- •Введение
- •Лекция 1 Технология ферментационных процессов – I
- •1.1. Устройство и основные конструкторские детали ферментеров и биореакторов
- •1.2. Обеспечение тепло- и массообмена
- •1.3. Системы аэрирования и перемешивания
- •1.4. Системы пеногашения, асептики и стерилизации
- •Дополнительная
- •Лекция 2 Технология ферментационных процессов – II
- •2.1. Твердофазная, жидкофазная и газофазная ферментация
- •2.2. Периодический способ культивирования
- •2.3. Промежуточные способы культивирования
- •2.4. Непрерывный способ культивирования
- •2.5. Принцип масштабирования технологических процессов
- •Дополнительная
- •3.2. Типы размножения микроорганизмов
- •3.3. Фазы роста культуры микроорганизмов
- •3.4. Периодический метод культивирования микроорганизмов
- •3.5. Непрерывный метод культивирования микроорганизмов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Методы выделения накопительных культур микроорганизмов
- •Методы выделения чистых культур микроорганизмов
- •4.2. Выращивание микроорганизмов глубинным методом и методом поверхностных культур
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 5 основные типы биотехнологических процессов – I
- •5.1. Производство биомассы
- •5.2. Производство спиртов и полиолов Производство этанола
- •Производство ацетона и бутанола
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 6 основные типы биотехнологических процессов – II
- •6.1. Производство вторичных метаболитов
- •6.2. Биотрансформация
- •6.3. Производство ферментов
- •Технологические процессы производства ферментных препаратов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 7 основные типы биотехнологических процессов – III
- •7.1. Производство аминокислот
- •Микробиологическое производство l-глутаминовой кислоты
- •Технология получения l-глутаминовой кислоты
- •Получение лимонной кислоты
- •Получение уксусной кислоты
- •Получение пропионовой кислоты
- •Получение глюконовой кислоты
- •Получение итаконовой кислоты
- •Получение яблочной кислоты
- •7.3. Производство витаминов
- •Получение каротиноидов (предшественников витамина а)
- •Получение витамина d
- •Получение витамина в2 (рибофлавина)
- •Получение витамина с
- •Получение витамина в12 (цианкобаламина)
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 8 Критерии оценки эффективности биотехнологических процессов
- •8.1. Скорость роста биомассы и время генерации
- •8.2. Общая продуктивность процесса
- •8.3. Скорость потребления субстрата
- •8.4. Скорость биосинтеза продукта
- •8.5. Экономические коэффициенты (коэффициенты выхода) и метаболические (трофические) коэффициенты
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 9 Иммобилизованные клетки и ферменты - I
- •9.1. Источники ферментов. Преимущества иммобилизованных ферментов
- •9.2. Характеристика носителей для иммобилизации ферментов
- •Органические носители
- •9.3. Физическая иммобилизация ферментов
- •Методы физической иммобилизации
- •3. Иммобилизация путем отделения фермента от остальной среды полупроницаемой перегородкой (мембраной)
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 10 Иммобилизованные клетки и ферменты - II
- •10.1. Химическая иммобилизация ферментов
- •Приёмы химической иммобилизации:
- •5. Модификация аминогрупп с образованием азометиновых связей
- •10.2. Сохранение стабильности иммобилизованных ферментов
- •10.3. Соиммобилизация
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Этапы истории
- •11.2. Основные характеристики клеток животных
- •11.3 Этапы культивирования клеток животных
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •12.2. Глубинное выращивание клеток в суспензированных культурах
- •12.3. Среды для выращивания клеток
- •Основной состав питательных сред
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Вопросы для самоконтроля
- •13.2. Поверхностное культивирование клеток растений
- •13.3. Культивирование клеток растений в глубинных условиях
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •14.2. Сохранение культур клеток растений
- •14.3. Использование методов генетической инженерии в фитобиотехнологии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 15 Основы клеточной инженерии
- •15.1. Протопласты: определение, применение
- •15.2. Способы выделения протопластов
- •Стандартная методика получения протопластов (по Такебе) (из тканей листа Nicotiana tabacum)
- •15.3. Способы культивирования протопластов
- •15.4. Слияние протопластов (парасексуальная гибридизация)
- •15.5. Виды соматических гибридов
- •15.6. Гибридомная технология
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 16 Основы молекулярной биотехнологии - I
- •16.1. Традиционные методы селекции. Методы селециии микроорганизмов
- •Методы селекции
- •16.2. Принципы селекции микроорганизмов
- •16.3. Селекция продуцентов антибиотиков, органических кислот и ферментов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 17 Основы молекулярной биотехнологии - II
- •17.1. Генетическая инженерия, ее методы и задачи
- •17.2. Получение фрагментов чужеродной днк и их очистка
- •17.3. Конструирование рДнк и клонирование генов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 18 Основы молекулярной биотехнологии - III
- •18.1. Амплификация
- •18.2. Экспрессия генов
- •18.3. Геномная библиотека
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Лекция 19 организация, контроль и управление биотехнологическими процессами
- •19.1. Системы gmp, gap, glp
- •III раздел «Персонал»:
- •IV раздел «Здания и помещения»:
- •V раздел «Оборудование»:
- •VI раздел «Процесс производства»:
- •VIII раздел «Валидация»:
- •19.2. Социальные аспекты биотехнологии и биоинженерии. Контроль применения биотехнологических методов
- •19.3. Понятие о биоэтике и биобезопасности
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
VIII раздел «Валидация»:
Валидация – это оценка и документальное подтверждение соответствия производственного процесса и качества продукции установленным требованиям.
