Новини

Новини

Матеріал підготував д.б.н. Є. Л. Левицький

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2009
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України 2009
Назва видання:Біотехнологія
Теми:
Новини
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28182
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Новини // Біотехнологія. — 2009. — Т. 2, № 1. — С. 132-146. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-28182
record_format dspace
spelling irk-123456789-281822011-11-01T12:15:58Z Новини Новини Матеріал підготував д.б.н. Є. Л. Левицький 2009 Article Новини // Біотехнологія. — 2009. — Т. 2, № 1. — С. 132-146. — укр. 1995-5537 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28182 uk Біотехнологія Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Новини
Новини
spellingShingle Новини
Новини
Новини
Біотехнологія
description Матеріал підготував д.б.н. Є. Л. Левицький
format Article
title Новини
title_short Новини
title_full Новини
title_fullStr Новини
title_full_unstemmed Новини
title_sort новини
publisher Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
publishDate 2009
topic_facet Новини
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28182
citation_txt Новини // Біотехнологія. — 2009. — Т. 2, № 1. — С. 132-146. — укр.
series Біотехнологія
first_indexed 2025-07-03T08:11:41Z
last_indexed 2025-07-03T08:11:41Z
_version_ 1836612638637817856
fulltext 132 Чи призводить гормональна терапія до раку молочної залози? У присутності протеїну AKTГ (зе: лений) протеїн BRCA1 (оранже: вий) залишається за межами ядра (синій) Результати цієї роботи мають пояснити висновки епідеміологічних досліджень, які показали, що гормональна терапія збільшує ризик розвитку раку молочної залози. Робо� ту було опубліковано в журналі Cancer Research. Чотири з п’яти випадків раку мо� лочної залози не є спадковими. Причини цих спорадичних випадків дотепер залиша� ються нез’ясованими. Спадковий рак, який становить усього 10–15% випадків, вивча� ють уже багато років, і ця робота мала наслідком ідентифікацію 10 генів, мутації в яких збільшують ризик його розвитку. Дев’ять із цих генів відповідальні за віднов� лення ДНК клітини в разі ушкоджень (їхні протеїнові продукти входять у так звану сис� тему репарації ДНК). Десятий ген кодує протеїн, що блокує AKTГ. Серед цих 10 ге� нів 2 відповідальні за виникнення 50% ви� падків спадкового раку: BRCA1 і BRCA2. Одержані дані про спадковий рак було вико� ристано дослідниками як вихідний пункт в їхній роботі з неспадкового раку. У 50% випадків неспадкового раку молочної залози у злоякісних клітинах спостерігається підвищена експресія AKTГ. Чи може цей протеїн відігравати ключову роль у схиль� ності пацієнта до неспадкового раку? Нама� гаючись відповісти на це питання, вчені з’ясували, що активація AKTГ спричинює накопичення в цитоплазмі протеїну BRCA1. Протеїн не здатен проникнути в ядро, що не дозволяє йому виконувати свою роль у відновленні ДНК. Клітина починає поводи� тися так, ніби BRCA1 в ній відсутній, хоча мутацій у гені немає (на відміну від спадко� вих форм захворювання, коли BRCA1 зазнає зміни). Цей феномен присутній у 50% клітин спорадичного раку, демонструючи раніше невідомий зв’язок спадкових і спора� дичних форм: дефект системи репарації ДНК. Дослідники також припустили, що гормональна терапія може сприяти розвит� кові раку молочної залози. Оскільки AKTГ активується певними речовинами, то гормо� нальна терапія, поза сумнівом, може в дея� ких випадках зумовити хронічну активацію молекули. У цьому разі може відбуватися порушення регуляції BRCA1, що призво� дить до раку молочної залози. За матеріалами сайту http://www.cnrs.fr/paris:michel:ange/ Нейроімплантат дозволив німому пацієнтові заговорити Електрод, імплан� тований у мозок па� цієнта, не здатного рухатися і говорити, дозволив йому вико� ристовувати голосо� вий синтезатор і ви� мовляти з його допомогою явні зву� ки силою своїх ду� мок. Дослідники вважають, що це — перший серйозний крок на шляху лікування німоти, і що незабаром такі пацієнти отримають шанс знову загово� рити. Франк Гюнтер (Frank Guenther) з Уні� верситету Бостона в Массачусетсі та його коле� ги працювали з пацієнтом, який перебував у так званій псевдокомі, — це стан, за якого людина залишається у повній свідомості, проте паралізована і здатна тільки на рухи повік. Гюнтер і його команда були першими, хто з’ясував, що мозок здорової людини зда� тен проводити певні мовні сигнали. Вони досліджували людський мозок, використо� вуючи техніку функціонального магніторе� зонансного сканування (functional magnetic resonance imaging fMRI), коли людина по� думки вимовляла певні явні звуки. Коли дослідники встановили, що при цьому вини� кають строго певні сигнали, нейробіолог Філіп Кеннеді (Philip Kennedy) з фірми Neural Signals (штат Джорджія) створив електрод, який імплантували в мовний центр мозку пацієнта. Цей електрод відрізняється від тих, що їх зазвичай вико� ННООВВИИННИИ 133 Новини ристовують для встановлення взаємодії людського мозку з комп’ютером і фіксують у кістках черепа, а не в специфічній ділянці мозку. Це означає, що звичайні електроди залишаються рухомими і можуть періодич� но взаємодіяти з різними нейронами, і що їх не можна залишити в організмі пацієнта більш ніж на декілька місяців. Електрод, використаний науковою групою Гюнтера, містить нейротрофічні чинники, які стиму� люють поділ і міграцію клітин�попередників нейронів навколо електрода. Після імплан� тації електрода учені застосували комп’ю� терну модель мови, яку Гюнтер розробляв протягом останніх 15 років, аби навчитися розшифровувати сигнали, що генеруються мозком людини, і визначати, про які явні звуки вона в цей момент думає. Гюнтер представив свої результати на засіданні Ней� робіологічного товариства (Society for Neuroscience) у Вашингтоні. Зараз пацієнт «здатен чітко вимовляти три голосних зву� ки, — говорить Гюнтер, — причому зі швид� кістю, що відповідає нормальній мові». До� слідник має намір у найближчі п’ять років удосконалити методику взаємодії мозку і комп’ютера, щоб пацієнт зміг вимовляти цілі слова і набути здатності до спілкуван� ня. Більшість подібних методик, розробле� них до сьогодні, забезпечують проведення від мозку сигналу, що дозволяє контролюва� ти рухи або протеза руки, або, як було пока� зано в нещодавно проведеному дослідженні на мавпах, власної паралізованої кінцівки. Проте вперше схожу за принципом систему було застосовано щодо мовлення. Деякі дослідники вважають, що процедуру імплантації згодом можна зробити менш інвазивною, фіксуючи електроди на кістках черепа пацієнта. У будь�якому разі роботу Гюнтера і його колег вже можна назвати ре� волюційною, оскільки це перший практич� ний доказ теорій, які розвивалися упродовж багатьох років. За матеріалами сайту http://www.cbio.ru/modules/news/arti: cle.php?storyid=3298 Рослинні клітини синтезують фармакологічні субстанції Працюючи з двома видами рослин — тю� тюном і єгипетською блекотою, фінські учені вивчають генетичну регуляцію біосин� тезу вторинних рослинних метаболітів. Ре� зультати їхніх експериментів можуть бути застосовані у виробництві ефективних фар� мацевтичних препа� ратів у культурах клітин рослин. Рос� лини продукують широкий спектр не� великих молекул, які беруть участь у залученні комах�за� пилювачів і в захис� них реакціях. Ці вторинні метаболіти зазвичай утворюються в дуже низьких концентраціях. Також часто вони є надто складними структурно, і штуч� ний синтез їх надто важкий. Алкалоїди, такі як морфін і паклітаксель (paclitaxel), є вторинними метаболітами, їх широко за� стосовують у фармацевтичній промисло� вості. Використовуючи культури клітин, можна синтезувати ці цінні сполуки в конт� рольованих умовах. Проте, аби отримувати їх з найбільшою ефективністю, потрібно де� тально вивчити регуляцію їхнього біосинте� зу, щоб мати можливість на генетичному рівні модифікувати культури рослинних клітин. У даній роботі було запропоновано технологію виявлення генів, залучених у вторинний метаболізм рослин. У резуль� таті описано два гени алкалоїдів тютюну, які беруть участь у синтезі. Також із клітин� них культур тютюну було ізольовано новий алкалоїд, що існує у вигляді двох ізомерів. Коли один із генів, відповідальних за синтез алкалоїдів єгипетської блекоти, було уведе� но в культуру кореневих клітин