Повышение активности штамма Amycolatopsis orientalis – продуцента антибиотика эремомицина и изучение его антибактериальной активности

Широкое применение антибиотиков в сельском хозяйстве сопряжено с возникновением новых вызовов, что определяет актуальность поиска и разработки эффективных антимикробных препаратов. Целью работы являлось получение нового высокопродуктивного штамма-продуцента гликопептидного антибиотика эремомицина и оценка антибактериальной активности частично очищенного препарата, выделенного из культуральной жидкости полученного штамма. Новый штамм Amycolatopsis orientalis Е 27-22 получен сочетанием методов многоступенчатой селекции и ненаправленного ультрафиолетового мутагенеза. Упрощенное выделение препарата эремомицина осуществляли одноступенчатой сорбцией из фильтрата культуральной жидкости на макропористую смолу. Антибактериальную активность в отношении ряда грамположительных тест-культур (Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Micrococcus luteus, Bacillus subtilis, Clostridium perfringens) оценивали методами диффузии в агар и определения минимальных ингибирующих концентраций в сравнении с коммерческим ванкомицином и высокоочищенным эремомицином. Продуктивность нового штамма составила 4,51±0,23 г/л, что на 31,87% превышает продуктивность исходного штамма Amycolatopsis orientalis ВКМ Ac-2717D. Содержание эремомицина в частично очищенном препарате достигло 70,0±2,0% масс. Показано, что, несмотря на упрощенную технологию выделения, полученный препарат сохраняет высокую биологическую активность, уступая референсным антибиотикам не более чем в 2 раза, а в отношении Micrococcus luteus и Clostridium perfringens сопоставим с ванкомицином. Это подтверждает целесообразность дальнейшей разработки упрощенной технологии выделения для потенциального применения в сельском хозяйстве.

1. Panditharathne P.N.K.W., Kumbukgolla W.W., Jayaweera J.A.A.S., Rawat D.S. Review on usage of vancomycin in livestock and humans: maintaining its efficacy, prevention of resistance and alternative therapy // Veterinary Sciences. 2017. Vol. 4, no. 1. P. 6. DOI: 10.3390/vetsci4010006.

2. Mann А., Nehra К., Rana J.S, Dahiya T. Antibiotic resistance in agriculture: perspectives on upcoming strategies to overcome upsurge in resistance // Current Research in Microbial Sciences. 2021. Vol. 2. P. 100030. DOI: 10.1016/j.crmicr.2021.100030.

3. Sazykin I.S., Khmelevtsova L.E., Seliverstova E.Y., Sazykina M.A. Effect of antibiotics used in animal husbandry on the distribution of bacterial drug resistance (review) // Applied Biochemistry and Microbiology. 2021. Vol. 57, no. 1. P. 20–30. DOI: 10.1134/S0003683821010166.

4. Low C.X., Tan L.T.-H., Mutalib N.-S.A., Pusparajah P., Letchumanan V., Lee L.-H., et al. Unveiling the impact of antibiotics and alternative methods for animal husbandry: a review // Antibiotics. 2021. Vol. 10, no. 5. P. 578. DOI: 10.3390/antibiotics10050578.

5. Самарин Г.Н., Беляков М.В., Лящук Ю.О. Актуальные тенденции применения антимикробных препаратов в сельском хозяйстве // Отходы и ресурсы. 2023. Т. 10. N 1. С. 20. DOI: 10.15862/22ECOR123. EDN: LONKRL.

6. Высочанская О.Н., Кулешова С.И., Симонова Е.П. Гликопептидные антибиотики: структурно-функциональные аспекты, применение в медицине и стандартизация // Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2023. Т. 13. N 2-1. С. 261–270. DOI: 10.30895/1991-2919-2022-447.

7. Kisil O.V., Efimenko T.A., Efremenkova O.V. Looking back to Amycolatopsis: history of the antibiotic discovery and future prospects // Antibiotics. 2021. Vol. 10. P. 1254. DOI: 10.3390/antibiotics10101254.

8. Gause G.F., Brazhnikova M.G., Lomakina N.N., Berdnikova T.F., Fedorova G.B., Tokareva N.L., et al. Eremomycin-new glycopeptide antibiotic: chemical properties and structure // Journal of Antibiotics. 1989. Vol. 42, no. 12. P. 1790–1799. DOI: 10.7164/antibiotics.42.1790.

