XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Современная медицина активно применяет антибиотики для лечения инфекционных заболеваний, вызванных патогенными бактериями. Важнейшую роль в производстве антибактериальных препаратов играет микробиологический синтез - использование живых организмов, главным образом актиномицетов, грибов и некоторых бактерий, способных продуцировать антимикробные вещества. Благодаря своим уникальным свойствам, микроорганизмы обеспечивают доступность широкого спектра природных антибиотиков, обладающих специфической активностью против конкретных патогенов.

Несмотря на достижения последних десятилетий, проблема антибиотикорезистентности остается актуальной. Рост устойчивости возбудителей к известным препаратам требует регулярного поиска новых антибиотиков и усовершенствования методов их промышленного получения. Микроорганизмы представляют собой мощный источник разнообразия молекул с потенциальной антибактерицидной активностью, открывая широкие перспективы для дальнейших исследований и разработок.

Цель настоящей статьи заключается в систематизации и анализе современного состояния вопроса по применению микроорганизмов для производства антибиотиков, оценке перспективных направлений развития биотехнологий и новых подходов.

Микроорганизмы представляют собой сложные биологические системы, обладающие уникальной способностью синтезировать разнообразные биологически активные вещества, включая антибиотики. Среди микроорганизмов-антагонистов основное место занимают бактерии родов Streptomyces, Bacillus, Pseudomonas, а также грибы родов Penicillium и Cephalosporium [1]. Эти организмы обладают природной способностью продуцировать вещества, подавляющие рост или уничтожающие другие микроорганизмы, что делает их основными источниками антибиотиков, используемых в медицине и ветеринарии.

История открытия антибиотиков началась с открытия пенициллина Александром Флемингом в 1928 году, когда было установлено, что плесень Penicillium notatum подавляет рост бактерий Staphylococcus aureus. Это открытие положило начало эре антибиотиков и открыло широкие возможности для применения микроорганизмов в фармакологии. В последующие десятилетия были открыты многочисленные антибиотики, синтезируемые различными микроорганизмами: стрептомицин (Streptomyces griseus), тетрациклины (Streptomyces aureofaciens), эритромицин (Saccharopolyspora erythraea) и цефалоспорины (Cephalosporium acremonium) [2]. Каждый из этих препаратов имеет уникальный спектр действия и механизм подавления роста бактерий, что обусловливает их широкое применение.

Ключевым процессом промышленного производства антибиотиков является ферментация – контролируемое культивирование микроорганизмов в оптимальных условиях. Существуют различные виды ферментации: субмерная (в жидких средах), твердофазная (на твердых питательных субстратах) и полунепрерывная. Субмерная ферментация является наиболее распространенной и позволяет осуществлять точный контроль за параметрами среды: температурой, pH, аэрацией, концентрацией питательных веществ [3]. Правильная настройка этих параметров значительно повышает продуктивность микроорганизмов и выход целевого антибиотика.

Питательные среды для выращивания микроорганизмов содержат источники углерода, азота, минеральные соли и, при необходимости, индуктора синтеза антибиотика. Например, для производства пенициллина используют среду на основе кукурузного сиропа и казеина, для стрептомицина - среду с глюкозой и соевым шротом. Важное значение имеет также время сбора культуры: максимальная концентрация антибиотика достигается на определенной стадии роста микроорганизма, что требует постоянного мониторинга процесса.

Современные биотехнологические подходы позволяют значительно улучшить эффективность производства антибиотиков. Генетическая модификация микроорганизмов открывает возможность активировать скрытые генные кластеры, повышать продуктивность штаммов и создавать новые соединения с улучшенными фармакологическими свойствами. Например, методы CRISPR-Cas и генной перестройки применяются для увеличения выхода пенициллинов, тетрациклинов и макролидов [4]. Кроме того, изучение метаболических путей микроорганизмов позволяет выявлять ключевые ферменты, регулирующие синтез антибиотика, что дает возможность целенаправленного вмешательства для повышения эффективности продукции

Антибиотики, получаемые с помощью микроорганизмов, классифицируются по химической структуре и механизму действия. Среди наиболее распространенных классов - β-лактамы (пенициллины, цефалоспорины), аминогликозиды (стрептомицин, гентамицин), тетрациклины, макролиды и гликопептиды (ванкомицин). Каждый класс обладает уникальной мишенью в клетке бактерии: подавляет синтез клеточной стенки, нарушает белковый синтез или повреждает мембраны, что обеспечивает избирательное действие против патогенов.