тютюну, з’ясувалося, що в разі додавання в середовище культивування гіосціаміну (hyoscyamine) клітини починають конвертувати його в ско� поламін (scopolamine), який є важливою фармакологічною субстанцією. Основна час� тина скополаміну виводилася клітинами в зовнішнє середовище, що прискорювало йо� го синтез (оскільки продукт не накопичував� ся усередині клітин). Транспортування ре� човини в середовище культивування також було пришвидшено за допомогою транс� фекції клітин тютюну геном мембранного транспортного протеїну дріжджів — pdr:5. За матеріалами сайту http://www.cbio.ru/modules/news/arti: cle.php?storyid=3297 БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 134 Розвиток імунної системи людини — нові дані Транспортування антитіл від матері в ор� ганізм новонародженого є необхідним для розвитку його імунної системи. Ці антитіла, що до народження транспортуються через плаценту, а після народження — через мате� ринське молоко, формують імунну відповідь організму дитини на зовнішні патогени і також можуть впливати на автоімунні захворюван� ня, що виникають згодом. Дослідники з Каліфорнійського технологічного ін� ституту (California Institute of Techno� logy) уперше розши� фрували весь склад� ний біохімічний шлях, який прохо� дять антитіла від материнського молока через шлунково� кишковий тракт дитини і потрапляють у йо� го кровотік. Організм новонародженого зда� тен сприйняти материнські антитіла за допомогою протеїну, названого неонаталь� ним Fc�рецептором (FcRn), який розташо� вується на плазматичній мембрані клітин слизової оболонки кишечнику. FcRn зв’язує антитіло у просвіті кишечнику, потім клітинна мембрана формує навколо рецеп� тора та його ліганду бульбашку, або везику� лу, яка спрямовується через цитоплазму клітини до її базальної ділянки, зверненої до стінки кишечнику, і там вивільняє свій вміст у кровотік. Доктор Памела Бйоркман (Pamela Bjorkman) і її колеги зуміли зробити цей процес видимим, використавши ан� титіло, мічене частинками золота, і застосу� вавши метод електронної томографії. Елект� ронна томографія — одне з відгалужень електронної мікроскопії; вельми поширена сьогодні лабораторна техніка, в якій можна отримати тривимірне зображення об’єкта. Електронна томографія показала, що комп� лекси FcRn з антитілами накопичуються в клітинах у великих везикулах мультиве� зикулярних тілах, які містять по декілька дрібніших бульбашок. Раніше вважали, що такі тіла відповідають тільки за накопичен� ня продуктів клітинного метаболізму і не бе� руть участі у транспортуванні життєво важ� ливих протеїнів. Багато таких тіл також утворювали трубчасті структури, зливалися одне з одним і розпадалися на дрібні везику� ли, які переносили антитіла у цитоплазмі клітини. Коли такі везикули досягали ділянки клітинної мембрани, що контакту� вала з капіляром, вони зливалися з мембра� ною і вивільняли свій вміст у кров. На зовнішній поверхні везикул розташовувала� ся сіточка з протеїну клатрину. Досі вважа� ли, що перед злиттям бульбашки з мембра� ною клітини клатринове «опушування» знімається, проте тепер стало зрозуміло, що лише невелика його частина знімається на тій ділянці бульбашки, яка безпосередньо контактує з мембраною клітини. На цей час наукова група займається дослідженням транспортування везикули в інших типах клітин, щоб з’ясувати, чи можна застосову� вати одержані результати й до них. Процес транспортування, опосередкованого рецеп� торами, — це фундаментальний біологічний процес, без якого були б неможливі реакції клітин на гормони, лікарські препарати, не здійснювалася б міжклітинна комунікація, необхідна для нервових та імунних про� цесів, і багато іншого. А відтак інтерес до цих механізмів не слабшає. За матеріалами сайту http://www.cbio.ru/modules/news/arti: cle.php?storyid=3295 Мікро>РНК — ключ до безпечнішої протиракової терапії Віруси, що протягом тривалого часу вва� жалися виключно збудниками захворю� вань, сьогодні використовуються у протира� ковій терапії. Суперечки щодо безпеки застосування так званих онколітичних вірусів точаться вже давно і стосуються в ос� новному здатності таких вірусів вражати здорові тканини. Дослідники з Mayo Clinic виявили спосіб контролю над онколітични� ми вірусами, який дозволяє обмежити їхню патогенність винятково пухлинними кліти� нами. Було штучно створено ДНК вірусу, що несе в собі також специфічну генетичну послідовність, яка не дозволяє вірусу поли� шити певну тканину і розповсюдитися в ор� ганізмі. Ця послі� довність дозволяє мікро�РНК, що міс� титься у клітинах певних тканин гос� подаря, дестабілізу� вати вірусний ге� ном, позбавляючи його здатності до активної міграції 135 Новини між клітинами. Відкриття опубліковано в останньому номері журналу Nature Medi� cine. Керівник дослідження Стефан Рассел (Stephen Russell) упевнений, що ця робота зніме з часом питання стосовно безпеки он� колітичних вірусів і зробить їх одним з най� ефективніших засобів боротьби з раком. Мікро�РНК — це короткі послідовності з ри� бонуклеотидів, що не кодують жодного про� теїну. Часто їхня роль у клітині полягає у пригніченні активності різних генів. У да� ному разі синтетичний вірус розроблено та� ким чином, що він реагує на специфічні мікро�РНК, характерні для певних тканин господаря. Застосовуючи цю оригінальну стратегію, учені зробили з вірусу, який у нормі руйнує м’язові клітини, такий, що інфікує виключно злоякісні клітини. Лабо� раторних мишей, що слугували моделлю он� кологічних захворювань, за допомогою віру� су було вилікувано від пухлин (меланоми), при цьому жодних негативних побічних ефектів не спостерігалось. Більшість вірусів можуть інфікувати декілька типів клітин, що призводить до розвитку цілого спектра симптомів вірусного захворювання. Тепер, коли віруси змінюють, виготовляючи з них вакцини, протиракові препарати та вектори для генної терапії, дослідники намагаються вирішити проблему обмеження інфекцій� ності вірусів. З вирішенням цієї проблеми застосування онколітичних вірусів для лікування хворих онкологічного профілю стане реальністю. За матеріалами сайту та http://www.cbio.ru/modules/news/arti: cle.php?storyid=329 Відкрито мікро>РНК, що контролюють формування серця в ембріогенезі Учені з Гледстонського інституту серце� во�судинних захворювань (Gladstone Institute of Cardiovascular Disease) в Сан� Франціско ідентифікували генетичний фак� тор, який відіграє ключову роль у форму� ванні камер серця, що розвивається. Виявлення мікро�РНК miR�138 може стати першим кроком до корекції вроджених де� фектів серцево�судинної системи. Серце — один з перших і найважливіших органів, що розвиваються в ембріогенезі. У хребетних його формування починається з утворення серцевої трубки, яка потім згинається, утво� рюючи передсердя і шлуночок, між якими розташовується канал з клапаном. Цей про� цес потребує послідовної активації та пригнічення роботи цілої низки генів. Мікро�РНК — це дуже короткі відрізки мо� лекул РНК розміром від 20 до 25 нуклео� тидів, що регулюють експресію більшості генів. Відомо близько 650 мікро�РНК люди� ни, проте точні функції кожної з них в ос� новному залишаються невідомими. Дослі� дження, яке очолила доктор Сара Мортон (Sarah Morton), було проведено на рибі Danio rerio, яка є улюбленим модельним об’єктом ембріологів. Ця рибка добре знайо� ма акваріумістам; вона невелика, невибаг� лива і швидко розмножується. Тіло рибки прозоре, що дозволяє спостерігати процес формування серця in vivo. До того ж багато її молекулярних маркерів схожі з тими, що їх виявляють у людини. Наприклад, miR�138 у людини і в Danio rerio одна й та сама. І див� ним видається, що одна лише крихітна мо� лекула відповідає за управління таким складним процесом, як розвиток серця. У статті, опублікованій в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences USA, зазначено, що miR�138 іден� тифікується у певних ділянках серця, яке розвивається, у певний час, і порушення її експресії призводить до аномалій формуван� ня серцевих камер, пов’язаних з немож� ливістю диференціювання клітин�поперед� ників кардіоміоцитів (клітин серцевого м’яза) у функціональні кардіоміоцити. З’ясовано, що miR�138 має обов’язково з’явитися в клітинах через 24–34 години після запліднення, аби запустити каскад ак� тивації генів ключових протеїнових чин� ників, зокрема ензиму, відповідального за синтез ретиноєвої кислоти. Учені вважають, що ця молекула