Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных на основе низкомолекулярных биоактивных пептидных комплексов и пробиотических штаммов, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека.

Номер контракта: 14.586.21.0002

Руководитель: Мацкова Людмила Валентиновна

Должность руководителя: Научный сотрудник Каролинского института

Докладчик: Сухих Станислав Алексеевич, Старший научный сотрудник Научно-образовательного центра

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
эубиотик, пробиотик, пребиотик, синбиотик, микроорганизм, биологически активный пептид, консорциум, микрофлора, функциональный пищевой продукт, цитотоксичность, желудочно-кишечный тракт.

Цель проекта:
1. Проект направлен на решение актуальной проблемы создания функциональных продуктов питания для нутритивной поддержки онкологических больных в период реабилитации. Онкологические заболевания стали настоящей «чумой» двадцать первого века – в 2012 году произошло около 14 миллионов новых случаев заболевания и 8,2 миллиона случаев смерти, связанных с раком. Ожидается, что за ближайшие 20 лет число новых случаев заболевания возрастет примерно на 70%. Международная ассоциация изучения рака (IARC – International Agency for Research on Cancer) сделала прогноз, что к 2025 году количество больных онкологией возрастет до 19,3 миллиона человек. Питание является очень важной составляющей здоровья человека и становится еще более значимой, если человек болен. У больного с онкологическим заболеванием в организме происходят изменения метаболических процессов, и ему требуется особый питательный рацион. С учетом того что зачастую такие пациенты не могут употреблять пищу в достаточном количестве, нутритивная недостаточность прогрессирует, что может привести к развитию синдрома анорексии – кахексии. Нутритивная недостаточность непосредственно влияет на результат лечения и функциональный статус пациента. Недостаток питательных веществ приводит к тому, что организм вынужден поедать свои собственные клетки, особенно страдает мышечная ткань. Процесс восстановления занимает длительное время, ведь увеличение веса, прежде всего, идет за счет жировой ткани, и это подчеркивает особую роль потребления легкоусвояемого белка в необходимых количествах в течение всего периода болезни. Пациенты, имеющие достаточную нутритивную поддержку, лучше переносят курсы химиотерапии, более устойчивы к инфекционным заболеваниям, реже сталкиваются с послеоперационными осложнениями и отменой курса химиотерапии из-за значительного снижения веса. Неотъемлемой частью диеты онкологических больных являются пробиотики и короткие пептиды. Цитостатическая и лучевая терапия, применяемая у больных онкологическими заболеваниями, имеющая небольшой порог между лечебным и токсическим дозами, приводит к повреждению гастроинтестинального тракта, его слизистых оболочек, являющихся наиболее чувствительными к повреждающему воздействию, поскольку являются активно пролиферирующими тканями организма, а также к нарушению в микробной флоре кишечника, также являющейся быстропролиферирующим сообществом. Происходит гибель нормальной кишечной микрофлоры, расширяется спектр потенциально-патогенных микроорганизмов, изменяется видовой и количественный состав. Все это усиливает повреждение гастроинтестинального тракта и печени, что определяет степень соматической декомпенсации и требует своевременной диагностики, диктует необходимость поиска и включения в комплекс реабилитационных мероприятий препаратов, направленных на восстановление нормального микробиоценоза кишечника, что может быть достигнуто включением в рацион питания продуктов, обогащенных эубиотиками. Проводимое исследование в Мичиганском университете, опубликованное в журнале Nature, показало, что здоровый кишечник – это ключ к выживанию при химиотерапии. Одной из целей нутритивной поддержки у онкологических больных является поддержание висцерального пула белка, что может быть достигнуто использованием в питании биологически активных пептидов. 2. Цели выполнения прикладных научных исследований: - создание функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных на основе низкомолекулярных биоактивных пептидных комплексов и пробиотических штаммов, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека; - получение значимых научных результатов, позволяющих переходить к разработке новых видов функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных; - вывод на рынок новых конкурентоспособных функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных; - обеспечение экспортного потенциала и замещение импортных поставок функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных; - прогрессивные структурные сдвиги в биотехнологической отрасли, создание новых рабочих мест; - повышение количества жизнеспособных клеток, повышение фагоустойчивости, снижение стоимости пробиотических штаммов, используемых в производстве функциональных продуктов питания.