Особое значение приобретает борьба с устойчивыми к антибиотикам микроорганизмами. Развитие устойчивости связано с мутациями генов, горизонтальным переносом плазмид и адаптацией к фармакологическим воздействиям. В этой связи создание новых штаммов-продуцентов, синтезирующих антибиотики с узкой специфичностью против резистентных патогенов, становится приоритетной задачей биотехнологии. В настоящее время активно исследуются комбинированные методы производства и применения антибиотиков, включая синтез бифункциональных молекул и использование микробных консорциумов [5].

Для повышения эффективности поиска считается целесообразным отбирать потенциальные продуценты антибиотиков на основе видовой принадлежности и активности, продемонстрированной изученными штаммами в отношении клинических изолятов с множественной устойчивостью к антибиотикам [6].

Функционально активные метаболиты микроорганизмов также открывают перспективы для создания новых лекарственных форм, включая инъекционные, пероральные и местные препараты. Эти метаболиты способны усиливать иммунный ответ, подавлять рост патогенных бактерий и модулировать микробиом организма, что делает их важными компонентами комплексной терапии [7].

Современные исследования включают изучение микробиомов почвы, морской воды и экстремальных экосистем, что позволяет находить новые штаммы-продуценты антибиотиков. Секвенирование геномов микроорганизмов и анализ их метаболических путей способствуют выявлению ранее неизвестных биологически активных соединений [8]. открывая новые направления в борьбе с инфекциями.

Таким образом, применение микроорганизмов для производства антибиотиков является одной из наиболее динамично развивающихся областей биотехнологии и фармакологии. Современные методы ферментации, генной инженерии и биотрансформации открывают широкие возможности для получения эффективных, безопасных и специализированных препаратов. Дальнейшие исследования направлены на глубокое понимание метаболических и регуляторных механизмов микроорганизмов, разработку новых биотехнологических платформ и расширение ассортимента антибиотиков для борьбы с инфекциями, включая устойчивые к лекарствам штаммы. Это позволяет не только улучшать здоровье населения, но и обеспечивать инновационное развитие фармакологической промышленности

Список литературы

1. Демьянкова М. В., Садыкова В. С., Глухова А. А., Ефименко Т. А., Бойкова Ю. В., Малкина Н. Д., Кормилицина В. Г., Шарапченко С. О., Сумарукова И. Г., Васильева Б. Ф., Иванкова Т. Д., Терехова Л. П., Габриелян Н. И., Ефременкова О. В.Подход к поиску продуцентов антибиотиков, преодолевающих лекарственную устойчивость микроорганизмов // Антибиотики и химиотерапия. 2021; 66: 7–8: 4–12.

2. Комаров А. А., Енгашев С. В., Енгашева Е. С., Удавлиев Д. И., Егоров М. А., Уша Б. В., Селимов Р. Н., Гламаздин И. Г. Амоксициллин и янтарная кислота: эффективные лекарственные средства для защиты здоровья животных (обзор) // Хранение и переработка сельхозсырья. 2021. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/amoksitsillin-i-yantarnaya-kislota-effektivnye-lekarstvennye-sredstva-dlya-zaschity-zdorovya-zhivotnyh-obzor (дата обращения: 03.12.2025)

3. Кузнецова Н. М., Валишев А. А. Антибиотики и консерванты, используемые в мясоперерабатывающей промышленности // Известия СПбГАУ. 2017. №4 (49). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/antibiotiki-i-konservanty-ispolzuemye-v-myasopererabatyvayuschey-promyshlennosti (дата обращения: 03.12.2025)

4. Логвинова Т. И. Изучение антибиотикорезистентности выделенных штаммов пропионовокислых бактерий // Животноводство и кормопроизводство. 2024. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/izuchenie-antibiotikorezistentnosti-vydelennyh-shtammov-propionovokislyh-bakteriy (дата обращения: 03.12.2025)

5. Мережко О. Е., Станишевская Н. Б. Формирование устойчивости микроорганизмов при внесении антибиотиков в корма // Известия ОГАУ. 2015. №2 (52). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-ustoychivosti-mikroorganizmov-pri-vnesenii-antibiotikov-v-korma (дата обращения: 03.12.2025)

6. Самойленко В. А., Сазонова О. И., Иванова А. А., Ветрова А. А. Промышленная микробиологическая биотехнология сегодня: обзор основных продуктов // Biologia et Biotechnologia. 2025. №2.

7. Гулюкин А. М., Капустин А. В., Мищенко А. В. Антибиотикорезистентность как фактор, препятствующий борьбе с инфекционными заболеваниями животных // Вестник Российской академии наук. 2024. Т. 94, №1, c. 19–24

8. Шевелёва С. А. Антибиотикоустойчивые микроорганизмы в пище как гигиеническая проблема (Обзорная статья) // Гигиена и санитария. 2018. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/antibiotikoustoychivye-mikroorganizmy-v-pische-kak-gigienicheskaya-problema-obzornaya-statya (дата обращения: 03.12.2025)