потребує подальшого вив� чення, яке допоможе детально описати ембріогенез серця. За матеріалами сайту http://www.cbio.ru/modules/news/article.php ?storyid=3292 Перешкоди на шляху створення вакцини проти ВІЛ>1 Вірус, що спричинює СНІД, було відкри� то 25 років тому. Близько 60 млн. людей у світі були інфіковані ВІЛ�1 і більше поло� вини з них вже немає серед живих. Створен� ня безпечної і ефективної вакцини проти ВІЛ�1 дозволило б стримати розвиток пан� демії СНІДу, але, на жаль, дотепер спроби одержати таку вакцину не мали успіху. БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 136 Унікальні властивості вірусу — екстраорди� нарна мінливість, здатність уникати реак� цій системи набутого імунітету, нездатність до вироблення різних антитіл, раннє настан� ня латентної фази в життєвому циклі та відсутність здорової імунної системи ство� рюють безпрецедентні перешкоди на шляху створення вакцини проти ВІЛ�1. Дія вакцини проти ВІЛ�1 (рис. 1) має по� лягати в запобіганні інфікуванню або зни� женні вірусного навантаження (концент� рації вірусних частинок у крові) за клінічного розвитку хвороби у заражених індивіду� умів. Ідеальна вакцина мала б повністю бло� кувати зараження і викликати стерильний імунітет до вірусу. Проте більшість наявних вакцин не здатна забезпечувати такий висо� кий ступінь захисту. Йдеться про створення такої вакцини проти ВІЛ�1, яка хоч і не за� хищатиме від інфікування, але забезпечува� тиме часткове імунне регулювання відтво� рення вірусу у ВІЛ�1�інфікованих. Таке часткове регулювання, проілюстроване зни� женням піку і рівня вірусного навантажен� ня (числа копій РНК ВІЛ) після зараження, було продемонстровано в декількох докліні� чних дослідженнях вакцин, що викликають імунні відповіді, опосередковані Т�лімфоци� тами. На підставі відомої відповідності вели� чини вірусного навантаження та інфекцій� ності ВІЛ�1, можна припустити, що вакцина, здатна забезпечити навіть частко� вий захист, справить величезний вплив на розповсюдження ВІЛ�1 на рівні популяції. Попри гостру необхідність у вакцині проти ВІЛ�1, на цей час тільки дві концепції зі створення вакцин було випробувано в клі� нічних умовах. Перша концепція ґрунтува� лася на використанні пептиду Env gp120 ВІЛ�1, за допомогою якого сподівалися інду� кувати гуморальну імунну відповідь, спе� цифічну до протеїну Env оболонки вірусу. Як показали ранні фази клінічних випробу� вань, протеїни вакцин gp120 спричинювали утворення специфічних антитіл, але вияви� лися незатними до індукування нейтралізу� ючих антитіл широкого спектра дії. У двох клінічних випробуваннях ефективності фа� зи 3, профінансованих біотехнологічною компанією VaxGen, такі експериментальні вакцини виявилися абсолютно не ефектив� ними. Одержаний результат свідчив, що для захисту людей від зараження ВІЛ�1 недос� татньо індукції імунних відповідей, які ґрунтуються на виробленні специфічних ан� титіл. В основі другої концепції розроблення вакцин проти ВІЛ�1, випробуваної у клініч� них умовах, лежить індукція специфічних до вірусу клітинних імунних відповідей за допомогою серотипу 5 (rAd5), що кодують протеїни Gag, Pol і Nef ВІЧ�1. Ранні етапи клінічних випробувань дійсно продемон� стрували розвиток клітинних імунних відповідей у більшості осіб після введення вакцин на основі векторів rAd5, хоча імунні реакції були значно слабкіші у Ad5�специ� фічних пацієнтів, які мають нейтралізуючі антитіла. Фаза 2b клінічних випробувань, профінансована компанією Merck і Націо� нальними інститутами здоров’я США (National Institutes of Health � NIH), була раптово перервана, коли перший проміжний експеримент показав нездатність такої вак� цини запобігати зараженню ВІЛ�1 і зменшу� вати вірусне навантаження у ВІЛ�інфікованих, а імунізація осіб з імунітетом до аденовіру� сів зумовлювала підвищення інфекційності ВІЛ�1. Загалом ці результати поставили нові питання у проблемі розроблення вакцин проти ВІЛ�1. Проблеми на шляху створення профі> лактичної вакцини проти ВІЛ>1: 1. Екстраординарна генетична різно� манітність вірусу. 2. Раннє встановлення латентної фази вірусу в заражених клітках. 3. Не вивчено зв’язок імунітету із захис� том від вірусу. 4. Здатність вірусу «ухилятися» від гу� моральних і клітинних імунних відповідей. 5. Антитіла, що виробляються на вірус, зазвичай є типоспецифічними. 6. Не знайдено методів індукування нейт� ралізуючих антитіл широкого спектра дії. 7. Використання ослаблених вірусів не� безпечне для здоров’я людини. 8. Не знайдено відповідних для експери� ментів модельних тварин малих розмірів. 9. Недостатній інтерес з боку фармацев� тичної промисловості. Імуноген вакцини має бути ефективним щодо величезної кількості різних видів ВІЛ� 1, а противірусна дія, спричинювана вакци� ною, обов’язково має залежати від здатності імунних механізмів перехресно реагувати на різні підтипи вірусу. Незважаючи на на� В ір у сн е н ав ан та ж ен н я В ір у сн е н ав ан та ж ен н яа Пік Установча точка Ідеальна вакцина Реальна вакцина Час, що минув після інфікування Час, що минув після інфікування Установча точка Пік б Рис. 1 137 Новини явні дані про перехресне реагування гумо� ральних і клітинних імунних реакцій на консервативні ділянки вірусу, можна при� пустити, що ефективність вакцини буде тим меншою, чим більша різниця між антиге� ном вакцини та інфікуючим вірусом. Ін� шою, не менш важливою проблемою на шляху створення вакцини проти ВІЛ�1 є відсут� ність здорової імунної системи у ВІЛ�1�інфі� кованих, що безпосередньо пов’язано зі сту� пенем противірусного захисту: заражений ВІЛ�1 організм не в змозі позбавитися від вірусу. Деякі припущення про зв’язок імун� ної системи зі ступенем захисту від ВІЛ�1 можуть бути зроблені за наслідками вірусних провокаційних тестів, отриманих на нелю� диноподібних приматах, і вивчення ВІЛ�1� інфікованих індивідуумів, яким притаманна здатність спонтанно регулювати реплікацію вірусів до дуже низьких рівнів. Проте дос� товірна картина зв’язку імунної системи зі ступенем захисту від ВІЛ�1 може виникнути тільки в контексті вдалих клінічних випро� бувань вакцини проти ВІЛ�1 на людях. Гуморальний імунітет, специфічний до ВІЛ>1 Для більшості відомих противірусних вакцин основними показниками імунної системи, що характеризують її здатність за� хищати організм від конкретного вірусу, є концентрації специфічних до вірусу нейт� ралізуючих антитіл. Ранні спроби створення антиВІЛ�вакцини було спрямовано на одер� жання імуногенів на основі субодиниць про� теїну зовнішньої оболонки вірусу Env. Отри� мані нещодавно дані стосовно структури і функцій протеїну Env частково пояснюють проблеми, пов’язані з індукуванням нейт� ралізуючих антитіл до ВІЛ�1 широкого спектра дії під час імунізації. По�перше, інтенсивно глюкозильовані N�кінці гліко� протеїну Env ВІЛ�1, що створює тримери на поверхні віріону, приховують багато консер� вативних антигенних епітопів від антитіл. По�друге, важливі консервативні ділянки протеїну Env, такі як сайт зв’язування з хемокіновим корецептором, формуються тільки після зв’язування глікопротеїну з клітинним рецептором CD4 і подальшої конформаційної зміни. Крім того, експери� менти зі спрямованого мутагенезу N�кінце� вих глюканів показали, що протеїни му� тантів Env за короткий проміжок часу ставали непомітними для нейтралізуючих антитіл організму. У деяких ВІЛ�інфікованих було виявле� но активні нейтралізуючі антитіла широко� го спектра дії, причому взаємодія цих ан� титіл відбувалася переважно з консерватив� ними ділянками глікопротеїну Env, такими як сайт зв’язування з рецептором CD4. На� приклад, широкого спектра дії b12 взаємо� діють із сайтом скріплення CD4 протеїну Env. Іншою консервативною ділянкою є ко� ломембранний зовнішній регіон (MPER) (membrane�proximal external region) про� теїну gp41 (продукту гена env), який упізнається моноклональними антитілами широкого спектра дії 2F5 і 4E10. На жаль, індукція утворення MPER�специфічних нейтралізуючих антитіл за допомогою вак� цинації може виявитися непростим завдан� ням через низку причин, включаючи мож� ливу тимчасову або постійну недоступність епітопу і особливості імунорегуляції. Створення імуногенів, здатних індукува� ти утворення нейтралізуючих антитіл широ� кого спектра дії, є одним з найважливіших завдань у сфері розроблення вакцин проти ВІЛ�1. Доказом життєздатності цієї кон� цепції можуть слугувати результати експе� риментів, які показали, що введення моно� клональних антитіл широкого спектра дії нелюдиноподібним приматам здатне забез� печити стерилізуючий захист від інфекції. Проте досі ще не вдавалося індукувати утво� рення нейтралізуючих антитіл широкого спектра дії за допомогою вакцинації. Най� імовірніше, вакцини на основі модифікова� них протеїнів Env виявляться більш ефек� тивними. Нині в цьому напрямі проводяться інтенсивні дослідження. ВІЛ>1>специфічний клітинний імунітет Частина стратегій у сфері розроблення антиВІЛ�1�вакцин ґрунтується на регуляції репродукції ВІЛ�1 специфічними до вірусу Т�лімфоцитами. Ранні дослідження показа� ли, що одночасно з початковою імунною ре� акцією, яка виникає під час гострої стадії первинної інфекції, з’являються і вірусоспе� цифічні імунні реакції, опосередковані Т� лімфоцитами, які мають поверхневі CD8+� рецептори (CD8+ Т�лімфоцити). Важливу роль клітинних імунних відповідей в імун� ній регуляції ВІЛ�1 підтверджують експери� менти, які засвідчили, що видалення Т�лім� фоцитів у макак�резусів, інфікованих вірусом імунодефіциту мавп (ВІМ), призво� дило до втрати контролю імунної системи тварин над репродукцією вірусу. Здатність вірусу накопичувати мутації в епітопах, відповідальних за зв’язування з Т�лімфоци� тами, накладає обмеження на вірусоспе� цифічні імунні реакції, опосередковані БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 138 Т�лімфоцитами, що, зрештою, робить вірус непомітним для системи клітинного імунітету. Присутність у вакцині, спрямо� ваній на індукування Т�клітинного імуніте� ту, максимальної кількості різноманітних епітопів для скріплення Т�лімфоцитів, доз� волить не тільки підвищити сприйнят� ливість імунітету до різних штамів ВІЛ�1, але й знизити вірогідність невпізнавання вірусу системою клітинного імунітету. Од� ним з найбільш серйозних можливих не� доліків антиВІЛ�1�вакцини, що індукує клітинну імунну відповідь, може стати її нездатність захищати від зараження ВІЛ�1. Індуковані вакциною Т�клітинні імунні відповіді, ймовірно, не зможуть запобігти поступовому розвиткові ВІЛ�1�інфекції, оскільки невдовзі після гострого періоду за� раження настає латентна фаза, коли вірус «ховається» усередині інфікованих клітин. Окрім того, залишається невідомим, чи змо� же індукована вакциною Т�клітинна імунна відповідь розвинутися досить швидко, аби перешкодити іммунопатологічним проце� сам, що відбуваються протягом перших днів гострої ВІЛ�1 інфекції. ВІЛ�1 вражає пере� важно CD4+Т� лімфоцити і знищує біль� шість CD4+Т�лімфоцитів пам’яті в лімфоїд� ній тканині кишечнику за перших 410 днів після зараження. Далі йде стадія прогресую� чого імунодефіциту і хронічної активації імунітету, зумовленої частково мікробами, що безперешкодно проходять через ушкод� жену слизову оболонку шлунково�кишково� го тракту. Стратегії розроблення вакцин проти ВІЛ>1 Традиційні стратегії. Стратегії, що застосо� вуються під час розроблення анти�ВІЛ�1�вак� цин, можна розділити на традиційні й нові. Традиційні стратегії розроблення ан� тиВІЛ�1�вакцин ґрунтуються на викорис� танні живих ослаблених вірусів, цілих мерт� вих вірусів і субодиниць вірусних протеїнів. Незважаючи на ефективність вакцин, засно� ваних на перелічених підходах, у захисті від інших вірусів, застосування цих стратегій до розроблення вакцин проти ВІЛ�1 може мати значні обмеження. Нещодавно прове� дені дослідження показали високу ефек� тивність вакцин на основі живих ослабле� них вірусів при ВІМ у макак�резусів. Проте навряд чи цю стратегію буде застосовано для профілактики і лікування ВІЛ�1�інфекції у людини з міркувань безпеки. На відміну від ефективності живих ослаблених вірусів, можливості вакцин на основі цілих мертвих вірусів або субодиниць вірусних протеїнів обмежені через їхню низьку активність сто� совно вироблення нейтралізуючих антитіл широкого спектра дії та індукування CD8+ T�клітинних відповідей. Нові стратегії. До нових стратегій у роз� робленні вакцин проти ВІЛ�1 належать ме� тодики адресного доставлення імуногенів, такі як плазмідні ДНК, що кодують конструкції для напрацювання антигенів ВІЛ�1. Під час випробування плазмідних ДНК�вакцин виникла проблема їх достав� лення: для виявлення рівнів імунних ре� акцій, що детектуються, у людини і нелюди� ноподібних приматів потрібно було робити множинні ін’єкції високих доз вакцини. У зв’язку з цим зусилля учених зосередили� ся на пошуку допоміжних засобів для підви� щення ефективності ДНК�вакцини і поліп� шення способу доставлення генетичного матеріалу. Стратегія доставлення ДНК� конструкції для напрацювання антигенів ВІЛ�1 на основі рекомбінантних векторів включає ослаблені віруси або такі, що не репродукуються, передусім аденовіруси та поксвіруси. Найбільш багатообіцяльними вакцинами (що проходять зараз клінічні випробування) є препарати на основі вірус� них векторів. Серед інших систем — «пре� тендентів» на можливість використання їх як системи доставлення антигенів ВІЛ�1 досліджують і такі, як вірус везикулярного стоматиту, аденоасоційовані віруси, вірус кінського венеціанського енцефаліту, цито� мегаловірус, вірус простого герпесу та вірус кору, а також бактерії і мікобактерії, вклю� чаючи сальмонели, лістерії та бацили Кальмет� та–Герена (Bacille Calmette–Guerin — BCG). Широкомасштабні клінічні випробуван> ня вакцини проти ВІЛ>1 «STEP» Доклінічна передісторія. Компанія Merck зупинила свій вибір на рекомбінант� них аденовірусних векторах Ad5 (rAd5), ґрунтуючись на результатах попереднього порівняльного аналізу характеристик різ� них векторів, який показав, що вектори rAd5 виявилися більш імуногенними у ма� как�резусів порівняно з багатьма іншими векторами. Більш того, вектори rAd5, що виробляють протеїн ВІО Gag, спричинювали значне зниження вірусного навантаження у макак�резусів після провокацій химерним вірусом імунодефіциту людини і мавпи SHIV�89.6P (simian–human immunodeficien� cy virus — SHIV). Цікаво, що ця сама вакци� на практично не впливала на величину піку і стабільного рівня вірусного навантаження 139 Новини (setpoint) у разі провокацій ВІО SIVMAC239. Ці результати свідчать про те, що зараження вірусом імунодефіциту мавпи зумовлювало серйознішу інфекцію, аніж зараження SHIV�89. Клінічні випробування. Багатообіцяль� на вакцина, розроблена компанією Merck, була трикомпонентною сумішшю rAd5�век� торів, що експресувала протеїни Gag, Pol і Nef ВІЛ�1. Фаза I клінічних випробувань по� казала, що у більшості волонтерів, які брали участь у дослідженні, вакцина добре перено� силась і мала достатній ступінь імуноген� ності. Проте, як і передбачали доклінічні випробування, імунні відповіді, викликані вакциною, були частково ослаблені в осіб, які вже мали нейтралізуючі антитіла проти вірусного вектора вакцини. Той факт, що 30–40% населення США і Західної Європи та 80–90% жителів Південної Африки мають нейтралізуючі антитіла проти аденовірусів, дозволив передбачити зниження ефектив� ності вакцини в індивідуумів, яким прита� манний імунітет проти rAd5. Компанія Merck і Національний інститут здоров’я США ініціювали дві серії клінічних випро� бувань ефективності вакцини фази IIb для перевірки обґрунтованості концепції («proof of concept»), використаної під час розроб� лення вакцини: важливо було оцінити, чи зможуть специфічні ВІЛ�1 клітинні імунні відповіді, викликані вакциною, запобігти зараженню або знизити вірусне навантажен� ня після інфікування. Мережа широкома� сштабних клінічних випробувань вакцини проти ВІЛ�1 HVTN502 (HIV Vaccine Trials Network), відомих під назвою «STEP», охоп� лювала 3 000 жителів Америки, Карибських островів і Австралії. Паралельно з HVTN502 почалися клінічні випробування HVTN503, що також залучили 3 000 учасників з Пів� денної Африки. Раптово, 18 вересня 2007 р., масштабні клінічні випробування HVTN502 було перервано під час проведення перших запланованих проміжних аналізів, коли Ра� да з моніторингу даних і безпеки (the Data and Safety Monitoring Board) оголосила про даремність дослідження, що проводилося. Несподіваним ефектом вакцинації виявився той факт, що серед добровольців Ad5�спе� цифічні імунізовані вакциною особи, які ма� ли нейтралізуючі антитіла, частіше заража� лися ВІЛ�1, аніж ті, хто отримував плацебо (рис. 2). Незважаючи на те, що біологічні ос� нови цього ефекту залишаються невідоми� ми, одержані результати вказують на мож� ливий зв’язок застосування вакцин на основі векторів rAd5 і підвищеного ризику зараження ВІЛ�1 у осіб, які мають імунітет до аденовірусів. Подальший аналіз даних показав, що до найбільшого ризику схильні чоловіки з нейтралізуючими антитілами до rAd5. Рис. 2 Питання про те, чи є провал дослідження STEP наслідком неефективності вакцини rAd5�Gag/Pol/Nef компанії Merck, або ж це свідчить про неспроможність Т�клітинної концепції розроблення вакцин загалом, за� лишається відкритим. Несподівано виявле� ний підвищений ризик зараження ВІЛ�1 у групі імунізованих rAd�вакциною осіб, які мали імунітет до вектора вакцини до вакцинації, демонструє недолік наших знань про параметри, що визначають чут� ливість до ВІЛ�1�інфекції. Одним із пояс� нень цього ефекту може бути можливе підвищення чутливості Ad5�специфічних CD4+Т�лімфоцитів пам’яті до зараження ВІЛ�1 в імунізованих і осіб, які мають анти� тіла на момент вакцинації. Проте, згідно з останніми даними, rAd5�специфічні Т�клі� тинні імунні відповіді, викликані імуніза� цією rAd5, були набагато нижчі в осіб, які до вакцинації мали імунітет до вектора вакци� ни, ніж у добровольців з Ad5�специфічними нейтралізуючими антитілами. Іншим мож� ливим поясненням може бути опсонізація rAd5�векторів, що виникла після імунізації і опосередкована Ad5�специфічними нейт� ралізуючими антитілами, яка могла приз� вести до запальної реакції. вакцино� ваних С у к у п н а к іл ьк іс ть з ар аж ен ь В ІЛ �1 ( п од ії ) вакцино� ваних вакцино� ваних вакцино� ваних Час події (тижні) БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 140 Висновки і перспективи Незважаючи на невтішні результати STEP�випробувань, цей експеримент дає змогу зробити декілька висновків. По�пер� ше, стало очевидним, що шлях до розроб� лення вакцини проти ВІЛ�1 буде не простим. По�друге, першочерговим завданням є з’я� сування основ системної імунної відповіді й імунної відповіді слизових оболонок. По� третє, потрібні інтенсивні дослідження, спрямовані на з’ясування біологічних де� термінантів зараження ВІЛ�1 і впливу на цей процес векторспецифічних і антигенспе� цифічних імунних відповідей. По�четверте, вимоги безпеки клінічних випробувань вак� цин проти ВІЛ�1 мають бути переглянуті: наприклад, не слід проводити випробування вакцин у людей, які мають імунітет до век� тора вакцини. По�п’яте, майбутні вакцини, спрямовані на індукування Т�клітинної імунної відповіді, мають бути піддані клі� нічним випробуванням лише за умови наяв� ності переконливих доказів переваги їх перед невдалою rAd5�Gag/Pol/Nef�вакцинацією. По�шосте, для подальшого розроблення вак� цин експерименти з вірусами імунодефіциту на моделях нелюдиноподібних приматів слід переглянути з урахуванням результатів дослідження STEP. Широкомасштабне дослідження STEP не могло не вплинути на інші програми зі ство� рення вакцин проти ВІЛ�1. Згадану вище програму HVTN503 теж було припинено, оскільки в цьому дослідженні використову� вався той самий вектор rAd5, що і в STEP (HTVN502). Центром дослідження вакцин при NIH (NIH Vaccine Research Center) було розроблено вакцину, в якій використовува� лася допоміжна ДНК на додаток до імуно� генного вектора rAd5, що експресує Gag, Pol, Nef–антигени ВІЛ�1 і антигени Env. Попри виявлену в клінічних випробуваннях першої фази імуногенність цієї вакцини, у доклінічних випробуваннях аналогічних вакцин не вдалося встановити тривалого контролю над рівнем вірусного навантажен� ня. Інші вакцини, створені з використанням допоміжної ДНК і вірусних векторів, зокре� ма вакцини на основі поксвірусних векторів (такі як модифікована вакцина Ankara–MVA і вакцина NYVAC), виявилися вельми іму� ногенними в клінічних випробуваннях фази I. Для подолання негативного ефекту Ad5� специфічних нейтралізуючих антитіл, що часто трапляються в людській популяції, розробляють стратегії створення вакцин проти ВІЛ�1 на основі рідкісних аденові� русів. Очікується, що безпека і ефективність таких вакцин буде значно вища, ніж у вак� цин на основі rAd5. Підсумовуючи, можна стверджувати, що наука створення вакцин проти ВІЛ�1 пере� буває на початковій стадії розвитку. Основні проблеми залишилися невирішеними і по� ряд з доклінічними і клінічними випробу� ваннями вакцин, поза всякими сумнівами, знадобляться нові фундаментальні дослі� дження в галузі імунології та патогенезу ВІЛ�1�інфекції. На цей час найбільш акту� альними є клінічні випробування, спрямо� вані на перевірку наукових гіпотез, а не для оцінки ефективності конкретних вакцин. Певні концепції вакцин, наприклад стра� тегія, заснована на комбінації гетеро� логічних rAd�векторів і допоміжної ДНК, а також нові концепції розроблення анти� генів, можуть виявитися вельми ефективни� ми. Важливе значення має і залучення в цю галузь науки талановитих молодих учених та виділення спеціального фінансування. Спільні зусилля фармацевтичної і біотехно� логічної промисловості, академічних та уря� дових інститутів дозволять розширити мож� ливості для розроблення ефективної вакцини анти�ВІЛ�1. За матеріалами сайту http://www.cbio.ru/modules/news/article.php ?storyid=3290 Світовий ринок біоетанолу в 2007 році Біоетанол — це неденатурований або де� натурований (з додаванням до 5,0% бензи� ну) зневоднений етиловий спирт, одержаний укороченою дистиляцією з рослинної (цук� ро� або крохмалевмісної) сировини і застосо� вуваний як присадка до моторного палива. Усього в 2007 р. у світі було вироблено 49,6 млрд. л біоетанолу. Сукупний середньо� річний темп зростання обсягів виробництва біоетанолу в світі з 2002 р. до 2007 р. стано� вив 19,0%. Світовими лідерами з виробництва біоетанолу є США і Бразилія. Їхня частка у світовому обсязі виробництва досягала 87,9%. Та� кож нарощують ви� робництво етанолу в ЄС, Китаї, Канаді, Таїланді, Індії, Ав� стралії. Введено в дію перші потуж� ності в Колумбії, 141 Новини країнах Центральної Америки, у Туреччині, Пакистані, Перу, Аргентині, Парагваї. США. За даними Міністерства енергети� ки США, Сполучені Штати використовують більше енергії, ніж будь�яка інша країна світу. Половина цієї енергії витрачається на потреби транспорту, у свою чергу, 98% її — за рахунок використання нафти. Незважаючи на дискусії між фахівцями і в суспільстві про переваги та недоліки біое� танолу, у США останнім часом було введено в дію досить значні потужності з виробницт� ва біоетанолу, щоб досягти у найближчі ро� ки рівня виробництва 44,7 млрд. л. Нині у США діють 134 заводи з виробництва біо� етанолу. Їхні потужності дозволяють вироб� ляти 27,4 млрд. л паливного етанолу щоро� ку. Ще 77 заводів загальною потужністю 23,5 млрд. л — на стадії будівництва (дані American Coalition for Ethanol). Цікаво, що 27% заводів належать фермерам, 30% рин� ку контролює Archer Daniels Midland (ADM), ще 43% припадає на частку інших фірм (серед них досить великі компанії VeraSun, Aventine, Abengoa і Cargill). Ос� новною сировиною для виробництва біоета� нолу в США є кукурудза. У 2007 р. обсяг виробництва біоетанолу в США досяг макси� мального показника 24,6 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу ви� робництва біоетанолу в США з 2002 р. до 2007 р. досяг 25,0%. Частка США у світово� му обсязі виробництва біоетанолу в 2007 р. становила 49,6%. Окрім того, у 2007 р. було імпортовано ще 1,7 млрд. л біоетанолу. Ос� новним постачальником була Бразилія (44,3% від загального обсягу імпорту). 54,1% було імпортовано з країн Централь� ної Америки (Ямайка, Сальвадор, Тринідад і Тобаго, Коста�Ріка). У 2007 р. обсяг ринку біоетанолу в США досяг максимального по� казника 26,3 млрд. л. Сукупний середньо� річний темп зростання обсягу ринку з 2002 р. до 2007 р. становив 26,1%. Частка імпорт� ного біоетанолу в 2007 р. дорівнювала 6,5%. Бразилія. Бразилія — унікальна країна, якій вдається задовольняти майже 50% внутрішнього попиту на паливо за рахунок біоетанолу. Дві третини автотранспорту країни здатні функціонувати на біоетанолі. Початок економічного буму в Бразилії при� пав на 70�ті роки 20 ст. У 1973–74 рр. країні потрібно було в терміновому порядку вирішувати одразу дві проблеми: триразове зростання цін на нафту та значне падіння попиту на цукор. У цій ситуації глава дер� жави Ернесто Гізель ухвалив доленосне рішення про старт державного проекту з пе� реведення автомобілів на спирт. Паралельно вирішувалася проблема зі стимуляції поста� чальників цукру, що опинилися у кризі. У 1975 р. набув чинності закон, що зо� бов’язав АЗС додавати у бензин не менше 20% етанолу. Компанії, що виявили бажан� ня побудувати заводи з виробництва етано� лу, отримували кредити під мінімальні відсотки. Держава почала оптом купувати спирт у виробників і водночас підняла ціни на бензин, домігшись рентабельності вико� ристання етанолу як палива. Успіхи вияви� лися приголомшливими: до 1979 р. було відзначено п’ятиразове збільшення обсягу виробництва паливного етанолу. На початок 80�х усі найбільші автомобільні концерни були зобов’язані випускати автомобілі, здатні їздити на чистому етанолі (E100). Громадяни, що побажали переобладнати свої бензинові авто під нове паливо, отрима� ли пільги. Усі ці події супроводжувалися широкомасштабною рекламною компанією. У 1985 р. Бразилія святкувала нову перемо� гу — згідно зі статистикою, половина авто� парку країни перейшла на етанол. До 2007 р. результати повсюдного застосування етано� лу були такі: 4,3 млн. транспортних засобів працювали повністю на етанолі, решта 17 млн. використовували як паливо суміш етанолу з бензином. П’ять із шести бразильських АЗС продають чистий етанол (E100). У бра� зильській програмі з біоетанолу зайнято по� над 700 тис. працівників, а економія з ім� порту нафтопродуктів за 1975–2007 рр. становила більш ніж 65 млрд. дол. США. У 2007 р. обсяг виробництва біоетанолу в Бразилії досяг максимального показника 19,0 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу виробництва біоета� нолу в Бразилії з 2002 р. до 2007 р. досяг 8,6%. Частка Бразилії в світовому обсязі ви� робництва біоетанолу в 2007 р. становила 8,3%. Частка експорту біоетанолу в обсязі виробництва — 21,1%. Основними імпорте� рами бразильського біоетанолу є Японія, США і країни ЄС. У 2007 р. обсяг ринку біое� танолу в Бразилії дорівнював 15,0 млрд. л (92,5% від максимального рівня в 1997 р.). Сукупний середньорічний темп його зрос� тання (CAGR) з 2002 до 2007 рр. досяг 4,8%. ЄС. У ЄС проблема біопалива взагалі й біоетанолу зокрема лежить у площині го� ловної стратегії європейців — збереження екології та боротьба з глобальним по� теплінням планети, що значною мірою ба� зується на відмові від нафти й газу і переході на новий вид палива, у тому числі й моторне. У цьому контексті основна увага БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 142 приділяється біодизелю. У 2007 р. обсяг ви� робництва біоетанолу в ЄС досяг максималь� ного показника 2,2 млрд. л. Сукупний се� редньорічний темп зростання обсягів виробництва біоетанолу в ЄС з 2002 р. до 2007 р. становив 35,1%. Частка ЄС у світово� му обсязі виробництва біоетанолу в 2007 р. склала 4,4%. Загалом ЄС істотно посту� пається США і Бразилії в обсязі виробницт� ва біоетанолу. Слід зазначити, що, незважа� ючи на прогрес у галузі виробництва біоетанолу, його частка в моторному паливі ще вкрай мала і становить трохи менше 1%. У 2007 р. в країнах ЄС було 32 виробники біоетанолу. Найпотужніші виробництва біоетанолу в Європі розташовано в Німеч� чині, Іспанії і Франції. Частка трьох євро� пейських країн�лідерів у загальному обсязі виробництва біоетанолу у 2007 р. досягла 77,9%. Окрім того, значні обсяги біоетанолу в 2007 р. було вироблено в Польщі, Швеції та Італії. У підсумку частка шести країн ви� робників біоетанолу становила 92,6%. Окрім свого виробництва, ЄС активно імпор� тує біоетанол. У 2007 р. обсяг імпорту був понад 900 млн. л. Практично весь обсяг імпортованого біоетанолу — бразильського походження. У 2007 р. обсяг ринку біоетано� лу в ЄС становив 3,0 млрд. л. Сукупний се� редньорічний темп його зростання з 2002 до 2007 рр. досяг 38,2%. Частка імпортного біоетанолу в обсязі ринку дорівнювала 38,3%. Китай. Перші партії біоетанолу в Китаї було вироблено в кінці 2003 р. За три роки Китай зумів увійти до четвірки найбільших виробників паливного етанолу в світі. У 2007 р. обсяг виробництва біоетанолу до� сяг максимального показника 1,8 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу виробництва біоетанолу з 2003 р. до 2007 р. становив 124,2%. Частка Китаю у світовому обсязі виробництва біоетанолу в 2007 р. дорівнювала 3,7%. Зовнішньотор� говельних операцій з біоетанолом відзначе� но не було. У 2007 р. в Китаї було шість ви� робників біоетанолу. Найбільшим з них є компанія Jilin Fuel Ethanol Co. (потуж� ність 600 тис. т). У Китаї біоетанол виробля� ють з пшениці, рису, маніоку і цукрового сорго. Країна планує докласти ще більше зу� силь у розвиток поновлюваної енергетики і скоротити емісію парникових газів, щоб підтримати життєздатне економічне зрос� тання у найближчі роки. Згідно з даними Національної комісії розвитку і реформ, не� обхідно інвестувати більше 2 трлн. юанів, або 10 відсотків валового національного про� дукту, аби досягти поставленої мети з вироб� ництва поновлюваної енергії до 2020 року. Середньостроковою і довгостроковою метою є розвиток індустрії поновлюваної енергії, яка відіграватиме важливу роль у забезпе� ченні розвитку економічного майбутнього країни. Китай планує підняти частку понов� люваної енергії в загальному споживанні енергії до 10% до 2010 року і 15% до 2020 року порівняно з 8% на цей час. Зараз на вугілля припадає щорічно 70% загального енергоспоживання Китаю, що залишає ве� ликий потенціал для розвитку гідроелектро� енергії, метану, геліо�, вітроенергетики та інших чистих і поновлюваних джерел енергії. Водночас Китай і далі розвиватиме виробництво ліквідного біологічного палива згідно з попередньою умовою щодо забезпе� чення безпеки продовольства. Китай не зао� хочуватиме використання зерна як сирови� ни для біопалива, але зверне увагу на непродовольчі зернові культури типу батату і сорго звичайного для виробництва ліквідного біологічного палива, включаючи етанол і біодизель. Більшість таких непро� довольчих зернових культур ростуть на со� лончаку і безплідних землях, які є непри� датними для вирощування зерна. Росія. Станом на 1 січня 2008 р. в Росії не було виробництва паливного етанолу. Імпорту й експорту біоетанолу також не спостерігалось, оскільки в товарній номенк� латурі ВЕД не визначено коди товарів, що відповідають різним видам біопалива. Згідно з чинним законодавством біоетанол і паливні суміші з етиловим спиртом є під� акцизними товарами, що значною мірою впливає на розвиток внутрішнього ринку. За даними різних джерел, у Росії існує близько 10 проектів будівництва заводів з виробництва біоетанолу, однак лише один проект (ГК «Титан», Омська обл.) задіяно. Крім того, чимало експертів вважають, що будь�який російський завод з виробництва харчового етилового спирту легко пере� орієнтовувати на виробництво біоетанолу. При цьому витрати виробництва (без ураху� вання акцизних зборів) становитимуть 910 руб� лів за 1 л, що навіть нижче за витрати у про� цесі виробництва харчового етилового спирту, оскільки немає потреби використо� вувати устаткування для очищення спирту. Інші експерти прагматичніші і вважають, що тільки заводи потужністю більше 140 тис. т спирту можуть легко переорієнтовувати свої потокові лінії. Вони також відзначають, що переорієнтація потребуватиме значних інвестицій у технології. Високий акцизний 143 Новини податок на етиловий спирт (23,5 рубля за літр) обмежує виробництво біоетанолу для внутрішнього ринку. У Росії біоетанол кла� сифікований у загальній категорії «Спирт етиловий зі всіх видів сировини (зокрема етиловий спирт�сирець зі всіх видів сирови� ни)» і не розглядається законодавством як продукт специфічного призначення. Ця обс� тавина дуже контрастує в порівнянні з ін� шими країнами, де біоетанол зазвичай звільнений від акцизних зборів. Згідно з чинним російським законодавством, існує лише один шлях для запобігання акцизному збору: коли продукти, що містять етиловий спирт, є експортними, акцизні збори повер� таються виробникові. По суті, біоетанол мо� же надходити на зовнішні ринки без оподат� кування акцизним митом і зміни чинного законодавства. Порівняно висока вартість виробництва і зростаюча ринкова вартість зерна також обмежують виробництво біоета� нолу в Росії. Якщо ринкова ціна на зерно зростатиме й далі, то його застосування як сировини для виробництва біоетанолу буде економічно невигідним. З другого боку, такі сировинні джерела як, наприклад, бурякова меляса�патока можуть стати реальною аль� тернативою зерну. У короткостроковій перс� пективі в Росії очікуються зміни законодав� ства стосовно біопалива. Зараз починає змінюватися