Использование результатов научных разработок за 2006 г.
Биологические науки.

Институт биологии Коми НЦ
 

Разработан оригинальный метод получения биосорбентов путем иммобилизации ассоциаций микроорганизмов-деструкторов нефти в сорбент «Сорбонафт» производства ЗАО «Пресс-торф», г. Киров. В лабораторных и полевых опытах выявлены положительный эффект использования биосорбентов при очистке водных поверхностей и почв, загрязненных нефтью, и способность микроорганизмов сохранять высокую активность после стрессового воздействия низких температур. Поданы заявки на патент, получены сертификаты на применение биосорбентов.
 

Предложена новая система борьбы с незаконным оборотом древесины с использованием компьютерных систем автоматического распознавания образов. Однозначная идентификация партии леса проводится по комплексу характеристик, отражающих геометрию штабеля и составляющих его бревен. Для анализа используется совокупность электронных материалов, полученных с помощью цифровых фотокамер и GPS устройств. Разработанная система позволяет избежать недостатков известных способов контроля, применяемых в мировой практике. Поданы три заявки на патенты.
 

Созданы базы данных «ALGOMYCO» и «PHYTO», позволяющие хранить и анализировать информацию по водорослевым и грибным группировкам почвенных микроорганизмов, систематике и эколого-ценотическим характеристикам сосудистых растений и геоботаническим описаниям, в частности, проводить статистический анализ, представлять результаты в виде таблиц, графиков и тематических карт.
 

Показано, что метилфосфоновая кислота (МФК) – продукт деградации фосфорорганических отравляющих веществ является фактором ускорения хода аутогенных сукцессий альгоценозов. Воздействие МФК в концентрациях 5•10^-4 и 5•10^-3 моль/л приводит к увеличению реализации видового потенциала альгоценозов в почве. Наивысший стимулирующий эффект МФК оказывает на представителей Cyanophyta, которые можно рассматривать в качестве потенциальных биоагентов ремедиации почв загрязненных продуктами разложения фосфорорганических отравляющих веществ, а также мышьяком и свинцом.
 

При исследовании ферментативной активности нефтезагрязненных почв выявлено, что показатели активности окислительно-восстановительных ферментов каталазы и дегидрогеназы, а также гидролитического фермента липазы можно использовать в качестве критериев оценки состояния почв на разных стадиях их самовосстановления и проводимых рекультивационных работ. Выделен штамм Rhodotorula glutinis 55-1-P – наиболее активный продуцент ферментов липазы и дегидрогеназы.
 

Издан «Каталог коллекций живых растений Ботанического сада Института биологии Коми НЦ УрО РАН». Предлагаемый для широкого круга читателей каталог дает информацию о богатом видовом и сортовом разнообразии растений, которые могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства (озеленение, садоводство, фармакология, кормопроизводство).
 

Изучен состав эфирного масла (ЭМ) ромашки аптечной (Matricaria recutita) сорта Подмосковная в условиях культивирования и выделены основные компоненты ЭМ (рис. 35).

a)

b)

Рис. 35. Соотношение компонентов в эфирном масле ромашки аптечной: a – сорт «Подмосковная»; b – дикорастущая из Анапского района Краснодарского края.

Выявлено, что выход ЭМ в пресчете на абсолютно сухое сырье составляет 1,4±0,1 %, а массовая доля хамазулена в ЭМ достигает 14,1±0,3 %, что является свидетельством высокого качества лекарственного сырья. Обоснована высокая перспективность возделывания ромашки аптечной в северных условиях. Предложены технологические схемы получения хамазулена и бисабололоксидов А и В, обладающих ярко выраженными противовоспалительными свойствами.
 

