Электрооптический анализ жизнеспособности клеток вакцинного штамма туляремийного микроба

Цель. Изучить возможность применения электрооптического анализа для оценки  жизнеспособности клеток вакцинного штамма туляремийного микроба на этапах получения экспериментальной живой туляремийной вакцины.

Материалы и методы. Объектом исследования стала культура клеток Francisella tularensis 15 НИИЭГ. Исследования проводились на всех этапах получения экспериментальной живой туляремийной вакцины по усовершенствованной технологии: выращивание, концентрирование, диафильтрация, сведение со средами высушивания, стабилизация, хранение (срок наблюдения два года). Электрооптический анализ по  показателю «анизотропия поляризуемости» бактериальной клетки производился с помощью устройства EloTrace (EloSystems, Германия). Общую концентрацию клеток измеряли денситометрически при 590 нм и спектрометрически при 650 нм, оценку жизнеспособности проводили высевом на пластинки с FT-агаром.

Результаты и обсуждение. В ходе эксперимента показано, что изменение анизотропии поляризуемости клетки при частотах 900 кГц и 2100 кГц, отражающее состояние цитоплазмы и цитоплазматической мембраны соответственно является самым ранним ответом на изменения жизненных показателей бактериальной культуры в процессе выращивания. В свою очередь, снижение жизнеспособности клеток F. tularensis происходило гораздо раньше, чем снижение концентрации клеток. Показано сохранение жизнеспособности клеток F. tularensis 15 НИИЭГ на всех этапах получения экспериментальной живой туляремийной вакцины. Электрооптический анализ позволяет регистрировать изменения жизненных показателей клеток микроорганизма в режиме реального времени, тогда как оценка жизнеспособности бактериологическим методом занимает 5 сут. Различные этапы производства туляремийной вакцины влияют на жизненные показатели клеток F. tularensis, а электрооптический анализ является  перспективным методом контроля показателя «Специфическая активность (количество живых микробных клеток)».

1. Мещерякова И.С. Туляремия: современная эпидемиология и вакцинопрофилактика (к 80-летию создания первой туляремийной лаборатории в России). Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2010; 2(51):17–22.

2. Дятлов И.А., редактор. Туляремия: состояние проблемы и методы исследования. М.: Династия; 2019. 263 с.

3. Олсуфьев Н.Г., Дунаева Т.Н. Природная очаговость, эпидемиология и профилактика туляремии. М.; 1970. 272 с.

4. Касина И.В., Алексеева С.А., Бердникова З.Е., Немировская Т.И., Алехина А.С. Перспективы совершенствования экспертизы качества вакцины туляремийной живой. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2017; 17(4):240–47.

5. Волох О.А., Комиссаров А.В., Антонычева М.В., Лобовикова О.А., Авдеева Н.Г., Вахрушина Н.И., Миронова Н.П., Бибиков Д.Н., Никифоров А.К. Совершенствование технологии получения живой туляремийной вакцины. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 3:81–4. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-3-81-84.

6. Bunin V.D., Ignatov O.V., Guliy O.I., Zaitseva I.S., O’Neil D., Ivnitski D. Electrooptical analysis of the Escherichia coli-phage interaction. Anal. Biochem. 2004; 328(2):181–6.

7. Junne S., Cruz-Bournazou M.N., Angersbach A., Gotz P. Electrooptical monitoring of cell polarizability and cell size in aerobic Escherichia coli batch cultivations. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2010; 37:935–42. DOI: 10.1007/s10295-010-0742-5.

8. Игнатов С.Г., Волошин А.Г., Бунин В.Д., Дятлов И.А. Электрооптический анализ в микробиологии. Серпухов: ФГУН ПМБ ; 2007. 159 с.

9. Борисова С.В., Кузнецова Е.М., Ерохин П.С., Волох О.А. Применение нового инструментального метода для оценки функционального состояния клеток Francisella tularensis в стрессовых условиях. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2019; 19(3):326–30.

10. Волох О.А., Антонычева М.В., Авдеева Н.Г., Вахрушина И.И., Никифоров А.К. Питательная среда для глубинного культивирования туляремийного микроба. Патент РФ № 2518282, опубл. 10.06.2014 г. Бюл. № 16.

11. Бибиков Д.Н., Комиссаров А.В., Волох О.А., Кузнецова Е.М., Никифоров А.К. Способ получения лиофилизата вакцины туляремийной живой. Патент РФ № 2716505, опубл. 12.03.2020 г. Бюл. № 8

12. Онищенко Г.Г., Кутырев В.В., редакторы. Лабораторная диагностика опасных инфекционных болезней: Практическое руководство. М.: ЗАО «Шико»; 2013. 560 с.

13. Волошин А.Г., Бунин В.Д., Веревкин В.В., Игнатов С.Г. Электрооптический анализ как средство контроля за внешними воздействиями на клетки. Бактериология. 2017; 2(4):46–9.

14. Унгуряну Т.Н., Гржибовский А.М. Корреляционный анализ с использованием пакета статистических программ STATA. Экология человека. 2014; 9:60–4.

15. Angersbach A., Bunin V., Ignatov O. Electrooptical analysis of bacterial cells. In: Molecular and Colloidal Electro-Optics. Stoylov and Stoimenova (eds.) Chapter 13. London, New York: Taylor&Francis, Boca Raton; 2006. P. 307–26. DOI: 10.1201/9781420009859.ch13.

16. Rey L., May J.C., editor. Freeze Drying/Lyophilization of Pharmaceutical and Biological Products. London: Informa Healthcare; 2010. 564 р.

17. Zhivkov A.M., Gyurova A.Y. High frequency electric polarizability of bacteria E. coli: dependence on the medium ionic strength. Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2008; 66(2):201–5. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2008.06.007.