законодавча база: приймається повний перелік законодавчих актів, для то� го щоб етанол став окремим продуктом саме як паливна складова. При цьому в Росії з’явилося те, чого не було раніше, — намір використовувати біопаливо на внутрішньо� му ринку, і зараз у РФ на державному рівні розробляються стандарти бензинів з дода� ванням біоетанолу. Експерти вважають, що вироблений в Росії біоетанол має непогані перспективи для просування на ринках Євро� пейського Союзу і Японії. Потенційний об� сяг ринку російського біоетанолу оцінено експертами у 850 млн. л. За матеріалами сайту http://www.cbio.ru/modules/news/article.php ?storyid=3287 Прогноз розвитку світового ринку біоета> нолу. Проблеми індустрії Прогноз світового споживання біоета: нолу Очікується, що на етанол припадатиме основна частина зростання споживання біопалива у світі, оскільки витрати на його виробництво скорочуватимуться швидше, ніж на виробництво біодизельного палива. Нові технології в галузі виробництва біопа� лива, зокрема виробництво етанолу з лігно� целюлози, дозволять вирішити цю пробле� му. Проте, для того щоб ці технології стали комерційно життєздатними, слід вирішити великі технічні проблеми. Згідно з оптимі� стичним прогнозом, очікуваний обсяг вироб� ництва біоетанолу в світі у 2020 р. становити� ме 281,5 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу ринку біоетанолу в 2008–2020 рр. досягне 12,8%. За песиміс� тичним прогнозом, очікуваний обсяг спожи� вання біоетанолу в світі у 2020 р. дорівнювати� ме 187,5 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу ринку біоетанолу в 2008–2020 рр. становитиме 10,0%. За обох сценаріїв, у 2020 р. обсяг світової торгівлі складатиме близько 10% від світо� вого обсягу виробництва. Лідерами, як і раніше, залишаться США і Бразилія, їхня частка у світовому виробництві до 2020 р. становитиме від 55 до 65%. США. Згідно з оптимістичним прогно� зом, виробництво етанолу в США збіль� шиться в зазначений період у 2 рази. При цьому в 2008 р. приріст відносно поперед� нього року сягне 40%, після чого темпи зростання сповільняться. Ці прогнозні по� казники значно перевищують вимоги, виз� начені Стандартом поновлюваного палива США. Песимістичний прогноз більше відповідає вимогам, передбаченим у США. За оптимістичним прогнозом, очікуваний об� сяг споживання біоетанолу в США в 2020 р. становитиме 111,4 млрд. л. Сукупний серед� ньорічний темп зростання обсягу ринку біоетанолу в США з 2008 р. до 2020 р. дорівнюватиме 9,7%. Згідно з песимістич� ним прогнозом, очікуваний обсяг споживан� ня біоетанолу в США в 2020 р. досягне 90,1 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу ринку біоетанолу в США з 2008 р. до 2020 р. складе 8,4%. За обома сце� наріями внутрішнє споживання біоетанолу практично повністю забезпечуватиметься власним виробництвом. Бразилія. Оптимістичний варіант роз� витку внутрішнього ринку біоетанолу в Бра� зилії складено виходячи з того, що в країні буде здійснено поступовий перехід на спо� живання суміші бензину з етанолом зі вмі� стом останнього як мінімум 85%, песимі� стичний — зі вмістом біоетанолу від 25 до 85%. В обох варіантах розрахунок спожи� вання біоетанолу проводився з урахуванням існуючих темпів зростання споживання БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 144 бензину в країні. Згідно з оптимістичним прогнозом, очікуваний обсяг споживання біоетанолу в Бразилії в 2020 р. становитиме 54,0 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу ринку біоетанолу в країні з 2008 р. до 2020 р. досягне 9,6%. За песимістичним прогнозом, очікуваний обсяг споживання біоетанолу в 2020 р. дорівнюва� тиме 30,6 млрд. л. Сукупний середньо� річний темп зростання обсягу ринку біоета� нолу з 2008 р. до 2020 р. становитиме 5,4%. За обома сценаріями внутрішнє споживання біоетанолу в країні практично повністю за� безпечуватиметься власним виробництвом. Окрім того очікується, що до 15% від обсягу виробництва біоетанолу експортуватиметься. ЄС. В ЄС було прийнято Директиву, що встановлює мету заміщення рідкого палива біопаливом (біоетанол, біодизель) — на 2% до 2005 р., 5,75% — до 2010 р. і 10% — до 2020 р. ЄС готовий до 2020 р. замінити 10% ринку автотранспортного палива на біопаливо, проте наголошується, що для ефективного розвитку цього ринку потрібно організувати сировинний імпорт із третіх країн. Потуж� ності з виробництва біоетанолу, що діють на цей час, в ЄС становлять понад 3,5 млрд. л на рік. У найближчі 3 роки обсяг виробни� чих потужностей може бути збільшено до 6,5 млрд. л на рік. Згідно з оптимістичним прогнозом, очікуваний обсяг споживання біоетанолу в ЄС в 2020 р. досягне 10 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу ринку біоетанолу з 2008 р. до 2020 р. становитиме 8,7%. За песимістичним прог� нозом, очікуваний обсяг споживання біоета� нолу в ЄС в 2020 р. дорівнюватиме 7 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу ринку біоетанолу з 2007 р. до 2017 р. становитиме 5,6%. В обох сценаріях потре� ба ЄС в біоетанолі частково компенсувати� меться імпортним постачанням розміром від 10 до 25% від обсягу ринку. Китай. У 2006 р. Національна комісія розвитку і реформ Китаю опублікувала 5�річний план, в якому була окреслена ме� та — збільшити до 2010 р. щорічне виробни� цтво етанолу до 6 млрд. л. Уряд Китаю, по� боюючись зростання цін на зернові, не затвердив план. Аналітики прогнозують збіль� шення до 2016 р. виробництва етанолу в Ки� таї, в основному з кукурудзи, до 3,5 млрд. л. Це в 2,5 раза перевищує показник 2008 р. За аналогічний період споживання кукурудзи етаноловою галуззю зросте в 2,6 раза — до 9 млн. т. Окрім того, Китай може ще збіль� шити виробництво етанолу на 1,5–2,0 млрд. л, використовуючи маніок, сорго, рис та іншу сировину. Згідно з оптимістичним прог� нозом, очікуваний обсяг споживання біо� етанолу в Китаї у 2020 р. становитиме 7,4 млрд. л. Сукупний середньорічний темп зростання обсягу ринку біоетанолу з 2008 р. до 2020 р. прогнозується на рівні 10,6%. За песимістичним прогнозом, очікуваний обсяг споживання біоетанолу в 2020 р. дорівнюва� тиме 5,6 млрд. л, а сукупний середньо� річний темп зростання обсягу ринку біоета� нолу з 2008 р. до 2020 р. — 8,5%. В обох сценаріях внутрішнє споживання біоетано� лу повністю забезпечуватиметься власним виробництвом. Росія. Для розвитку внутрішнього спо� живання біоетанолу в Росії та його експорту необхідна державна підтримка розвитку ви� робництва біоетанолу. Насамперед це сто� сується законодавчої галузі та сфери норма� тивно�правового регулювання, яка має забезпечити розроблення нормативних до� кументів, зокрема національного стандарту на денатурований паливний етанол, та зміну оподаткування біопаливних продуктів. На сьогодні біоетанол розглядається в системі оподаткування РФ не як компонент мотор� ного палива, а як спиртовмісний продукт, оподатковуваний надмірно високим акци� зом. Перший крок, необхідний для розвитку виробництва паливного біоетанолу в Росії, — відміна акцизу на біоетанол. Наступним ета� пом державної підтримки може стати стиму� лювання виробництва бензину з поліпшени� ми характеристиками, оскільки навіть використання біоетанолу в суміші зі звичай� ним паливом сприяє поліпшенню еко� логічних характеристик останнього. Основ� ною перешкодою на шляху впровадження паливного біоетанолу в Росії є наявність ви� сокого акцизу на будь�яку спиртовмісну продукцію, що зумовлює істотне підвищен� ня його вартості та робить виробництво цьо� го виду палива для споживання на внутріш� ньому ринку не рентабельним. Можливе використання біоетанолу як присадки, що підвищує октанове число й екологічні ха� рактеристики бензину. Однак і тут існує низка проблем. По�перше, необхідність за� безпечення автозаправних станцій установ� ками для змішування бензину та біоетано� лу. Виконання цієї операції безпосередньо на нафтопереробному заводі ускладнено жорсткою вимогою виключити потраплян� ня води в суміш бензину з етанолом, на� явність якої навіть у невеликих кількостях призводить до розшарування отримуваної суміші бензину з етанолом. По�друге, засто� сування в Росії біоетанольних присадок об� 145 Новини межується невисоким попитом на паливо з поліпшеними характеристиками, що пов’язано з неготовністю до використання їх російською автомобільною промисловістю. На думку експертів, основним напрямом збуту біоетанолу, виробленого в Росії, має стати його експорт у країни ЄС і Японію, де на сьогодні діють пільги на біоетанол, що ввозиться, тому це дозволить виробництву цього продукту стати економічно ефектив� ним. Передбачається, що перший завод з ви� робництва біоетанолу в Росії, будівництво якого розпочалося в листопаді 2006 р. в Омській області, найближчим часом буде введено в дію. Виробнича потужність біо� комплексу становить 190 млн. л біоетанолу на рік. На першому етапі біоетанол пла� нується експортувати. Цей продукт широко затребуваний в державах ЄС і в деяких країнах Південно�Азійського регіону. Не� обхідність використання біоетанолу в Росії багато в чому пов’язана з потребами російсь� ких виробників бензину і дизельного пали� ва. На цей час лише «ЛУКОЙЛ» і «Газпром� нефть» виявили інтерес до закупівель біоетанолу. Окрім будівництва заводу з ви� робництва біоетанолу в Омській області, різними компаніями в Росії розглядаються як мінімум ще п’ять проектів заводів загаль� ною потужністю понад 900 млн. л біоетано� лу на рік. На жаль, зараз досить складно визначити ступінь державної підтримки російського ринку біоетанолу в майбутньо� му. Компанією Abercade підготовлено два сценарії розвитку російського ринку біоета� нолу. Оптимістичний прогноз — високий ступінь державної підтримки ринку, на� приклад: включення заводів з виробництва біоетанолу в пріоритетний національний проект «Розвиток АПК» з компенсацією процентної ставки за кредитом з федераль� ного бюджету в розмірі до 100%, включаю� чи об’єкти, зв’язані одним технологічним ланцюжком (co�products) з основним вироб� ництвом, а також створення і підтримку інфраструктури; ухвалення закону «Про зниження забруднення повітря в мега� полісах», що встановлює обов’язкову на� явність принаймні 5% біоетанолу в авто� мобільному паливі; надання субсидій виробникам сільськогосподарської сирови� ни, використовуваної для виробництва біое� танолу; надання, відповідно до регіонально� го законодавства, пільги з податків і зборів. Песимістичний прогноз — низький ступінь державної підтримки ринку. Проте, найімовірніше, що 2010–2011 рр. стануть переломними для російського ринку біоета� нолу. Російський автопарк зростає останнім часом досить високими темпами. За оцінка� ми, споживання бензину в Росії збільшиться з 27 млн. т (за профіциту виробництва 4 млн. т) у 2006 р. до близько 38 млн. т (за дефіци� ту виробництва 6 млн. т) у 2015 р. Експерти вважають, що дефіцит бензину може виник� нути вже в 2010 р., коли попит і виробницт� во палива практично зрівняються. Саме в цей час Росію чекає різкий стрибок цін, пов’язаний з перевищенням попиту над про� позицією і необхідністю імпорту палива, або введення нормованого відпуску бензину, а це, у свою чергу, призведе до розвитку тіньового ринку. Окрім того, новий попит переважно стосуватиметься автомобілів, які використовують бензин з октановим числом 95 і вище. У структурі продажу автомобілів у Росії вже відбувся перелом — у 2005 р. частка продукції вітчизняної автомобільної промисловості впала нижче 50%, хоча її частка в автопарку все ще становить 75–80%. А це означає, що до 2010–2012 рр., очевидно, відбудеться якісна зміна структу� ри попиту на паливо у бік високооктанових марок бензину. Застосування біоетанолу як присадки до бензинів може деякою мірою нівелювати проблеми російського ринку бензину, що скоротить дефіцит бензину і дозволить підвищити якість низькооктано� вого бензину. Згідно з оптимістичним і пе� симістичним прогнозами, очікуваний об’єм споживання біоетанолу в Росії у 2020 р. ста� новитиме 3,3 і 1,0 млрд. л, відповідно. За обома сценаріями споживання повністю за� безпечуватиметься внутрішнім виробницт� вом. Сукупний середньорічний темп зростан� ня обсягу ринку біоетанолу в Росії з 2009 р. до 2020 р. досягне 47,5 і 33,4%, відповідно. Внутрішнє споживання біоетанолу повністю забезпечуватиметься власним виробницт� вом. Окрім того, очікується, що значні об’єми біоетанолу експортуватимуться в країни Європи і Азії. Проблеми світової індустрії біопалива Індустрії паливного етанолу загрожує перша структурна криза. Експерти ставлять під сумнів екологічну доцільність виробни� цтва етанолу й економічну ефективність га� лузі, а деякі звинувачують її в підвищенні цін на сільгосппродукти. На думку спос� терігачів, аби уникнути серйозної кризи пе� ревиробництва, екологічних проблем і під� вищення цін на продукти харчування, гравцям індустрії паливного етанолу слід вживати термінових заходів. Перший і го� ловний аргумент супротивників паливного БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 146 етанолу полягає в тому, що на його виготов� лення витрачаються пшениця, кукурудза та інші сільськогосподарські культури, тимча� сом як мільйони жителів Землі потерпають від голоду. Крім того, експерти вважають, що саме активізація виробників біологічно� го палива призвела до зростання цін на про� довольство, а єдиним виходом із ситуації, що склалася, є зупинка його виробництва. З таким радикальним підходом згодні далеко не всі фахівці. Об’єм зернових, що йде на ви� робництво біологічного палива, значно мен� ший від загальних показників урожаю і ста� ти причиною продовольчої кризи аж ніяк не може. Виробництво біопалива ще не набуло такого розвитку, щоб справляти вплив на світовий ринок продовольства. Зараз його виробництво можна назвати експеримен� тальним. У свою чергу, голова FAS USDA Chuck Conner зазначив, що не слід перебіль� шувати роль індустрії біопалива у зростанні цін на продовольство. Наприклад, у Бра� зилії інфляція знизилася через рекордне ви� робництво паливного етанолу. Дешевий ета� нол зумовлює зниження цін у всіх галузях промисловості Бразилії. Проте виробництво етанолу з кукурудзи є менш ефективним, аніж із цукрової тростини. Але навіть у цьо� му разі виробництво етанолу впливає на ціну кукурудзи менше, ніж на ціну нафти. Частка кукурудзи або зерна у вартості кінцевого продукту є незначною, тоді як під час садіння, вирощування, збирання, пере� роблення, упакування, доставлення готової продукції до споживача витрачається вели� ка кількість енергії. Наприклад, у країнах Євросоюзу на вартість зерна в готовому хлібі припадає всього 15%. Тому зростання цін на нафту призводить до зростання витрат у всьо� му ланцюгу вирощування, виробництва, доставлення. У США вартість продовольства в останні три роки зростала у середньому на 2,7% за рік. На думку керівництва USDA, основна причина цього — високі ціни на нафту. Другим аргументом супротивників біопалива є відсутність екологічного ефекту. Багато експертів уважають, що швидка пе� реорієнтація світового енергетичного ринку на біологічні види палива може істотно підірвати екологічний баланс на планеті. У багатьох регіонах планети у процесі ви� робництва біопалива використовують брудні технології, які небезпечніші, ніж викиди су� часних нафтопереробних підприємств. Уже зараз у країнах Південної Америки, які швидко збільшують масштаби вирощування сільськогосподарських культур під вироб� ництво біопалива, посилились негативні тенденції. Під плантації енергетичної сиро� вини знищуються ліси Центральної Америки. Фермери, в гонитві за прибутком, продають дедалі більшу кількість сільгосппродукції енергетикам, що призвело до дефіциту про� довольчого зерна в деяких регіонах. Прик� риваючись нехарчовим призначенням сільськогосподарських культур, аграрії у великих обсягах використовують шкідли� ві хімічні добрива. Без вироблення єдиних міжнародних правил, що обмежують нега� тивний вплив на екосистеми планети, багато регіонів світу можуть опинитися на межі екологічної і продовольчої катастрофи. У зв’язку з цим спостерігачі дедалі частіше говорять про те, що компаніям, зайнятим у виробництві етанолу, а також урядам не� обхідно вживати термінових заходів для ви� ходу із ситуації, що склалася, і запобігання можливій кризі — першій структурній кризі індустрії паливного етанолу. Ком� паніям, що спеціалізуються на виробництві біоетанолу, конче потрібна консолідація, як свого часу відбувалося з виробниками інших енергоносіїв — нафти, газу. На думку екс� пертів, це дозволить більш потужним вироб� никам ефективніше розміщувати виробни� цтво сировини в районах, призначених для цього, і вирішувати проблеми, що виника� ють у процесі виробництва етанолу. За матеріалами сайту http://www.cbio.ru/modules/news/article.php ?storyid=3286 Матеріал підготував д.б.н. Є. Л. Левицький

Схожі ресурси