Preview

Фармация и фармакология

Расширенный поиск

ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ШТАММОВ HAEMOPHILUS INFLUENZAE ТИП B - ПРОДУЦЕНТОВ ПОЛИРИБОЗИЛРИБИТОЛФОСФАТА - ОСНОВНОГО КОМПОНЕНТА ПОЛИСАХАРИДНЫХ ВАКЦИН

https://doi.org/10.19163/2307-9266-2017-5-5-422-441

Полный текст:

Аннотация

Одной из актуальных задач современной иммунобиотехнологии является разработка и внедрение эффективной вакцины против гемофильной инфекций, возбудителем которой является бактерия Haemophilus influenzae тип b (Hib). Основным действующим веществом вакцины против Hib-инфекции является капсульный полисахарид полирибозилрибитолфосфат (ПРФ), который выделяют из культуральной жидкости H. influenzae тип b. Важным технологическим этапом получения ПРФ является культивирование штамма-продуцента в условиях, позволяющих получить максимальное количество целевого продукта. На данный момент планируется подбор оптимальных условий культивирования штамма H. influenzae тип b В-7884, изолированного и идентифицированного ранее сотрудниками ФГУП «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт вакцин и сывороток и предприятие по производству бактерийных препаратов» ФМБА России.

Цель данной работы – обобщить и проанализировать данные литературы относительно особенностей культивирования штаммов H. influenzae тип b, а также выделения основных факторов, влияющих на биосинтез ПРФ.

Материалы и методы. В процессе подбора материала для написания обзорной статьи использовали базы данных Google Patents, Science Research Portal, Google Scholar, ScienceDirect, CiteSeer, Publications, ResearchIndex, Ingenta, PubMed, KEGG и др.

Результаты и обсуждение. В результате анализа литературы были выделены основные факторы, влияющие на биосинтез ПРФ: природа и концентрация источников углерода и азота в составе питательной среды, концентрация факторов роста (никотиамидадениндинуклеотид, гемин, витамины), дополнительное внесение подпитки, регуляция рН в процессе культивирования, скорость перемешивания. Обобщены данные по штаммам-продуцентам ПРФ и условиям их культивирования, а также количеству синтезированного ПРФ, которое существенно зависит и от физиологических возможностей биологического агента, и от факторов, влияющих на регуляцию метаболизма.

Заключение. Результаты данной работы будут учитываться при проведении исследований по оптимизации условий культивирования штамма H. influenzae тип b В-7884.

Об авторах

Е. Л. Салимова
Федеральное государственное унитарное предприятие «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт вакцин и сывороток и предприятие по производству бактерийных препаратов» Федерального медико-биологического агентства
Россия

Салимова Елена Леонидовна – начальник цеха «Комбинированные вакцины».

198320, Санкт-Петербург, Красное Село, ул. Свободы, д. 52



А. Д. Конон
Федеральное государственное унитарное предприятие «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт вакцин и сывороток и предприятие по производству бактерийных препаратов» Федерального медико-биологического агентства
Россия

Конон Анастасия Дмитриевна – кандидат технических наук, ведущий инженер-технолог цеха «Комбинированные вакцины».

198320, Санкт-Петербург, Красное Село, ул. Свободы, д. 52



С. В. Петровский
Федеральное государственное унитарное предприятие «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт вакцин и сывороток и предприятие по производству бактерийных препаратов» Федерального медико-биологического агентства
Россия

Петровский Станислав Викторович – первый заместитель директора.

198320, Санкт-Петербург, Красное Село, ул. Свободы, д. 52



В. П. Трухин
Федеральное государственное унитарное предприятие «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт вакцин и сывороток и предприятие по производству бактерийных препаратов» Федерального медико-биологического агентства
Россия

Трухин  Виктор  Павлович  –  директор.

198320, Санкт-Петербург, Красное Село, ул. Свободы, д. 52



И. В. Красильников
Федеральное государственное унитарное предприятие «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт вакцин и сывороток и предприятие по производству бактерийных препаратов» Федерального медико-биологического агентства
Россия

Красильников Игорь Викторович – доктор биологических наук, профессор, заместитель директора по международным отношениям.

