Пандемия и наука. ЦСИ о нацпроекте «Наука» в регионе

Национальный проект «Наука» разработан в соответствии с майским указом президента России Владимира Путина, координатором которого в регионе выступает АНО «Центр стратегических исследований Ульяновской области». Таким образом, впервые в современной истории России наука получила собственный нацпроект. Тем не менее, пандемия и карантин внесли свои коррективы в научную жизнь нашей области.

Васильев Дмитрий Аркадьевич заведующий кафедрой микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, доктор биологических наук, профессор, член Российской академии естественных наук рассказал о своей научной школе и о предстоящих планах работы после выхода из самоизоляции.

– Дмитрий Аркадьевич, расскажите об основных направлениях Вашей научной школы и научном потенциале молодых исследователей?

– В последние годы на кафедре в полном объеме налажена и совершенствуется плановые научные исследования по разработке средств и методов диагностики, профилактики и лечения инфекционных болезней общих для животных, человека и растений,  открыта аспирантура по четырем научным специальностям: биотехнология, микробиология, вирусология, ветеринарная микробиология, эпизоотология, микология с микотоксикологией, иммунология, что соответствует кафедральной тематике. Развернута учебная, производственная, научная инфраструктура творческих связей и договоров. Совместно с рядом научных центров (см таблица 1) продолжается выполнение им НИР по изысканию средств защиты от опасных бактериальных инфекций животных и человека, растений, организация и внедрение в производство препаратов для борьбы с этими инфекциями. В рамках кафедральной тематики продолжается сбор и анализ базы данных по эпизоотологии, биологическим свойствам и экологии возбудителей пищевых инфекций, выяснение на их основе наиболее общих закономерностей функционирования и активации инфекционных паразитарных систем, а также поиск и изучение новой методологии их исследований. 

Таблица 1 – Творческое сотрудничество кафедры с вузами, научными организациями и пр. (в т.ч.с зарубежными организациями)

    Кафедра микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина» определила одно из своих приоритетных научных направлений – выделение и изучение бактериофагов значимых в практике микроорганизмов, а также разработка схем и методов их применения.

 В настоящий момент аспиранты и сотрудники кафедры занимаются изучением бактериофагов более чем у 30 видов микроорганизмов. Далеко не случайно первая конференция по бактериофагам, после развала СССР, по просьбе исследователей вирусов прокариот из различных уголков страны (от Новосибирска до Пущино – на Оке), была проведена в Ульяновске, на базе УлГСХА (2013г). По сути, это была объединительная, знакомящаяся людей друг с другом конференция. Вторая была в Ленинграде, третья в Москве, четвёртая в Н Новгороде. Неслучайно и то, что Ульяновская ГСХА вошла в число учредителей «Национального общества исследователей бактериофагов» в нашей стране,  наряду с такими крупными научно –  исследовательскими центрами как ГНЦ ПМБ (Оболенск) и МНИИЭМ им Г.Н. Габричевского (Москва).

Всесторонние исследования бактериофагов, выполненные поч­ти за столетний период их изучения, позволили решить многие задачи в микробиологии, вирусологии, биотехнологии, генетики, молекулярной биологии, генетической инженерии, иммуноло­гии и других областях прикладных и фундамен­тальных исследований биологии.

Фаги являются одним из наиболее удобным объектов для  изучения ряда вирусологических проблем и, в частности, взаимоотношения вируса с клеткой-хозяином. С сороковых годов прошлого века бактериофаги стали одним из наиболее попу­лярных объектов молекулярной биологии. Исследования с ис­пользованием фагов позволили раскрыть механизмы таких фун­даментальных биологических процессов, как репликация ДНК, рекомбинация, транскрипция и генная регуляция. Благодаря из­учению фагов открылись также возможности разработки многих важных методов и направлений генной инженерии. На данном объекте успешно разрабатывается проблема лизогении, имеющая общебиологическое значение для понимания мо­лекулярных механизмов вирусного канцерогенеза и латентных вирусных инфекций.

Одним из центральных разделов современной биологии бакте­рий является проблема устойчивости или «надежности» наслед­ственной информации. В настоящее время установлено, что по­сле внедрения в клетку фаг вызывает хромосомные перестройки, что приводит к общей нестабильности наследственного матери­ала. Именно с бактериофагами связано изучение наследствен­ной изменчивости бактерий – трансдукция, фаговая конверсия. С помощью фагов проводятся широкие радиобиологические исследования, а также первичный отбор химиотерапевтических средств и некоторых антибиотиков против вирусных болезней и злокачественных опухолей.

Таким образом, учение о фагах, развивающееся вначале как узкая область гуманитарной и ветеринарной медицинской ми­кробиологии, в настоящее время приобрело фундаментальное общебиологическое значение.