Директор предприятия специальным приказом назначает руководящего сотрудника или специалиста со стороны для проверки качества работы какого-либо цеха, технологической линии и т.д.
Валидация может быть периодическая ( проводится постоянно) и внеплановая (при чрезвычайных происшествиях, при изменении технологии).
Валидация позволяет установить:
соответствует ли технологический процесс регламенту;
соответствует ли качество готовой продукции требованиям нормативной технологической документации;
соответствует ли оборудование производственным целям;
каков предел возможности производственного процесса.
Валидация оценивает сам процесс и предел возможных отклонений. При этом составляется отчет, если имеются какие-либо не соответствия или нарушения – то производственный процесс прерывается.
На биотехнологическом производстве внеплановая валидация проводится, если производство меняет штамм продуцента; изменена питательная среда (так как изменяется метаболизм продуцента и он может давать примеси).
GCP – (Good Сlinical Practice) – хорошая клиническая практика – правила организации клинических испытаний.
GCP – правила организации клинических испытаний.
Лекарственное средство допускается к клиническим испытаниям только после проведения лабораторных испытаний.
В правилах GCP изложены права больных и добровольцев:
испытуемые должны быть информированы о том, что им вводится новый лекарственный препарат и о его свойствах;
больные имеют право на финансовое вознаграждение;
должен быть контроль за ходом испытаний со стороны медиков.
В Европе, Соединенных Штатах Америки (США) и России введены общественные комитеты по контролю за клиническими испытаниями лекарственных препаратов. В эти комитеты входят священники, представители милиции и прокуратуры, медицинской общественности, которые наблюдают за испытаниями лекарственных препаратов.
Цель клинических испытаний – получение достоверных результатов: лекарство лечит, оно безвредно и т.д.
Надлежащая клиническая практика (Good Clinical Practice; GCP) представляет собой международный этический и научный стандарт планирования и проведения исследований с участием человека в качестве субъекта, а также документального оформления и представления результатов таких исследований.
Соблюдение указанного стандарта служит для общества гарантией того, что права, безопасность и благополучие субъектов исследования защищены, согласуются с принципами, заложенными Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации (ВМА), и что данные клинического исследования достоверны.
Целью настоящего национального стандарта является установление единых со странами Европейского Союза, Соединенными Штатами Америки и Японией правил, что должно способствовать взаимному признанию данных клинических исследований уполномоченными органами названных стран.
GLP – (Good Laboratory Practice) – хорошая лабораторная практика – правила организации лабораторных направлений.
GLP – правила организации лабораторных исследований.
Новое лекарственное средство необходимо подвергнуть лабораторным испытаниям, прежде чем приступать к проведению клинических испытаний.
Лабораторные испытания (in vitro, in vivo) проводятся на клетках, бесклеточных системах и животных.
При испытании на животных можно получить различные результаты, поэтому важна правильная организация исследований.
Животные должны быть гетерогенны (разные), корм должен быть постоянным, одинаковым; требуется определенная планировка вивария, чтобы исключить стресс у животных; животные должны быть жизнеспособны
В целях организации качественного проведения доклинических испытаний лекарственных и других биологически активных веществ в промышленно развитых странах (Англия, Германия, США, Франция, Япония и др.) утверждены единые правила «добротной лабораторной практики» (Good Laboratory Practice, GLP).
GLP представляет собой международный стандарт при доклинической разработке новых лекарственных средств. До проведения клинических исследований безопасность медицинских средств проверяется на животных. В международной практике испытания безопасности лекарственных препаратов, производимых в разных странах и в разных производственных условиях биотехнологической или фармацевтической фирм, осуществляются в соответствии с требованиями GLP. Существует группа GLP в Европейском Центре по экологии и токсикологии химической промышленности; в США система GLP действует с 1979 г. В настоящее время стандарты GLP вводятся и в России. Так, в частности государственная регистрация, сертификация и контроль за обеспечением надлежащих условий производства, транспортировки, хранения и применения медицинских иммунологических препаратов осуществляется Государственным институтом стандартизации и контроля им. Л.А. Тарасевича. В РФ в настоящее время действуют только три сертифицированных по GLP функционирующих испытательных лабораторий или центров. На базе Пущинского филиала ИБХ РАН с 1995 г. действует Российский национальный центр доклинических испытаний медицинских препаратов по международному стандарту GLP, созданный на инвестиционные средства Международного научно-технического центра (МНТЦ). Площадки и технологические модули в режиме GLP имеются также в Институте молекулярной биологии и вирусологии (Центр «Вектор») в п. Кольцово Новосибирской обл. и в Институте прикладной микробиологии и биотехнологии в п. Оболенск Московской обл.