198320, Санкт-Петербург, Красное Село, ул. Свободы, д. 52



Список литературы

1. Almeida A.F., Trindade E., B. Vitor A., Tavares M. Haemophilus influenzae type b meningitis in a vaccinated and immunocompetent child // J Infect Public Health. 2017. No 10(3). P. 339–342. DOI: 10.1016/j.jiph.2016.06.001.

2. Sakata H., Adachi Y., Morozumi M., Ubukata K. Invasive Haemophilus influenzae infections in children in Kamikawa subprefecture, Hokkaido, Japan, 2006-2015: The effectiveness of H. influenzae type b vaccine // J Infect Chemother. 2017. No. 7. P. 459–462. DOI: 10.1016/j.jiac.2017.03.019.

3. Wood N., Menzies R., McIntyre P. Epiglottitis in Sydney before and after the introduction of vaccination against Haemophilus influenzae type b disease // Intern Med J. 2005. No. 35 (9). P. 530-535. DOI: 10.1111/j.1445-5994.2005.00909.x.

4. Slack M.P.E. A review of the role of Haemophilus influenzae in community-acquired pneumonia // Pneumonia. 2015. No. 6(1). P. 26–43. DOI.org/10.15172/pneu.2015.6/520.

5. Kelly D.F., Moxon E.R., Pollard A.J. Haemophilus influenzae type b conjugate vaccines // Immunology. 2004.No. 2. P. 163-174. DOI: 10.1111/j.1365-2567.2004.01971.x.

6. Briere E.C., Rubin L., Moro P.L., Cohn A., Clark T., Messonnier N. Prevention and control of Haemophilus influenzae type b disease: recommendations of the advisory committee on immunization practices (ACIP) // MMWR Recomm Rep. 2014. No. 63(RR-01). P. 1–14.

7. Davis S., Feikin D., Johnson H.L. The effect of Haemophilus influenzae type b and pneumococcal conjugate vaccines on childhood meningitis mortality: a systematic review // BMC Public Health. 2013. No. 13 Suppl. 3. P. 21. DOI: 10.1186/1471-2458-13-S3-S21.

8. Chongmelaxme B., Hammanee M., Phooaphirak W., Kotirum S., Hutubessy R., Chaiyakunapruk N. Economic evaluations of Haemophilus influenzae type b (Hib) vaccine: a systematic review // J Med Econ. 2017. No. 20(10). P. 1094–1106. DOI: 10.1080/13696998.2017.1359181.

9. Howie S.R., Oluwalana C., Secka O., Scott S., Ideh R.C., Ebruke B.E., Balloch A., Sambou S., Erskine J., Lowe Y., Corrah T., Adegbola R.A. The effectiveness of conjugate Haemophilus influenzae type b vaccine in the Gambia 14 years after introduction clinical infectious diseases // Clin Infect Dis. 2013. No. 57(11). P. 1527–34. DOI: 10.1093/cid/cit598.

10. Otczyk D.C., Cripps A.W. Vaccination for the control of childhood bacterial pneumonia – Haemophilus influenzae type b and pneumococcal vaccines // Pneumonia. 2013. No. 2(1). P. 2–15. DOI: 10.15172/pneu.2013.2/229.

11. Arvas A., Gur E., Bahar H., Torun M.M., Demirci M., Aslan M., Kocazeybek B. Haemophilus influenzae type b antibodies in vaccinated and non-vaccinated children // Pediatr Int. 2008. No. 50(4). P. 469–473. DOI: 10.1111/j.1442-200X.2008.02591.x.

12. World Health Organization: Recommendations for the production and control of Haemophilus influenzae type b conjugate vaccines // WHO Technical Report Series. 2000. N 897. URL: http://www.who.int/biologicals/publications/trs/areas/vaccines/haemophilus/en/ (дата обращения: 01.08.2017).

13. Салимова Е.Л., Конон А.Д., Трухин В.П., Петровский С.В., Красильников И.В. Haemophilus influenzae SPB тип b В-7884 – производственный штамм полисахаридных вакцин // Актуальная биотехнология. 2016. № 3 (18). С. 77–81.

14. Трухин В.П., Петровский С.В., Красильников И.В., Начарова Е.П., Евтушенко А.Э., Салимова Е.Л., Конон А.Д., Уйба С.В. Штамм Haemophilus influenzae SPB тип в – высокоактивный продуцент капсульного полисахарида полирибозилрибитолфосфата // Пат. 2624014. Рос. Федерация N 2016113658; заявл. 08.04.2016; опубл. 30.06.2017, Бюл. N 19. 8 с.

15. da Silva M.R., Andreia Freixo Portela C., Maria Ferreira Albani S., Rizzo de Paiva P., Massako Tanizaki M., Zangirolami T.C. Experimental design and metabolic flux analysis tools to optimize industrially relevant Haemophilus influenzae type b growth medium // Biotechnol Prog. 2017. DOI: 10.1002/btpr.2546.

16. Anderson P., Pitt J., Smith D.H. Synthesis and release of polyribophosphate by Haemophilus influenzae type b in vitro // Infect Immun. 1976. No 13(2). P. 581–589.

17. Hamidi A., Beurret M.F.; De Staat Der Nederlanden, Vert. Door De Minister Van Vws. Process for producing a capsular polysaccharide for use in conjugate vaccines // Patent US 7582459 B2. United States. 2009 Sep 1.

18. Herriott R.M., Meyer E.Y., Vogt M., Modan M. Defined medium for growth of Haemophilus influenza // J Bacteriol. 1970. No. 101(2). P. 513–516.

19. Wolin H.L. Defined medium for Haemophilus influenzae type b // J Bacteriol. 1963. No. 85. P. 253–254.

20. Klein R.D., Luginbuhl G.H. Simplified media for the growth of Haemophilus infruenzae from clinical and normal flora sources // J Gen Microbiol. 1979. No. 113(2). P. 409–411.

21. Artman M., Domenech E., Weiner M. Growth of Haemophilus influenzae in simulated blood cultures supplemented with hemin and NAD // J Clin Microbiol. 1983. No. 18(2). P. 376–379.

22. Esmaily F., Aminian M., Tavangar A.R., Hadi A. Comparison of bacterial biomass and PRP production between different isolates of Haemophilus influenza type b (Hib) under different culture conditions // Archives of Razi Institute. 2011. No. 66(1). P. 43–49. DOI: 10.22092/ari.2016.103865.

23. Torabi M., Haadi A., Asli E., Aminian M., Esmaily F., Afshar M., Hatami A. A study on Haemophilus influenzae type b growth rate and capsule production in different media // Archives of Razi Institute. 2012. No. 67(1). P. 7–12. DOI: 10.22092/ARI.2016.103881.

24. Takagi M., Cabrera-Crespo J., Baruque-Ramos J., Zangirolami T.C., Raw I., Tanizaki M.M. Characterization of polysaccharide production of Haemophilus influenzae type band its relationship to bacterial cell growth // Appl Biochem Biotechnol. 2003. No. 110(2). P. 91–100.

25. Takagi M., Zangirolami T.C., Tanizaki M.M., Cabrera-Crespo J. Improvement of simple cultivation conditions for polysaccharide synthesis by Haemophilus influenzae type b // Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology. 2007. P. 602–608. DOI: 10.1002/jctb.1377.

26. Cope L.D., Yogev R., Muller-Eberhard U., Hansen E.J. A gene cluster involved in the utilization of both free heme and heme:hemopexin by Haemophilus influenzae type b // J Bacteriol. 1995. No. 177(10). P. 2644–2653. DOI: 10.1128/jb.177.10.2644-2653.1995.

27. Wong J.C., Holland J., Parsons T., Smith A., Williams P. Identification and characterization of an iron-regulated hemopexin receptor in Haemophilus influenzae type b // Infect Immun. 1994. No. 62(1). P. 48–59.

28. Ella K.M., Ramasamy V., Naidu M.G., Sarma A.D. Bharat Biotech International Limited. Non-alcoholic vaccine compositions free from animalorigin and process for preparation thereof // World intellectual property organization WO 2014009971 (A2). 2014.