Показана штаммовая специфичность каллусных культур клеток Serratula coronata по составу и содержанию экдистероидов. Установлено, что экдистероидсодержащая фракция (смесь 20-гидроксиэкдизона и инокостерона), полученная из клеточной биомассы серпухи венценосной (штамм GI 1,1), существенно не отличается от субстанции «Серпистен», выделенной из листьев культивируемых растений. Выявлен штамм CIII 1.2. , селективно продуцирующий только инокостерон, обладающий высокой активностью гормона линьки насекомых и высокой антиоксидантой и анаболической активностями у млекопитающих. Указанный штамм представляет интерес для биотехнологического получения инокостерона. Подана заявка на изобретение.
 

Разработан режим мембранного фракционирования ферментов целлюлазного комплекса культуральных жидкостей продуцента Trichoderma viride с последовательным увеличением или уменьшением пористости мембран от 10 до 200 кДа для получения фракций ферментов, отличающихся по активности к растворимым и нерастворимым целлюлозосодержащим субстратам. Показана возможность получения фракций ферментов с различной субстратной специфичностью. Направлена заявка на патент.
 

Получены данные сравнительного анализа о накоплении гликозидов в растениях родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) из разных географически удаленных точек ареала и культивируемых в подзоне средней тайги. Наибольшее накопление гликозидов (до 50 мг/г сухой массы) свойственно растениям Приполярного Урала и альпийских лугов Горного Алтая. По содержанию гликозидов культивируемые растения сопоставимы с дикорастущими. Данные могут быть использованы для оценки растительных ресурсов и отбора исходного материала при введении радиолы розовой в культуру.
 

Институт экологии растений и животных
 

Проведена инвентаризация биологического разнообразия животного мира Среднего и Южного Урала. Подготовлены обобщающие сводки: "Рыбы Среднего Урала", "Млекопитающие Среднего Урала", "Летучие мыши Урала". Издана "Красная книга Челябинской области", в которой систематизированы сведения о распространении, тенденциях движения численности, особенностях биологии, лимитирующих факторах и мерах охраны 368 видов и подвидов грибов, растений и животных. Результаты важны для создания законодательной базы охраны растительного и животного мира.
 

Выполнена оценка состояния водных экосистем на территории трассы "Ямал-Ухта" на основе разработанных ранее концепции, программы и регламента системы экологического мониторинга биоты при строительстве и эксплуатации магистральных систем транспорта природного газа. Показано, что промышленное освоение Ямала и Полярного Урала приводит к снижению биологического разнообразия и продуктивности, нарушению естественной динамики экосистем.
 

Ботанический сад
 

Сформирована база данных о фитомассе и первичной продукции в лесных экосистемах бореальной области территории РФ, обеспечивающая основу для расчетов углеродного цикла лесов на локальном и региональном уровнях. Полученные результаты оценки углерододепонирующей способности лесных площадей являются базовыми для расчета углеродного пула при лесоустройстве и составлении «Основных положений по организации и использованию лесного фонда».
 

В результате проведенных флористических исследований и мониторинга растительных сообществ выявлены новые ботанические и ботанико-геоморфологические природные объекты. Разработаны предложения для организации заказников, памятников природы и других особо охраняемых природных территорий на Среднем и Южном Урале. Проведена экспертиза современного состояния утвержденных ранее памятников природы в Красноуральском, Карпинском и Ивдельском районах Свердловской области.
 

Выполнено определение уровня загрязнения недревесной продукции лесов (грибов, ягод) в городской и пригородной зонах г. Каменск-Уральский. Получены данные, характеризующие накопление тяжелых металлов на различном удалении от источников техногенного загрязнения в грибах и ягодах обследованной территории, выявлены видовые различия. Выявлена более высокая способность плодов костяники, по сравнению с грибами, к накоплению металлов. Данные представлены в Администрацию города.
 

Проведен мониторинг состояния и динамики растительности и биохимического фона в промышленных посадках и в местах самозарастания на золоотвалах Рефтинской ГРЭС и в его окрестностях. Определена лесоводственная, экономическая и социальная эффективности естественных и искусственных растительных сообществ, формирирующихся на крупных золоотвалах. Выявлено, что в целом формирование растительности идет по зональному типу.
 

Завершена более чем тридцатилетняя работа по формированию интродукционной популяции клена остролистного из особей второго поколения зимостойких форм. Осуществлен отбор абсолютно не подмерзших особей второго поколения (40 экземпляров), подвергшихся воздействию экстремально низких температур зимы 2005-2006 гг, которые планируется оформить как сорт-популяцию «Северянин».
 

Институт экологии и генетики микроорганизмов
 

Разработан новый эффективный лиопротектор на основе Rhodococcus-биосурфактантов, предназначенный для долгосрочного хранения биотехнологически ценных культур актинобактерий и сохранения исходных свойств промышленных культур.
 

Предложен эффективный метод получения экологически безопасных Rhodococcus-биосурфактантов, которые могут быть использованы в качестве биопротекторов и биостимуляторов, эмульгирующих и гидрофобизирующих агентов при создании перспективных биотехнологий, а также нефтеотмывающих препаратов, пригодных для биоремедиации окружающей среды.
 

Разработана новая питательная среда для культивирования стафилококков-продуцентов антибактериальных соединений. Её применение способствует выявлению новых продуцентов антибактериальных соединений среди штаммов стафилококков в изолятах больных хирургического профиля и позволяет значительно повысить выход биомассы бактерий при выделении антибактериальных соединений из культуральных жидкостей продуцентов.
 

В результате селекции выделены новые штаммы бактерий для биокаталитического гидролиза широкого ряда сложных эфиров и нитрилов карбоновых кислот. Полученные культуры бактерий обладают эстеразной активностью по отношению к бутилакрилату до 9 мкмоль/мг/мин (25°С) и нитрилазной активностью до 8 мкмоль/мг/мин (30°С), что превосходит многие мировые аналоги, рекомендованные для применения в биотехнологии. Селектированные штаммы могут быть использованы в химической биотехнологии и фармакологии при синтезе мономеров для полимерной химии и создании лекарственных препаратов.
 

Предложены рекомендации, необходимые для клинической отработки терапевтических схем лечения антибиотиками, а также по применению биоцидных средств, подавляющих нозокомиальные микроорганизмы в госпитальной среде.
 

Выявлено, что пресные воды Сылвенской гидрогеологической провинции соответствуют международным стандартам качества Всемирной Организации Здравоохранения. Определен прогноз запасов и даны рекомендации по использованию этой природной экологически чистой воды.
 

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза
 

Разработана питательная среда для дифференциации энтеробактерий, в состав которой входит сГРМ-агар, пептон ферментативный, манит, аммоний железо (II) сульфат, натрия тиосульфат, феноловый красный в заданном количестве. Применение новой среды, по сравнению с общепризнанными, позволяет быстро и достоверно идентифицировать грамотрицательные бактерии, сократить частоту ошибок идентификации лактозоположительных штаммов E.coli до 1%, дополнительно идентифицировать до вида лактозоотрицательные штаммы E. coli, P. mirabilis, P. vulgaris. Стоимость идентификации штаммов энтеробактерий снижается на 18-48%. Эффективность идентификации условно-патогенных бактерий составляет 82,0%. Получен патент РФ.
 

Разработаны иммунологические критерии определения острой фазы стафилококкового среднего отита в эксперименте. Предложено определять на 3-4 день экспериментального отита концентрацию лактоферрина в носовой слизи и активность бета-лизинов в сыворотке крови подопытных кроликов. По концентрации лактоферрина 119±1,6 нг/мл (норма 86,2±1,4 нг/мл) и активности бета-лизинов 69,4±0,4% (норма 54,8±1,7%) судят об острой фазе воспалительного процесса в среднем ухе. Получен патент РФ.
 

