Akadēmiskais centrs
Bioreaktors ir iekārta, kurā nodrošināts viss nepieciešamais mikroorganismu pavairošanai. To primārais pielietojums zinātnē ir pētījumu veikšana par dažādu interesējošo savienojumu ražošanas iespēju lielākos apjomos. Pateicoties šādiem pētījumiem, ik gadu rodas kāds jauns biotehnoloģiski izstrādāts produkts. Latvijas Universitātē bioreaktori tiek izmantoti gan zinātniskajā darbā, gan studiju procesa ietvaros.
“Bioreaktoros sintezē dažādus sabiedrībai noderīgus produktus, kuri bieži vien spēj aizstāt dabai nedraudzīgas alternatīvas – jaunas dabīgas izejvielas kosmētikas ražošanā, ekoloģiski pesticīdi un citi,” stāsta projekta vadītājs, LU Medicīnas un dzīvības zinātņu fakultātes Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūta zinātniskais asistents Matīss Ričards Baumanis.
Zinātniekiem ir svarīgi pārliecināties par piedāvātās ražošanas metodes vai sistēmas efektivitāti komerciālos nolūkos – to var izdarīt bioreaktoros. Pozitīvs rezultāts liecina, ka, izmantojot izstrādāto metodi, sabiedrībai būs pieejams jauns, noderīgs produkts vai arī jau esošs tiks iegūts dabai draudzīgākā un/vai lētākā veidā. Iegūtās zināšanas var kalpot par pamatu uzņēmumu dibināšanai, patentu iesniegšanai vai jaunu projektu piesaistei.
Bioreaktori spēj nodrošināt sterilu, kontrolētu vidi, kurā iespējams audzēt daudzus, dažādus šūnu veidus – baktēriju, raugu, augu, dzīvnieku u.c. Ja nepieciešams, zinātnieki var šīs šūnas ģenētiski modificēt. Pateicoties bioreaktoru izmantošanai iespējama, piemēram, insulīna, kā arī artemisinīna jeb malārijas zāļu ražošana.
“Mūsdienās aizvien lielāks uzsvars tiek likts uz vides ietekmes mazināšanu, zaļo kursu un ciklisku produktu apriti. Salīdzinot ar alternatīvām metodēm, bioreaktori patērē mazāk ūdens, enerģijas un zemes resursu. Augu šūnu kontekstā, tajos iespējams audzēt konkrētās šūnas, neradot blakusproduktus, no kā mēdz būt grūti atbrīvoties. Piemēram, kosmētikas nozarē interesējošie savienojumi citreiz atrodas tikai kādā konkrētā auga daļā, teiksim, lapā. Attiecīgi, izmantojot standarta kultivēšanu uz lauka, lai iegūtu interesējošos savienojumus, būtu jāizaudzē viss augs. Stumbrs, zari un saknes no šī lauka būtu nevajadzīgs materiāls. Toties, bioreaktorā ir iespējams audzēt tikai interesējošo šūnu tipu, vai, visbiežāk, vienveidīgu augu šūnu masu, kuru dēvē arī par kallusu. No kallusu šūnām var salīdzinoši vienkārši iegūt interesējošos savienojumus,” stāsta Baumanis.
Lai bioreaktors varētu darboties pilnvērtīgi – varētu precīzi monitorēt un kontrolēt dažādus parametrus kultivēšanas jeb audzēšanas procesa laikā, nepieciešami īpaši sensori. Tādi iegādāti pateicoties LU fonda mecenāta SIA “Mikrotīkls” atbalstam. Astoņi jauni pO2 sensori ļauj sekot līdzi skābekļa izmaiņām procesa laikā. Tā zinātnieki var pārliecināties vai un kādi faktori ietekmē šūnas elpošanas intensitāti, kas var ietekmēt gala produkta sastāvu un daudzumu. Tāpat, pateicoties sensoriem, audzēšanas procesā reaktors pats spēj konkrētajām šūnām pielāgot optimālu skābekļa daudzumu. Šāda procesa optimizēšana var palielināt vēlamā produkta iznākumu pat vairāku desmitu reižu un salīdzinoši ātrā laikā iegūt plašu datu kopu ar lielu zinātnisko ticamību.
Mācību kursi par šo procesu – bioreaktoru un sensoru izmantošanu savienojumu sintēzei – tiek piedāvāti arī vairākās bioloģijas studiju programmās. Studentiem, pasniedzēju uzraudzībā, ir iespēja praktiski darboties – pašiem audzēt raugu, baktēriju un augu šūnas, kā arī izstrādāt noslēguma darbus, kur pētījuma noslēgumā var tikt apskatīts mērogošanas potenciāls bioreaktorā.
Projekts “pO2 sensori biotehnoloģijas pētījumu attīstībai un studiju kapacitātes celšanai Latvijas Universitātē” īstenošanai nepieciešamos 19605,64 eiro saņēma "MikroTik" projektu konkursā dabas, tehnoloģiju un medicīnas zinātņu jomā. SIA “Mikrotīkls” un citu mecenātu ziedojumus administrē LU fonds.