Главными в системе GLP для Российского национального центра являются следующие основные действия и инфраструктурные компоненты инженерного обеспечения работы испытательного комплекса:
заблаговременная разработка стандартной методики проведения испытаний (Standard Operating Procedure, SOP) применительно ко всем ее этапам;
назначение руководителя и ответственных за каждый вид испытаний;
ведение специального протокола с результатами выполнения операций;
проведение внутренней инспекции службой качественной оценки испытаний (Quality Assuarance Unit, QAU);
обеспечение работы подразделения – Биоцентра;
обеспечение работы подразделения – Главного питомника;
обеспечение работы подразделения – Лабораторного корпуса.
Биоцентр включает в себя два барьерных питомника лабораторных животных (общая площадь 2700 м2 и 640 м2, производительность – 70 тысяч животных в год) и лабораторный корпус биомедицинских исследований (общая площадь 2450 м2). Все здания и помещения спроектированы и построены в соответствии с рекомендациями GLP. Питомники барьерного типа предназначены для разведения и массового размножения линейных лабораторных животных (мыши, крысы, кролики, морские свинки) категорированного генетического и гигиенического качества (Specific Pathogens Free, SPF; Virus Antybody Free, VAF).
Главный питомник имеет две независимые, полностью изолированные барьерные зоны, расположенные в разных уровнях на противоположных сторонах здания. Это позволяет избегать перекрестных загрязнений. В барьерной зоне первого этажа имеются 11 комнат содержания животных по 18 м2 каждая для мелких грызунов, 4 комнаты по 36 м2 барьерной зоны второго этажа используются для разведения и содержания морских свинок и кроликов. На первом этаже имеется полностью изолированная зона карантинирования вновь поступающих животных. Персонал по уходу за животными попадает в чистую зону через шлюз после санитарно-гигиенической обработки и одевания в стерильную спецодежду.
Клетки, поилки, стеллажи, корма, материал подстилки и прочие принадлежности подвергаются стерилизации и передаются в чистую зону через проходные автоклавы. Кондиционированный воздух, прошедший три ступени очистки (99,95 %), попадает в комнату содержания сверху, а выводится через низ.
Соотношение подаваемого системой вентиляции воздуха и выходящего – 15:10 объемов в час, что обеспечивает во всех комнатах содержания животных избыточное давление по сравнению с коридором чистой зоны. Микропроцессорная система контролирует в комнатах содержания давление, температуру, относительную влажность воздуха, а также освещенность. Для аварийных ситуаций системы вентиляции и фильтрации продублированы. В конвенциональной зоне находятся моечно-стерилизационный блок и лаборатория патоморфологического мониторинга.
Лабораторный корпус имеет две изолированные зоны: конвенциональная (лабораторная) общей площадью 1910 м2 и зона гигиенического барьера для содержания экспериментальных животных общей площадью 640 м2. В конвенциональной зоне расположены лабораторные боксы бактериологического и вирусологического анализа, бокс для клеточных работ, лабораторные комнаты токсикологической биохимии. В чистой зоне находятся 14 комнат содержания экспериментальных животных, лаборатории пирогенности и для физиологических и фармакологических исследований.
Технологическое оборудование обеспечивает поддержание барьерных условий в чистой зоне на том же уровне, что и в главном питомнике.
Персонал Биоцентра наряду с технологией разведения (размножения) лабораторных животных статуса SPF и VAF способен проводить следующие исследования и анализы:
общая токсичность (острая, подострая и хроническая);
иммунотоксичность и аллергенность;
эмбриотоксичность и тератогенность;
цитотоксичность и мутагенность;
канцерогенность;
биохимическая токсикология;
пирогенность;
фармакокинетика и фармакодинамика.
Специфическая биологическая активность новых препаратов изучается по их воздействию на следующие системы организма и процессы:
иммунная система;
сердечно-сосудистая система;
нервная система;
общий метаболизм;
вводно-солевой метаболизм;
противовоспалительное действие;
противоопухолевое действие.
Во время пуска всего комплекса (Центра) в эксплуатацию в качестве тестового объекта были проведены доклинические испытания нового пептидного препарата С-1-6 – синтетического аналога фрагмента человеческого интерлейкина-2 (IL-2). Создан полный комплект документации практического регламента GLP применительно к принятым условиям. Создана электронная система слежения и безопасности главного питомника и корпуса биомедицинских исследований.
Одобренный препарат после лабораторных доклинических испытаний по системе GLP и последующей клинической проверки может быть разрешен к выпуску в условиях промышленного производства. Для обеспечения изготовления высокого качества биопродукта последний должен пройти стадию производства, удовлетворяющей следующему системному международному стандарту – «добротной производственной практике» (Good Manufacturing Practice, GMP).