Доказана необходимость включения в схемы комплексной терапии и профилактики хронического пиелонефрита у детей биопрепаратов, в частности, пре- и пробиотиков (хилак-форте, энтерол), применение которых показало высокую эффективность в купировании симптомов заболевания, нормализации функции почек, уменьшении частоты возникновения рецидивов и увеличении продолжительности периода ремиссии. Разработан алгоритм назначения и оценки эффективности их использования. Издано информационно-методическое письмо Минздрава Оренбургской области "Диагностика и лечение инфекции мочевой системы у детей: клинико-микробиологические подходы", предназначенное для распространения в лечебных учреждениях.
 

Институт иммунологии и физиологии
 

Предложена экспертно-аналитическая система диагностики, прогноза, мониторинга и тактики ведения пациентов с тромбогеморрагическими состояниями различного генеза. Разработана компьютерная программа принятия клинического решения, позволяющая улучшить качество оказания медицинской помощи, в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций, а также диагностировать состояние системы гемостаза на доклиническом этапе и прогнозировать характер изменений в данной системе. Это разрешит значительно снизить частоту развития тромбогеморрагических осложнений и летальных исходов, а также сократить затраты на ведение одного больного. Научная и практическая значимость проекта подтверждена 5 патентами РФ.
 

Разработана экспертно-аналитическая система диагностики и тактики ведения пациентов с полиорганной недостаточностью различного генеза с акцентом на прогноз и профилактику. Использование данной системы позволит при имеющемся ресурсе высококвалифицированных кадров и незначительном увеличении существующего финансирования медицины уменьшить сроки оказания квалифицированной медицинской помощи. Научная и практическая значимость подтверждены 7 патентами РФ.
 

Предложен способ оценки реактивности лимфоцитов человека для клинических работ и экспериментальных исследований, который заключается в характеристике их митогенеза при стимуляции митогеном (по индексу стимуляции) и активационного апоптоза при стимуляции митогеном (по индексу апоптоза) и, далее, расчете соотношения между активационным апоптозом и митогенезом – NPAR (negative/positive activation ratio).
 

С целью восстановления поврежденных тканей и их функций предлагается включать в стандартную терапию использование иммуномодуляторов, влияющих на Т- и В-лимфоциты, тучные клетки и макрофаги. В частности, даны рекомендации по применению иммуномодуляторов (тамерит, полиоксидоний, тималин) для стимуляции восстановительных процессов при повреждении печени.
 

Институт физиологии Коми НЦ
 

Разработана оригинальная компьютерная программа «Модуль расчета рациона», позволяющая работникам на рабочем месте быстро оценить свой фактический рацион питания с целью коррекции массы тела и устранения дисбаланса по белкам, жирам и углеводам. Ведется работа по регистрации товарного знака продукта. Программа адаптируется и внедряется в производственных подразделениях ОАО «Севергазпром».
 

Найден способ получения из свежесобранного растительного сырья пектиновых полисахаридов с высоким выходом и высокой степенью очистки целевых продуктов. Пектиновые полисахариды, полученные этим способом, отличаются низкой степенью деструкции и высокой физиологической активностью, могут использоваться в пищевой промышленности в качестве желирующих агентов, и химико-фармацевтической промышленности в качестве биологически активных добавок, обладающих иммуностимулирующим действием. Получен патент РФ.
 

Предложен технически простой, легко выполнимый персоналом стационара или бригадой скорой помощи способ оценки дисперсии реполяризации желудочков сердца по параметрам распределения потенциала на поверхности тела в период конечной желудочковой активности (комплекса ST-T электрокардиограммы). Данный метод позволяет прогнозировать риск возникновения фибрилляции желудочков или желудочковой тахикардии у больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы.
 

Разработан лабораторный способ получения противочумной химической микроинкапсулированной вакцины, первичная подкожная иммунизация которой индуцирует защиту от экспериментальной чумы различных животных.
 

Отработаны антигенный состав, форма и методы осуществления отдельных этапов приготовления, определены значимость и границы применения псевдотуберкулезного эритроцитарного иммуноглобулинового диагностикума в клинической практике ранней диагностики псевдотуберкулеза. В настоящее время проводится доклиническое (лабораторно-экспериментальное) изучение препарата. Получен патент РФ.
 

Разработан биотехнологический способ получения пектинов из культур клеток растений, высокопродуктивных по биомассе и синтезируемым полисахаридам. Способ включает оптимизацию состава питательных сред для культивирования клеток и метод выделения пектинов из биомассы культивируемых тканей растений. Применение культур тканей способствует выделению пектиновых полисахаридов, стандартизованных по химическому составу и биологической активности с высокой степенью очистки, и обеспечивает получение качественного целевого продукта с высоким выходом. Полисахариды являются основой для создания пищевых добавок и биологически активных веществ. Получены опытные образцы пектинов и проведены их биоиспытания. Разработка защищена четырьмя патентами РФ.
 

Предложен новый способ получения, выделения и очистки полигалактуроназы с использованием методов адсорбционной и ионообменной хроматографии пектинолитического фермента с высокими выходом и удельной активностью. Ферментный препарат можно использовать для исследования структуры растительных пектинов методом ферментативного гидролиза, для осветления фруктовых соков и вин. Разработка защищена патентом РФ.
 

Получены регуляторы роста растений на основе пектинов. Предпосевная обработка семян овощных и зерновых культур водными растворами экзогенных пектинов способствует увеличению всхожести, скорости прорастания семян, роста проростков и урожайности, что может дать значительный экономический эффект для сельского хозяйства. Определена их рост-регулирующая активность. Результаты исследований могут быть использованы агрофирмами, тепличными хозяйствами, фермерами и личными подсобными хозяйствами для повышения урожайности овощных и зерновых культур.
 

Разработан простой и экономичный способ получения в индивидуальном состоянии D-апиозы – уникального моносахарида с разветвленной углеродной цепью из лемнана, пектина ряски малой. Наибольший выход апиозы получен при мягком кислотном гидролизе лемнана в стандартизованных условиях. Препарат уже находит применение в качестве заведомого образца при изучении гликозидов и полисахаридов, содержащих в своем составе D-апиозу. Получен патент РФ.
 

Институт физиологии природных адаптаций
 

Обоснован способ получения сорбентов из продуктов неполной переработки древесины, обладающих иммуномодулирующими свойствами, который позволит получить новые средства для коррекции иммунитета.
 

Разработан метод выделения лимфоцитов и определения активности внутриклеточных ферментов иммунокомпетентных клеток полумикроанализом. Метод позволяет выявлять клеточные механизмы в формировании иммунодиффицитных состояний в неблагоприятных климатических условиях.
 

Институт экологических проблем Севера
 

Проведена инвентаризация природных комплексов, биоразнообразия и культурного наследия на территории Кожозерского ландшафтного заказника. Дана характеристика и оценка современного состояния основных экосистем, биоты и территории. Выявлены ряд ключевых местообитаний, редкие и уязвимые виды, даны рекомендации по ведению мониторинговых работ и зонированию территории заказника, охарактеризовано историко-культурное наследие. Подготовлена монография «Природа и историко-культурное наследие Кожозерья».
 

Проведена инвентаризация ключевых участков и биотопов размножения гусей на о.Колгуев (НАО). Исследовано воздействие традиционного природопользования (охота, собирательство яиц птиц) на успешность размножения гусеобразных птиц. Выявлены этноконфликтологические особенности ненцев острова в контексте хозяйственного и промышленного освоения Севера. Разработаны методические подходы к изучению этносоциобиогеоценоза на примере модельной территории «Остров Колгуев».
 

Сформулирован новый подход к организации территорий традиционного природопользования коренных и малочисленных народов Севера, направленный на оптимизацию этно-экологической среды путём сохранения биоразнообразия, природных комплексов, историко-культурного наследия и природопользования коренного и местного населения. Природно-географическая среда выступает в качестве важного фактора спецификации исторических, этнокультурных и социально-экономических процессов.
 

Отчет о научной и научно-организационной
деятельности за 2006 г. Часть 1.