29. Takagi M., Cabrera-Crespo J., Zangirolami T.C., Raw I., Tanizaki M.M. Improved cultivation conditions for polysaccharide production by H. influenzae type b // Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 2006. No. 81(2). P. 182–188. DOI: 10.1002/jctb.1377.

30. Maitre-Wilmotte G., Speck D., Rokbi B.; Sanofi Pasteur Sa. Culture medium for Haemophilus influenzae type b // Patent US 8673617 B2.United States 2014 Mar 18.

31. Hir J.L., Loubiere P., Barbirato F., Lindley N.; Sanofi Pasteur. Method for producing Haemophilus Influenzae type b antigens // Patent US 9556464 (B2). United States 2017 Jan 31.

32. Babel W. Bewertung von Substraten fur das mikrobielle Wachstum auf der Grundlage ihres Kohlenstoff/EnergieVerhaltnisses // Z. Allg. Mikrobiol. 1979. No. 19. P. 671–677. DOI: 10.1002/jobm.19790190910.

33. Hagman M., Nielsen J.L., Nielsen P.H., Jansen J.l. Mixed carbon sources for nitrate reduction in activated sludgeidentification of bacteria and process activity studies // Water Res. 2008. No. 42(6-7). P. 1539–1546. DOI: //doi.org/10.1016/j.watres.2007.10.034.

34. Fonseca R.R., Silva A.J., De França F.P., Cardoso V.L., Sérvulo E.F. Optimizing carbon/nitrogen ratio for biosurfactant production by a Bacillus subtilis strain // Appl Biochem Biotechnol. 2007. No. 137–140(1–12). P. 471–486. DOI: 10.1007/s12010-007-9073-z.

35. Kuttiraja M., Douha A., Valéro J.R., Tyagi R.D. Elucidating the effect of glycerol concentration and C/N ratio on lipid production using Yarrowia lipolytica SKY7 // Appl Biochem Biotechnol. 2016. No. 180(8). P. 1586–1600.

36. Nojoomi F., Nahid A.P. Effect of culture media and their ingredients on PRP production by Haemophilus influenza // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2014. No. 3(11). P. 920–925.

37. Ronald M. Atlas Handbook of Microbiological Media. Third Edition: CRC Press; 2004.

38. Hamidi A., Kreeftenberg H., Pol L.V.D., Ghimire S., Wielen L.A.V.D., Ottens M. Process development of a new Haemophilus influenzae type b conjugate vaccine and the use of mathematical modeling to identify process optimization possibilities // Biotechnol Prog. 2016. No. 32(3). P. 568–580. DOI: 10.1002/btpr.2235.

39. Yeruva S., Mantha S., Tirumalaraju A., Rokkam S.R. Screening of medium components for polyribosylribitol phosphate productionby Haemophilus influenzae type-b using Plackett-Burman design // Journal of Cell & Tissue Research. 2010. No. 10(3). P. 2349–2352.

40. Momen S.B., Siadat S.D., Akbari N., Ranjbar B., Khajeh K. Applying central composite design and response surface methodology to optimize growth and biomass production of Haemophilus influenzae type b // Jundishapur J Microbiol. 2016. No. 9(6). P. 25246. DOI: 10.5812/jjm.25246.

41. Nojoomi F., Siadat S.D., Salmanian A.H., Khoramabadi N. Improvement of large-scale PRP production by Haemophilus influenzae type b, using modified CY medium // J Fasa Univ Med Sci. 2012. No. 1(4). P. 182–186.

42. Arsang A., Tabatabaie A., Vaziri F., Nejati M., Zolfaghari M.R., Fateh A., Jamnani F.R., Bahrmand A.R., Siadat S.D. Optimization of large scale production of Haemophilus influenzae type b polyribosyl-ribitol phosphate // Minerva Biotecnologica. 2017. No. 29(1). P. 17–23. DOI: 10.23736/S1120-4826.16.01855-3.

