілер.

Бәсекеге қабілеттілік (технологияның артықшылықтары) және жобаның коммерцияландыру. Зерттеу жобасының нәтижелері ихтиопатология саласында практикалық маңызы бар және реттелетін жүйелерде өсірілген балықтардың ауруларын емдеуге және алдын алуға бағытталғандықтан коммерциаландыруға болады. Жалпы, лизис ақуыздары-эндолизиндерге негізделген атибактериалды препараттарды қолдану тек балық ауруларын емдеуде ғана шектелмейді, сонымен қатар бактериялық аурулар мен ауылшаруашылық жануарларының алдын-алу үшін қолдану мүмкіндігі бар, бұл ұсынылған препараттарды әмбебап етеді, осылайша бәсекеге қабілеттілікті едәуір арттырады.