Основные планируемые результаты проекта:
1.Перечень научных и научно-технических результатов, подлежащих получению при выполнении прикладных научных исследований:
1.1. Отчет о ПНИ.
1.2. Отчет о патентных исследованиях.
1.3.Экспериментальные образцы функциональных продуктов питания.
1.4. Экспериментальные образцы биологически активных пептидов.
1.5.Перечень микроорганизмов различных таксономических групп, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека, проявляющих пробиотические свойства.
1.6. Перечень наиболее активных штаммов, проявляющих пробиотические свойства.
1.7. Перечень и описание симбиотических консорциумов на основе изученных штаммов.
1.8. Методика создания симбиотических консорциумов на основе микроорганизмов различных таксономических групп, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека.
1.9. Методика ферментативного гидролиза белков молока, обеспечивающего получение биологически активных пептидов направленного действия.
1.10. Методика скрининга микроорганизмов различных таксономических групп, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека.
1.11. Методика исследования бактериального состава микрофлоры желудочно-кишечного тракта и динамики ее изменения у онкологических больных под влиянием функциональных продуктов питания.
1.12. Методика скрининга микроорганизмов различных таксономических групп, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека.
1.13. Методика определения антагонистической, антиоксидантной, цитотоксической гепатопротекторной активности, биохимических и фенотипических свойств микроорганизмов.
1.14. Методика получения и очистки биологически активных пептидов.
1.15. Методики определения иммуномодулирующих свойств, антиоксидантного действия in vitro, цитотоксической активности биологически активных пептидов in vitro и in vivo.
1.16. Методика определения антиоксидантного действия, иммуномодулирующих свойств и цитотоксичности in vitro и in vivo функциональных продуктов питания.
1.17. Технологический регламент получения функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных.
1.18. Проект технических условий на функциональные продукты питания для реабилитации онкологических больных.
1.19. Рецептуры и технологические схемы производства функциональных продуктов питания на основе симбиотических консорциумов и биологически активных пептидов.
1.20. Предложения по коммерциализации результатов выполнения ПНИ.
1.21. Отчет о проведении технико-экономической оценки результатов ПНИ.
1.22. Отчет о маркетинговых исследованиях.
1.23. Публикации по результатам исследований и разработок в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных "Сеть науки" (Web of Science).
1.24. Заявка на получение охранных документов (патентов).

2. Основные характеристики планируемых результатов:
2.1. Разрабатываемые пробиотические штаммы микроорганизмов должны обладать следующими характеристиками:
2.1.1. количество жизнеспособных клеток – не менее 1010‒1011 КОЕ/г;
2.1.2. фагоустойчивость – не менее 1000 вирусных частиц в мл;
2.1.3. устойчивость штаммов-продуцентов к закисленности сырья – не более 18°С;
2.1.4. количество пассажей с сохранением жизнеспособности и функциональной активности штаммов стартерных культур – не менее 20.
2.2. Разрабатываемые биоактивные пептиды должны обладать следующими характеристиками:
2.2.1. выраженные пребиотические свойства;
2.2.2. выраженные цитотоксические свойства;
2.2.3. выраженные иммуномодулирующие свойства;
2.2.4. выраженные антиоксидантные свойства.
2.3. Разрабатываемые функциональные продукты питания для реабилитации онкологических больных должны обладать иммуномодулирующими, антиоксидантными, цитотоксическими свойствами.
2.4. Разрабатываемые функциональные продукты питания должны обеспечивать нутритивную поддержку онкологических больных.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Разрабатываемые функциональные продукты питания для реабилитации онкологических больных должны обладать иммуномодулирующими, антиоксидантными, цитотоксическими свойствамии должны обеспечивать нутритивную поддержку онкологических больных.
Пробиотические штаммы микроорганизмов, входящие в состав функциональных продуктов питания, должны обладать следующими характеристиками:
- количество жизнеспособных клеток – не менее 1010‒1011 КОЕ/г;
- фагоустойчивость – не менее 1000 вирусных частиц в мл;
- устойчивость штаммов-продуцентов к закисленности сырья – не более 18°С;
- количество пассажей с сохранением жизнеспособности и функциональной активности штаммов стартерных культур – не менее 20.
Биологически активные пептиды, входящие в состав функциональных продуктов питания, должны обладать следующими характеристиками:
- выраженные пребиотические свойства;
- выраженные цитотоксические свойства;
- выраженные иммуномодулирующие свойства;
- выраженные антиоксидантные свойства.

2. Инновационность проекта заключается в выявлении закономерностей изменения бактериального состава микрофлоры желудочно-кишечного тракта у лиц с онкологическими заболеваниями и у здоровых людей, а также в разработке концепции использования пробиотических микроорганизмов, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека, и биологически активных пептидов, выделенных из белков молока, в комплексном лечении и нутритивной поддержке больных с онкологическими заболеваниями.

3. Анализ и сопоставление компонентов функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных, являющихся наиболее близкими аналогами разрабатываемых продуктов, позволил заключить, что основными преимуществами разрабатываемых функциональных продуктов питания являются следующие:
- пробиотические, цитотоксические, антиоксидантные, гепатопротекторные свойства микроорганизмов;
- пребиотические свойства биологически активных пептидов;
- количество жизнеспособных клеток – не менее 1010‒1011 КОЕ/г;
- фагоустойчивость – не менее 1000 вирусных частиц в мл;
- устойчивость штаммов-продуцентов к закисленности сырья – не более 18°;
- количество пассажей с сохранением жизнеспособности и функциональной активности штаммов стартерных культур – не менее 20.
Наличие данных отличительных особенностей характеризует новизну разрабатываемых функциональных продуктов питания, что свидетельствует об охраноспособности объекта разработки.
Аналогов предлагаемых функциональных продуктов питания в ходе патентных исследований выявлено не было.

