Design of the optimal composition of protective media for lyophilization of the reference Yersinia pestis EV strain and its genetically modified variants that carry antibiotic resistance determinants in the genome


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Objective. To design the optimal composition of protective media for lyophilization of the reference Yersinia pestis EV NIIEG strain and its genetically engineered variants Y. pestis EVA and Y. pestis EV76R16, with chromosomal and plasmid resistance to antibiotics, respectively. Materials and methods. The quantitative ratios of the components of the protective media based on the standard sucrose-gelatin with thiourea (SGT) medium were optimized using the mathematical experiment planning methods (PFE 23) and (PFE 2*). The Monte Carlo method was used for calculations according to the licensed random number generation program. The results of experimental studies conducted on the proposed matrix were used to construct mathematical models for the processes of optimizing protection environments. The obtained models constructed for each of the Yersinia pestis EV NIIEG, Y. pestis EVA, and Y. pestis EV76R16 strains taken in the experiment, without performing natural experiments, were used to estimate virtually the optimal quantitative ratios of the components of the protective media. The effectiveness of the designed environments was tested experimentally. Results. The protective properties of the obtained protective media using a balanced quantitative approach were increased for the reference strain by 2 times, for the EV76R16 strain by 1.5 times, and for Y. pestis EVA by 3 times as compared to the control SGT medium. Conclusion. The use of the mathematical experiment planning methods could adjust the quantitative composition of protective media for each of the 3 strains taken in the experiment, by reducing the time of the experiment and the material costs for the depreciation of the equipment used.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Natalia V. Lopatina

Rostov-on-Don State Medical University, Ministry of Health of Russia

Email: natalija.kozhanova2016@yandex.ru
Сand. Med. Sci., Assistant Lecturer, Department of Hygiene

References

  1. Будыка Д.А., Абзаева Н.В., Гостищева С.Е., Ракитина Е.Л., Иванова Г.Ф., Фисун А.А. Биотехнология стабилизации живых микроорганизмов в биомассе и в препарате чумной вакцины. Инфекция и иммунитет 2016; 1(6): 87-92
  2. Будыка Д.А., Фисун А.А., Ракитина Е.Л., Абзаева Н.В. Изучение в эксперименте иммунологической активности вакцины чумной живой, подвергнутой воздействию экстремальной температуры. Эпидемиология и вакцинопрофилактика 2015; 4(14): 74-9
  3. Лисенков А.Н., Чумаков M.R Mиронова А.Л. Системный подход к статистическому анализу и оптимизации процессов биотехнологического производства вакцин. Биотехнология 1990; (6): 77-81
  4. Лисенков А.Н. Планирование эксперимента. Mатериалы семинара MДНТП им. Дзержинского. M., 1990: 34-43
  5. Лопатина Н.В., Янгулов Ш.Х., Mихайлова Н.Н., Наталич Л.А. Оптимизация защитной среды для лиофилизации вакцинного штамма чумного микроба. Проблемы особо опасных инфекций 1995: 4(47): 122-8.
  6. Лопатина Н.В., Наталич Л.А. Использование метода математического планирования эксперимента при лиофилизации вакцинного штамма чумного микроба, несущего в геноме детерминанты устойчивости к антибактериальным средствам. Биотехнология 1994; (3): 34-6
  7. Швецов С.А., Черкасов Н.А., Ежов А.В., Багин С.В., Тетерин В.В., Мохов Д.А. Математическое моделирование процесса приготовления таблетированной формы живой сухой чумной вакцины. Биомедицина 2010; (1): 64-71
  8. Лещенко А.А., Швецов С.А., Кругин В.В., Багин С.В., Ежов А.В., ЛазукинА.Г., Логвинов С.В., Мохов Д.А., Бирюков В.В., Зиганшин А.Р. Математическая модель процесса лиофилизации в технологии вакцины чумной живой. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова 2017; 3(13): 21-5
  9. Котлов С.А. Оптимизация криопротекторов для лиофилизации вакцинных штаммов Salmonella. Биологический журнал: Эл. научный журнал. 2019; 5(15). https//био-j.ru/5/124. doi: 10.32743/2658-6460.2019.5/5/124
  10. Комиссаров А.В., Бибиков Д.Н., Волох О.А.,Базарин С.А., Синицина Н.В., Костылева Н.И., Германчук В.Г., Никифоров А.К. Лиофилизация живых вакцин. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Овчинникова 2018; 3(14): 56-73
  11. Голякевич З.С., Калдыркаев А.И., Феоктистова Н.А. Влияние защитных сред на выживаемость штаммов бактерий при лиофилизации. https://Scienceforum/ru.2017/article/ 2017036595
  12. Рыжко И.В., Цураева Р.И., Молдаван И.Ф. Щербанюк А.И., Шутько А.Г. Оценка перспектив сочетанной специфической профилактики антибиотикорезистентным иммуногенным штаммом чумного микроба и экстренной профи лактики аминогликозидами на модели экспериментальной чумы белых мышей. Антибиотики и химиотерапия 2003; 48(5): 15-20
  13. Шеремет О.В., Корганов Я.Н., Терентьев А.Н., Шатова И.Н. Среда культивирования возбудителя чумы при 28 и 37 оС. Актуальные вопросы разработки препаратов медицинской биотехнологии. М.,1988: 108-9
  14. Максимов В.Н., Федоров В.Д. Применение методов математического планирования эксперимента. М.: МГУ, 1969. 146 с
  15. Tymczyszyn E.E., Sosa N., Gerbino E, Hugo A., Gomez-Zavaglia A., Schebor C. Effect of physical properties on the stability of Lactobacillus bulgaricus in a freeze-dried galacto-oligosaccharides matrix. Int. J. Food Microbiol. 2012; 155(3): 217-21. DOI: 10.1016/j. ijfoodmicro.2012.02.008
  16. Leslie S.B., Israeli E., Lighthart B., Crowe J.H., Crowe L.M. Trehalose and sucrose protect both membranes and proteins in intact bacteria During drying. Ahll. Environ. Microbiol. 1995; (10): 3592-7.
  17. Ohtake S., Martin R.F. ,Saxena A., Lechuga-Ballesteros D., Santiago A.E., Barry E.V., Truong-Le V. Formulation and stabilization Francisella tularensis Live vaccine strain. J. Phrm. Sci. 2011; 100(8): 3076-87. doi: 10.1002/jps.16
  18. Грачева И.В., Осин А.В. Механизмы повреждений бактерий при лиофилизации и протективное действие защитных сред. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; (3): 5-12.
  19. Kouda K., Iki M. Beneficial effects of mild stress (hormetic effects): dietary restriction and health. J. Physiol. Anthropol. 2010; 29: 127-32
  20. Calabrese EJ, Mattson MP, Calabrese V. Resveratrol commonly displays hormesis: occurrence fnd biomedical signifcance. Hum. Exp. Toxicol. 2010; 29: 980-1015

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Bionika Media

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies