Личинки мух могут заменить антибиотики в сельском хозяйстве

Черная львинка / ©pbs.twimg.com

Ученые из лаборатории разработки инновационных лекарственных средств и агробиотехнологий МФТИ разработали метод, позволивший получить экстракт биологически активных веществ из жира личинок мухи. Эти вещества обладают уникальными антибактериальными свойствами и могут уничтожать патогенные бактерии, устойчивые к антибиотикам. Метод оказался в 50 раз эффективнее, чем все применявшиеся до этого технологии. 

Работа опубликована в журнале Microorganisms. Среди разнообразных болезней сельскохозяйственных растений, с которыми приходится бороться в агропромышленности, значительное место занимают бактериальные. Самый распространенный способ борьбы с ними сегодня — это обработка антибиотиками, однако за годы борьбы бактерии стали к ним устойчивыми. Кроме того, антибиотики не всегда действуют направленно на определенный тип бактерий и поражают как вредные, так и полезные для растения микроорганизмы.

В поиске альтернативного способа защиты растений от патогенных микроорганизмов ученые МФТИ обратились к исследованию жира, выделяемого из личинок мухи «Черная львинка». Было выдвинуто предположение, что его можно использовать для разработки противомикробного препарата.

Руководитель проекта Елена Марусич и аспирант МФТИ Мохамед Хекаль за работой в лаборатории разработки инновационных лекарственных средств и агробиотехнологий МФТИ / ©Наталья Арефьева / Пресс-служба МФТИ

«Черная львинка» — это разновидность мухи родом из Южной Америки. Насекомое обитает в дикой среде, однако благодаря свойствам личинок, а именно большому содержанию белков и жиров под хитиновым покровом при непритязательности к питанию, их стали разводить в специальных хозяйствах в промышленных масштабах. Личинок используют, например, для корма сельскохозяйственных животных, на рыбных фермах, как в «сыром» виде, так и в форме белкового экстракта, который выделяют разными способами.

В ходе исследования ученые из лаборатории МФТИ использовали жир (субстанцию из белков и жирных кислот) личинок «Черная львинка», полученный путем механического выжимания под прессом. В данной работе для экстракции биологически активных соединений из жира биологи опробовали 20 различных органических растворителей. В результате исследований аспиранта МФТИ из Египта Мохамеда Хекаля и научного руководителя проекта Елены Марусич был выбран состав из воды, метанола и соляной кислоты, который позволил выделить более четырех процентов активных жирных кислот из исходного жира.

Аспирант МФТИ Мохамед Хекаль демонстрирует чашки Петри, участвовавшие в эксперименте / ©Наталья Арефьева / Пресс-служба МФТИ

Метанол помогает жирным кислотам растворяться в воде, а кислая среда стабилизирует полученную смесь. Это оказалось в 50 раз эффективнее, чем все применявшиеся до этого технологии. «Нам удалось подобрать правильное соотношение растворителей, позволивших выделить интересующую нас группу химических соединений.

Полученный экстракт обладает антимикробной активностью, и мы показали, что он работает значительно эффективнее антибиотиков. Фактически он может потенциально заменить антибиотики в сельском хозяйстве для борьбы с фитопатогенами», — комментирует Елена Марусич, заместитель заведующего лабораторией разработки инновационных лекарственных средств и агробиотехнологий МФТИ.

Антибактериальный эффект полученного экстракта был протестирован на пяти видах патогенных бактерий, поражающих растения. Для этого бактерии выращивали на чашках Петри, после чего помещали на них диск фильтровальной бумаги, пропитанный экстрактом в специально подобранной концентрации. Эксперименты показали, что в присутствии экстракта из жира мухи патогенные микроорганизмы погибают.

Полученный экстракт обладает способностью бороться с бактериальными патогенами и является стабильным: его можно долго хранить в холодильнике, при этом он не теряет своих антибактериальных свойств. «Для дальнейшего и более широкого применения в сельском хозяйстве необходимо будет провести дополнительные эксперименты на других актуальных фитопатогенах и выявлить механизмы, лежащие в основе такого антибактериального действия разработанного нами экстракта.

Мы хотели бы выразить огромную благодарность Геннадию Иванову — настоящему энтузиасту и зачинателю биотехнологического культивирования личинок этой южноамериканской мухи в России, благодаря которому у нас появилась возможность осуществить такое важное исследование», — добавляет Сергей Леонов, руководитель лаборатории разработки инновационных лекарственных средств и агробиотехнологий МФТИ. Работа поддержана Министерством образования и науки Российской Федерации.

Лаборатория разработки инновационных лекарственных средств и агробиотехнологий Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ занимается фундаментальными и прикладными исследованиями в области разработки лекарств в таких направлениях, как онкология, долголетие и нейродегенеративные заболевания, а также агробиотехнологии.