В тоже время остаются актуальными научные разработки, направленные на прикладное применение бактериофагов. В гу­манитарной и ветеринарной медицине практическое значение бактериофагов связано с индикацией патогенных бактерий и ди­агностикой инфекционных заболеваний, а также фаготерапией и фагопрофилактикой.

В последние годы бактериофаги стали использовать в пищевой промышленности для санации пищевых продуктов и пищевого сырья с целью предотвращения их порчи и профилактики пище­вых токсикозов и токсикоинфекций бактериальной этиологии.

Имеются публикации о успешном опыте применения бакте­риофагов для борьбы с фитопатогенными микроорганизмами – возбудителями болезни культурных растений.

Интерес к фагам у исследователей возродился сравнительно недавно по ряду причин и, прежде всего, прежде всего с возникновением множественно-устойчивых к антибио­тикам возбудителей разных болезней. Кроме того, в результате молекулярно-генетических исследований была выявлена связь генома патогенности бактерий с профагом и отмечена возможность генетического обмена не только между бактериями и фагами, но и между фагами и эукариотами.

В настоящее время научное руководство исследо­ваний по изучению бактриофагов на кафедре возглавляют: доктор биологи­ческих наук, профессора Д.А. Васильев, кандидат биологигеских наук доцент Н.А. Феоктистова. Выбор данного направления обусловлен тем, что в последние годы, расширилось представление об этиологической роли в патологии животных и человека ранее малоизученных бактерий, которые широко распространены в природе. Большая часть из них часто входит в состав нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта животных и человека, а также обитает в объ­ектах внешней среды. Однако среди этих микроорганизмов име­ются рода, виды, варианты и штаммы, способные вызывать у животных и людей, как самостоятельные заболевания, так и со­вместно с другими микробами различные воспалительные про­цессы (энтериты, нагноение ран, абсцессы, маститы, эндометри­ты, менингиты, пневмонии, сепсис и т.п.), а также пищевые и кормовые токсикозы и токсикоинфекции.

Известно, что, эффективность лечебных мероприятий во мно­гом зависит от своевременной диагностики болезни, поэтому совершенствование методов лабораторной диагностики забо­леваний, вызываемых этими микроорганизмами, имеет важное практическое значение. При постановке диагноза бактериологическим методом неред­ко возникает ряд трудностей, связанных с тем, что основой иден­тификации большинства бактерий являются их биохимические (ферментативные), культуральные свойства, изучение которых не позволяет бы­стро и определённо идентифицировать искомые бактерии. Современные методы лабораторной диагностики (ПЦР, ИФА, РИА), которые могут быть использованы для их индикации и идентификации, хотя и являются высокоспецифичными и чув­ствительными, но сложность методик, высокая стоимость обо­рудования и реактивов для постановки этих реакций, делает их пока недоступными для большинства рядовых диагностических лабораторий.

В связи с этим возникла необходимость поиска альтернатив­ных методов лабораторной диагностики, которые были бы менее трудоёмкими, более быстрыми и доступными для лабораторий любого уровня. Одним из таких методов является фагодиагностика. Специфичность бактериофагов позволяет использовать их с диагностической целью для ускоренной индикации и иден­тификации гомологичных бактерий. Эти методы фагодиагностики, разработанные в шестидесятых – семидесятых годах прошло­го века, являются специфичными, не требует больших затрат времени, материалов и общедоступны лабораториям всех уров­ней. Отсутствие на вооружении практических лабораторных ра­ботников диагностических наборов бактериофагов и послужило поводом для проведения исследований в этой области медицины.

С конца прошлого и начала текущего столетия на базе кафедры ведется большая работа по выделению бактериофагов, активных против многих патогенных бактерий. Нами изучаются биологические свойства выделенных фагов, отбира­ются изоляты фагов с характерными, заданными для целей ис­пользования свойствами. В лабораториях кафедры и центра (НИИЦМБ) разрабатываются биотехноло­гические параметры изготовления и схемы применения бактери­офагов не только для индикации и идентификации гомологич­ных микроорганизмов, но и возможность использования в целях санации помещений, обработки пищевого сырья и готовых про­дуктов питания, профилактики поражения растений и расти­тельной продукции фитопатогенными бактериями.

В задачи, решаемые коллективом кафедры и центра вошло выделение, изучение биологических свойств, селекция и раз­работка опытно-промышленной технологии производства высокоэффективных биопрепаратов из композиций бакте­риофагов около полусотни видов бактерий: Enterobacter spp., Klebsiella spp., Morganella spp., Providencia spp., Citrobacter spp., Enterococcus faecalis, Listeria spp., Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis et al., Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus mesentericus, B.pumilus Bacillus megaterium, Bacillus mycoides, Bordetella bronchiseptica et al., Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida, Pseudomonas chlororaphis, Aeromonas hydrophila, Aeromonas salmonicida, Aeromonas sobria, Aeromonas caviae, Aeromonas veronii, Flavobacterium psychrophilum, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Escherichia coli O 157.