4. Для достижения заявленных результатов проекта используются современные биотехнологические методы исследований: метод микроскопирования, метод ПЦР, метод секвенирования, хроматографические методы, метод Дюма для определения общего азота, спектрофотометрические методы, метод MALDI-TOF, МТТ-тест, электрофорез в агарозном геле, атомно-абсорбционная спектрофотометрия и др.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Ожидаемые научные и научно-технические результаты в виде функциональных продуктов питания найдут применение в следующих областях:
1.1. Медицина и здравоохранение: восстановление и поддержание микрофлоры желудочно-кишечного тракта онкологических больных в период реабилитации; профилактика и лечение социально-значимых заболеваний, сопровождающихся дисбиозом; нормализация обмена веществ; стабилизация пищеварительной системы, уничтожение болезнетворных бактерий и стимуляция секреции специальных ферментов, позволяющих лучше усваивать питательные вещества; активизация адаптационных способностей и иммунобиологической реактивности.
1.2. Фармацевтика: разработка лекарственных препаратов для профилактики и терапии социально-значимых заболеваний, сопровождающихся дисбиозом; разработка лекарственных препаратов и биологически активных добавок для реабилитации онкологических больных.
1.3. Нутрицевтика и пищевая промышленность: разработка функциональных пищевых продуктов, сбалансированных по питательным веществам, для профилактики социально значимых заболеваний и нутритивной поддержки онкологических больных в период реабилитации.

2. Перспективы использования результатов проекта определяются возможностью нормализации микрофлоры желудочно-кишечного тракта онкологических больных без применения лекарственных препаратов; разработанные функциональные продукты питания позволят снизить затраты онкологических больных на 25% по сравнению с затратами на лекарственные препараты для восстановления и нормализации микрофлоры.

3. Планируемые результаты проекта позволят получить новые знания в области разработки функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных, а также разработать новые технические решения для обеспечения нутритивной поддержки раковых больных.

4. Международное сотрудничество по данному проекту открывает перспективы:
- обмена опытом и научными знаниями между партнерами из разных стран, достигшими значительных успехов в разработке технологий биологически активных добавок и функциональных продуктов питания для профилактики и терапии социально значимых заболеваний;
- осуществления совместных научных исследований в рамках проекта;
- кооперации для внедрения разработок и последующего производства;
- совместных публикаций результатов в высокорейтинговых журналах, индексируемых в базах данных Web of science, Scopus;
- выхода разрабатываемой продукции на международные рынки сбыта.

Текущие результаты проекта:
На данный момент получены следующие результаты:
1. Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
2. Проведены патентные исследования.
3. Разработана общая методика проведения исследований.
4. Проведены маркетинговые исследования европейского и мирового рынка функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных.
5. Проведен скрининг микроорганизмов различных таксономических групп, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека, проявляющих пробиотические свойства; отобраны наиболее активные штаммы.
6. Изучены свойства выбранных штаммов микроорганизмов: фенотипические, морфологические, физиолого-биохимические.
7. Проведена генетическая идентификация микроорганизмов различных таксономических групп, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека.
8. Разработаны симбиотические консорциумы на основе изученных штаммов.
9. Разработаны Программа и методики исследовательских испытаний биологически активных пептидов.
10. Изучены механизмы пробиотического, антиоксидантного, гепатопротекторного, цитотоксического действия микроорганизмов, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека.
11. Оптимизированы условия ферментативного гидролиза белков молока, обеспечивающие получение биологически активных пептидов направленного действия.
12. Исследованы свойства биологически активных пептидов, выделенных из белков молока: иммуномодулирующие, цитотоксические, антиоксидантные, пребиотические.
13. Разработаны рецептуры и технологические схемы производства функциональных продуктов питания на основе симбиотических консорциумов и биологически активных пептидов.
14. Изготовлены экспериментальные образцы функциональных продуктов питания.
15. Исследованы физико-химические свойства разработанных функциональных продуктов питания.
16. Исследованы медико-биологические свойства (иммуномодулирующие, цитотоксические, антиоксидантные и др.) разработанных функциональных продуктов питания.
17. Выявлена динамика изменений в бактериальном составе микрофлоры желудочно-кишечного тракта у онкологических больных в период реабилитации под влиянием разработанных функциональных продуктов питания.
18. Разработана методика скрининга микроорганизмов различных таксономических групп, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека.
19. Разработан перечень микроорганизмов различных таксономических групп, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека, проявляющих пробиотические свойства.
20. Разработана методика определения антагонистической, антиоксидантной, цитотоксической гепатопротекторной активности, биохимических и фенотипических свойств микроорганизмов.
21. Разработан перечень наиболее активных штаммов, проявляющих пробиотические свойства.
22. Разработаны перечень и описание симбиотических консорциумов на основе изученных штаммов.
23. Разработаны Программа и методики исследовательских испытаний функциональных продуктов питания.
24. Разработана методика получения и очистки биологически активных пептидов.
25. Разработана методика определения иммуномодулирующих свойств, антиоксидантного действия in vitro, цитотоксической активности биологически активных пептидов in vitro и in vivo.
26. Разработана методика определения антиоксидантного действия, иммуномодулирующих свойств и цитотоксичности in vitro и in vivo функциональных продуктов питания.