9. Park S., Ronholm J. Staphylococcus aureus in agriculture: lessons in evolution from a multispecies pathogen // Clinical Microbiology Reviews. 2021. Vol. 34, no. 2. P. e00182– e00220. DOI: 10.1128/CMR.00182-20.

10. Кисиль О.В., Габриэлян Н.И., Малеев В.В. Устойчивость к антибиотикам – что можно сделать? // Терапевтический архив. 2023. Т. 95. N 1. С. 90–95. DOI: 10.26442/00403660.2023.01.202040. EDN: CZDJLC.

11. Малкова И.В., Борисова О.К., Павлова М.В., Земляницкая Е.П., Сергеева Т.И. Активность in vitro нового гликопептидного антибиотика эремомицина в отношении облигатных анаэробных грамположительных бактерий // Антибиотики и химиотерапия. 1991. Т. 36. N 4. С. 17–20.

12. Пат. № 2661613, Российская Федерация, C1 A61K 35/66 A61P 31/04. Способ лечения заболеваний человека, вызванных грамположительными бактериями / И.О. Рыжков, М.Ю. Самсонов, М.Г. Чернобровкин, Д.Л. Шоболов. Заявл. 01.11.2017; опубл. 17.07.2018. Бюл. № 20.

13. Пат. № 2110578, Российская Федерация, С12 Р 1/06, С12 N 1/00, 1/02, А61 К35/66. Штамм Amycolatopsis orientalis subsp. eremomycini ВКПМ S-892 – продуцент антибиотика эремомицина и способ получения антибиотика эремомицина / М.Г. Бражникова, А.В. Лайко, Г.Б. Федорова, Т.П. Преображенская, М.А. Свешникова, О.А. Лапчинская [и др.]. Заявл. 18.06.1997; опубл. 10.05.1998.

14. Гольденберг Л.Е., Степанова Е.С., Ветроградова Т.П., Шевчук Л.А., Шепелевцева Н.Г. Доклиническое токсикологическое изучение нового антибиотика эремомицина. Острая токсичность для лабораторных животных // Антибиотики и биотехнологии. 1987. Т. 32. N 12. С. 910–915.

15. Джавахия В.В., Глаголева Е.В., Попова Е.Д., Овчинников А.И., Скрябин К.Г., Шоболов Д.Л. [и др.]. Разработка нового высокопродуктивного штамма Amycolatopsis orientalis – продуцента антибиотика эремомицина // Биотехнология. 2017. T. 33. N 1. С. 42–52. DOI: 10.1016/0234-2758-2017-33-1-42-52. EDN: YNTLXT.

16. Пат. № 2621866, Российская Федерация, C12P 1/06 C12N 1/20 A61K 35/66 C12R 1/01. Штамм Amycolatopsis orientalis – продуцент антибиотика эремомицина и способ получения эремомицина / В.В. Джавахия, Е.В. Глаголева, Т.М. Воинова, Е.Д. Попова, А.И. Овчинников, Д.Л. Шоболов [и др.]. Заявл. 12.04.2016; опубл. 07.06.2017. Бюл. № 16.

17. Булыгина Е.С., Кузнецов Б.Б., Марусина А.И., Кравченко И.К., Быкова С.А., Колганова Т.В. [и др.]. Изучение нуклеотидных последовательностей nifH генов у представителей метанотрофных бактерий // Микробиология. 2002. Т. 71. N 4. С. 500–508.

18. Шахова Д., Каночкина М.С. Перспективы и особенности применения метода турбидиметрического анализа для определения антимикробной активности пептидов и антибиотиков гликопептидного ряда (систематический обзор предметного поля) // Health, Food & Biotechnology. 2024. Т. 6. N 4. С. 73–93. DOI: 10.36107/hfb.2024.i4.s242. EDN: IDWVZE.

19. Пат. № 1475150, СССР, C 12 N 1/00. Антибиотик «Эремомицин» и способ его получения / Г.Ф. Гаузе, Т.П. Преображенская, А.В. Лайко, Т.И. Селезнева, М.А. Свешникова, М.Г. Бражникова [и др.]. Заявл. 06.02.1981; опубл. 27.05.1997.

20. Пат. № 2352631, Российская Федерация, C12N 1/20, C12R 1/01, C12P 1/06. Штамм Amycolatopsis orientalis ВКПМ-Ас-807 – продуцент эремомицина / О.А. Лапчинская, Г.Б. Федорова, В.В. Погожева, М.Н. Преображенская, Г.С. Катруха, В.И. Пономаренко [и др.]. Заявл. 26.03.2007; опубл. 20.04.2009. Бюл. № 11.

21. Irianto V.S., Demirkan E., Cetinkaya A. A. UV-mutagenesis for lipase overproduction from Bacillus cereus ATA179, nutritional optimization, characterization and its usability in the detergent industry // Preparative Biochemistry & Biotechnology. 2023. Vol. 54, no. 7. Р. 918–931. DOI: 10.1080/10826068.2023.2299441.

22. Ядерец В.В., Карпова Н.В., Глаголева Е.В., Петрова К.С., Шибаева А.С., Джавахия В.В. Каротиноиды: обзор основных биотехнологических способов и условий получения // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024. Т. 14. N 1. С. 41–54. DOI: 10.21285/achb.905. EDN: LQHTED.

23. Zhu Q., Han Q., Zhang S. The ultraviolet-b radiation characteristics of planar excilamps filled with gas mixture of xenon, bromine and chlorine // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2024. Vol. 44. P. 523–546. DOI: 10.1007/s11090-023-10428-6.

24. Stackebrandt E., Ebers J. Taxonomic parameters revisited: tarnished gold standards // Microbiology Today. 2006. Vol. 8, no. 4. P. 152–155.

25. Пат. № 2788348, Российская Федерация, C12N 1/20 C12R 1/01 A61P 31/04. Новый штамм-продуцент ванкомицина Amycolatopsis japonica / П.А. Белый, Э.Ю. Лопатухин, К.Я. Заславская, С.В. Федоров, Д.Н. Земсков, Д.Н. Нигматова Заявл. 28.11.2022; опубл. 17.01.2023. Бюл. № 2.

26. Пат. № 2708628, Российская Федерация, C07K 9/00, A61K 38/14, A61P 31/04. Новые производные эремомицина и их применение для лечения бактериальных инфекций / А.Е. Щекотихин, Е.И. Моисеенко, А.М. Королев, Н.Э. Грамматикова, Е.П. Мирчинк, Е.Б. Исакова. Заявл. 23.01.2019; опубл. 10.12.2019. Бюл. № 34.

27. Моисеенко Е.И., Грамматикова Н.Э., Щекотихин А.Е. Синтез и антибактериальная активность аминоалкиламидов эремомицина // Макрогетероциклы. 2020. Т. 13. N 3. С. 298–304. DOI: 10.6060/mhc200812s.

28. Лагун Л.В., Кульвинский Е.А., Кульвинская Н.А. Исследование чувствительности метициллин-резистентных Staphylococcus aureus к антибиотикам и препаратам бактериофагов // Проблемы здоровья и экологии. 2024. Т. 21. N 1. С. 93–101. DOI: 10.51523/2708-6011.2024-21-1-12. EDN: XYQPNQ.

29. Das M.C., Biswas A., Chowdhury M., Saha J. Screening antimicrobial susceptibility of gentamicin, vancomycin, azithromycin, chloramphenicol and cefotaxime against selected gram positive and gram negative bacteria // International Journal of Pharma Research and Health Sciences. 2014. Vol. 2, no. 4. P. 324–331.

30. Pederson A., Coleman R.B., Irving M. An unknown source of Micrococcus luteus bacteremia // The Southwest Respiratory and Critical Care Chronicles. 2023. Vol. 11, no. 48. Р. 43–45. DOI: 10.12746/swrccc.v11i48.1187.

31. Szemraj M., Glajzner P., Sienkiewicz M. Decreased susceptibility to vancomycin and other mechanisms of resistance to antibiotics in Staphylococcus epidermidis as a therapeutic problem in hospital treatment // Scientific Reports. 2023. Vol. 13, no. 1. P. 13629. DOI: 10.1038/s41598-023-40866-3.

32. Álvarez-Pérez S., Anega B., Blanco J.L., Hernández M., García M.E. In vitro activity of fidaxomicin and combinations of fidaxomicin with other antibiotics against Clostridium perfringens strains isolated from dogs and cats // BMC Veterinary Research. 2023. Vol. 19, no. 1. Р. 238. DOI: 10.1186/s12917-023-03801-2.