– Какие результаты научных исследований Ваших учеников наиболее значимы для общества?

– Опираясь на указанные позиции в области НИР кафедрой за последние годы поучено более чем полтора десятков грантов различных категорий, от «УМНИК» от Фонд содействию инновациям в научно-технической сфере, старт до ФЦП, РФФИ.

Наиболее значимые результаты исследований:

– Разработка тест-системы по полимеразной цепной реакции (ПЦР) при диагностики листериоза.

–  Разработка тест-системы по полимеразной цепной реакции (ПЦР) при кишечном иерсиниозе.

– Разработка тест-системы по полимеразной цепной реакции (ПЦР) при бордетеллёзе.

– Получение вакцинных штаммов и создание вакцины по профилактике листериоза.

Шестнадцать выделенных и изученных штаммов бактериофагов депонированых в Государственной коллекции Всероссийского государственного центра качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов и признанных перспективными и рекомендованных для изготовления диагностических и лечебно-профилактических препаратов:

– Результаты научных исследований кафедры вошли в следующие нормативные документы утверждённые на уровне Российской Федерации:

– Разработка и утверждение Департаментом ветеринарии МСХ РФ нормативных документов по полимеразной цепной реакции при листериозе.

– Разработка и утверждение Департаментом ветеринарии МСХ РФ нормативных документов по полимеразной цепной реакции при кишечном иерсиниозе.

– Разработка и утверждение Департаментом ветеринарии

МСХ РФ нормативных документов по производству листериозной вакцины.

12 комплектов документов НТД одобренных и утверждённых отделением ветеринарной медицины РАСХН. Разработаные нормативно-техничекие документы по изготовлению диагностических фаговых препаратов. Изготавливаются диагностические тест-наборы по ПЦР для диагностики листериоза. Изготавливаются диагностические тест-наборы по ПЦР для диагностики кишечного иерсиниоза.

Выделенные и селекционированные штаммы фагов серии УГСХА родов Citrobacter (С-66, С-61, С-52), Enterobacter (En-2, En-13), Klebsiella (К-10, К-81), Proteus (П-16, П-261), видов Morganella morganii (М-17, М-20), Yersinia enterocolitica (Y/9) и Escherichia coli сероваров О157:Н7 и О157:Н– (Е-67, Е-61), депонированные в ФГУ «ВГНКИ», используются для изготовления диагностических бактериофагов.

Созданы диагностические наборы по новым нозоединицам – бордетеллёз, аэромоноз. Изданы кадастры по таким инфекциям в Ульяновской области как листериоз, лептоспирозы, бешенство.

Получено 15 патентов на изобретения. Опубликовано научных статей, в том числе в центральной печати – за последние 5 лет более 200.

Не буду останавливаться на других темах НИР выполняемых на кафедре. Они направлены на изучение фагов различных микроорганизмов, на изучение уже ставших классических пищевых инфекций и другие направления исследований, которые диктуют нам возможные гранты.

Суть в другом – коллектив кафедры постоянно учится. У нас запланировано в этом году повышение квалификации сотрудников.

Количество поданных заявок в грантообразующие фонды за пять лет составляет примерно 60 единиц. Это не только заявки от нашего Университета, но и от других научных организаций и ВУЗов страны, например, от МГУ им. Ломоносова, УлГУ и т.п. Полученные деньги идут на приобретение оборудования, расходных материалов и зарплату преподавателей – исполнителей, на кафедре на одну ставку никто не живёт. Если за период с 2 000 года на кафедре защищено более 30 диссертаций, то за отчётную пятилетку этот показатель равен – 2. В готовности ещё 5 кандидатских и 2 докторские диссертации.

– На Ваш взгляд, какими личными качествами должен обладать исследователь?

– На мой взгляд, молодой исследователь должен обладать целеустремленностью,  усидчивостью, ответственностью за результаты  направлений исследований, мотивированностью  в проведении своих исследований.

– Какие виды поддержки необходимы от государства для проведения научных исследований?

– Софинансирование тем НИР необходимых для народного хозяйства и ключевых направлений  в фундаментальных исследованиях мирового уровня. Развитие грантовой   политики  направленной на получение результатов по биотехнологии в области животноводства и растениеводства.

– В регионе реализуется национальный проект «Наук». Как Вы оцениваете потенциал Ульяновской области в участии в данном нацпроекте?

– Коллектив Ульяновского ГАУ в силу чрезвычайной актуальности поставленных проблем и имеющегося научного задела научных работников, думаю, внесет существенный вклад в реализацию нацпроекта «Наука».