Metody przechowywania i utrwalania bioproduktów KOLEKCJE SZCZEPÓW

Transkrypt

1 Metody przechowywania i utrwalania bioproduktów KOLEKCJE SZCZEPÓW Opracował: dr S. Wierzba Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej Uniwersytetu Opolskiego

2 Kolekcje szczepów Metody przechowywania szczepów Zamrażanie teoretyczne podstawy zamrażania zamrażanie produktów roślinnych i zwierzęcych zmiana cech produktów podczas zamrażania czynniki ochronne, pożywki Suszenie suszenie sublimacyjne budowa, rodzaje liofilizatorów suszenie rozpyłowe i fluidyzacyjne Przygotowanie szczepionek do procesów biotechnologicznych kultury starterowe liofilizaty

3 Bednarski Włodzimierz, Fiedurka Jan, PODSTAWY BIOTECHNOLOGII PRZEMYSŁOWEJ, WNT, Warszawa Libudzisz Zdzisława, Kowal Krystyna, Żakowska Zofia, MIKROBIOLOGIA TECHNICZNA, PWN, Warszawa 2007.

4 Pijanowski Eugeniusz, Dłużewski Mieczysław, Dłużewska Anna Jarczyk Andrzej, OGÓLNA TECHNOLOGIA ŻYWNOŚĆI, WNT, Warszawa Bednarski Włodzimierz, Repsa Arnold, BIOTECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI, PWN, Warszawa 2001.

5 Szewczyk Krzysztof W., TECHNOLOGIA BIOCHEMICZNA, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa Gruda Zbigniew, Postolski Jacek, ZAMRAŻANIE ŻYWNOŚĆI, WNT, Warszawa 1999.

6 KOLEKCJE SZCZEPÓW Bioprodukty substancje aktywne biologicznie, żywe komórki lub ich części (rozpuszczone składniki wewnątrzkomórkowe, pozakomórkowe) - aby mogły być wykorzystane w procesach biotechnologicznych muszą być przechowywane w warunkach gwarantujących przeżywalność i utrzymanie ich pożądanych cech.

7 KOLEKCJE SZCZEPÓW Drobnoustroje, stanowiące podstawowe ogniwo wszelkich procesów biotechnologicznych, powinny zapewniać: wysoką jakość produktu, powtarzalność prowadzonych procesów. Wymaga to odpowiedniego zabezpieczenia stosowanych szczepów, z uwzględnieniem: czystości mikrobiologicznej, maksymalnej żywotności komórek (nawet przy bardzo małej przeżywalności drobnoustrojów, ważne jest aby pozostałe przy życiu komórki charakteryzowały się cechami biotechnologicznymi na poziomie kultury wyjściowej) stabilności cech fizjologicznych i genetycznych, w tym przede wszystkim produktywność metabolitów pierwszo- i drugorzędowych. Stosowana metoda przechowalnicza powinna: zapewnić maksymalną przeżywalność komórek, zminimalizować liczbę komórek uszkodzonych, przeciwdziałać spontanicznym mutacjom i selekcji komórek mniej przydatnych w procesie technologicznym ograniczać przypadkowe zanieczyszczenia innymi mikroorganizmami

8 Przy bardzo dużej różnorodności drobnoustrojów, nie ma uniwersalnej metody przechowywania. Istnieje konieczność opracowania indywidualnej metody przechowywania określonych szczepów stosowanych w konkretnym procesie technologicznym. Najłatwiej przechowują się : KOLEKCJE SZCZEPÓW Znacznie trudniej:

9 KOLEKCJE SZCZEPÓW Prawidłowe przechowywanie mikroorganizmów możliwe jest jedynie w specjalistycznych kolekcjach. Banki czynników biologicznych, w tym przede wszystkim kolekcje genetycznie scharakteryzowanych mikroorganizmów, kriobanki komórek zwierzęcych i roślinnych oprócz zachowania materiału genetycznego mogą być również wykorzystywane do konstrukcji nowych, przydatnych kultur. Przechowywane szczepy powinny być preparatami aktywnymi, o stałych cechach fizjologicznych i niezmienionej aktywności produkcyjnej.

10 KOLEKCJE SZCZEPÓW Celem kolekcji jest zapewnienie referencyjnych szczepów bakteryjnych dla celów badawczych, porównawczych, edukacyjnych. Wiele z nich ma znaczenie praktyczne i jest stosowanych w przemyśle, biotechnologii. Szereg szczepów wzorcowych używa się do testów jako standardy. zadania kolekcji Poszukiwanie nowych szczepów o przydatnych cechach, oraz ich ulepszanie z zastosowaniem metod klasycznych i inżynierii genetycznej Klasyfikację i identyfikację drobnoustrojów Badania nad doborem skutecznych metod przechowywania drobnoustrojów w warunkach laboratoryjnych

11 KOLEKCJE SZCZEPÓW Najstarszą kolekcją, która powstała w 1904 roku jest holenderska kolekcja CBS. lista szczepów baza danych Od tego czasu powstało wiele innych kolekcji, zrzeszonych w Światowej Federacji Kolekcji Kultur (WFCC World Federation of Culture Collections) aktualnie zarejestrowanych jest 526 kolekcji w 67 krajach. WDCM - statystyka w krajach WDCM - szczegółowe dane

12 KOLEKCJE SZCZEPÓW Znane kolekcje światowe USA: ATCC zorganizowana w 1925 roku, przechowuje bakterie, grzyby strzępkowe, drożdże, glony, wirusy, plazmidy, genomowe DNA. (wyszukiwanie 1, 2, 3) NRRL 1904 rok, drożdże grzyby strzępkowe, bakterie, glony Europa: DSMZ Niemcy, bakterie, drożdże, pleśnie, wirusy. CCM Czechy 1963 rok, w kolekcji zgromadzone są szczepy bakterii, drożdży i grzybów strzępkowych Dla kolekcjonowanych szczepów konieczne jest opracowanie katalogu (informacje na temat zgromadzonych szczepów, ich cech użytkowych). Ponadto dla każdego szczepu powinna być założona metryka zawierająca: numer kolekcyjny nazwę gatunkową i synonimy szczepu datę wprowadzenia do kolekcji metodę przechowywania cechy morfologiczne, biochemiczne właściwości toksyczne i chorobotwórcze

13 W Polsce do WCFF należy 9 kolekcji, które pracują na potrzeby biotechnologii. CCBA Kolekcja Glonów, Uniwersytet Gdański KOLEKCJE SZCZEPÓW

14 1977 rok Traktat Budapesztański porozumienie regulujące międzynarodowe zasady działania kolekcji kultur. W Polsce uprawnione do przyjmowania mikroorganizmów w depozyt są: KOLEKCJE SZCZEPÓW IAFB Kolekcja Mikroorganizmów Przemysłowych (Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego, Warszawa) PCM 106 Polska Kolekcja Mikroorganizmów (Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN, Wrocław) Kolekcje depozytornie są zobowiązane do długotrwałego przechowywania szczepów oraz bezwzględnego zachowania ich pierwotnych właściwości. W kolekcjach często deponowane są szczepy patentowe o określonych cennych właściwościach, wyizolowane ze środowiska naturalnego lub otrzymane w wyniku manipulacji genetycznych.

15 KOLEKCJE SZCZEPÓW Pierwszym szczepem przemysłowym, który został zdeponowany w kolekcji NRRL (1948) był Streptomyces aureofaciens producent chlorotetracykliny