43. Яговкин Э.А., Вачаев Б.Ф., Шепелев А.П., Головина С.В., Алешня В.В., Медуницын Н.В., Чупрынина Р.П., Немировская Т.И., Храмова Н.И. Способ получения антигенного препарата Haemophilus influenzae типа b (Hib) // Пат. 2185191. Рос. Федерация N 2001102923/13; заявл. 01.02.2001; опубл. 20.07.2002, Бюл. N 20. URL: http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2185191&TypeFile=html (дата обращения: 01.08.2017)

44. Ванеева Н.П., Елкина С.И., Апарин П.Г. Штамм бактерий Haemophilus influenzae В № 326, стабильный продуцент капсульного полисахарида // Пат. 2465316 Рос. Федерация N 2011140336/10; заявл. 05.10.2011; опубл. 27.10.2012, Бюл. N 30. 5 с.

45. Елкина С.И., Сергеев В.В., Ванеева Н.П., Апарин П.Г., Львов В.Л., Ястребова Н.Е., Орлова О.Е. Штамм Haemophilus influenzae B MECH №1 – продуцент капсульного полисахарида – полирибозилрибитолфосфата // Пат. 2257412. Рос. Федерация N 2004109822/13; заявл. 01.04.2004; опубл. 27.07.2005, Бюл. N 21. 4 с.

46. Елкина С.И., Ванеева Н.П., Апарин П.Г., Львов В.Л., Орлова О.Е., Ястребова Н.Е. Питательная среда для культивирования бактерий Haemophilus influenzae типа b // Пат. 2258737. Рос. Федерация N 2003126461/13; заявл. 20.02.2005; опубл. 20.08.2005, Бюл. N 23. 5 с.

47. Orlova O.E., Vaneeva N.P., L’vov V.L., Iastrebova N.E., Elkina S.I., Sergeev V.V., Kalina N.G., Zakharova N.E. Cultivation of Haemophilus influenzae, serotype B, in amino peptide-based semisynthetic nutrient medium // Zh Mikrobiol Epidemiol Immunobiol. 2002. No.3. P. 56–58.

48. Orlova O.E. Dynamics of growth of Haemophilus influenzae serotype B and synthesis of capsular polysaccharide in the process of cultivation in a synthetic nutrient medium // Zh Mikrobiol Epidemiol Immunobiol. 2002. No. 2. P. 75–77.

49. Orlova O.E., Elkina S.I., Iastrebova N.E., Vaneeva N.P., Sergeev V.V., Kalina N.G., Tokarskaia M.M. Influence of nicotinamide adenine dinucleotide and hemin concentrations on the growth of Haemophilus influanzae type b and the synthesis of capsular polysaccharide // Zh Mikrobiol Epidemiol Immunobiol. 2005. No.4. P. 12–15.

50. Lance Gordon K., Connaught Lab. Haemophilus influenzae b polysaccharide exotoxoid conjugate vaccine / World intellectual property organization WO 8400300 (A1). 1984.


Для цитирования:


Салимова Е.Л., Конон А.Д., Петровский С.В., Трухин В.П., Красильников И.В. ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ШТАММОВ HAEMOPHILUS INFLUENZAE ТИП B - ПРОДУЦЕНТОВ ПОЛИРИБОЗИЛРИБИТОЛФОСФАТА - ОСНОВНОГО КОМПОНЕНТА ПОЛИСАХАРИДНЫХ ВАКЦИН. Фармация и фармакология. 2017;5(5):422-441. https://doi.org/10.19163/2307-9266-2017-5-5-422-441

For citation:


Salimova E.L., Konon A.D., Petrovskii S.V., Truhin V.P., Krasilnikov I.V. PECULIARITIES OF CULTIVATION OF HAEMOPHILUS INFLUENZAE TYPE B STRAINS - PRODUCERS OF POLYRIBOSYLRIBITOL PHOSPHATE - THE MAIN COMPONENT OF POLYSACCHARIDE VACCINES. Pharmacy & Pharmacology. 2017;5(5):422-441. (In Russ.) https://doi.org/10.19163/2307-9266-2017-5-5-422-441

Просмотров: 265


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2307-9266 (Print)
ISSN 2413-2241 (Online)