RU2650786C1 - Способ криоконсервации клеток цианобактерий - Google Patents

Способ криоконсервации клеток цианобактерий Download PDF

Info

Publication number
RU2650786C1
RU2650786C1 RU2017132385A RU2017132385A RU2650786C1 RU 2650786 C1 RU2650786 C1 RU 2650786C1 RU 2017132385 A RU2017132385 A RU 2017132385A RU 2017132385 A RU2017132385 A RU 2017132385A RU 2650786 C1 RU2650786 C1 RU 2650786C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
freezing
carried out
cyanobacteria
cryopreservation
Prior art date
Application number
RU2017132385A
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Николаевич Лыков
Дарья Игоревна Петрухина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калужский Государственный Университет им. К.Э. Циолковского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калужский Государственный Университет им. К.Э. Циолковского" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калужский Государственный Университет им. К.Э. Циолковского"
Priority to RU2017132385A priority Critical patent/RU2650786C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2650786C1 publication Critical patent/RU2650786C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/04Preserving or maintaining viable microorganisms

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к биотехнологиям. Способ криоконсервации клеток цианобактерий предусматривает приготовление специфичной питательной среды для выращивания конкретного фототропного микроорганизма, выращивание его на этой питательной среде. Для выращивания клеток цианобактерий - Spirulina subsalsa используют питательную среду Заррука, на которой осуществляют размножение клеток цианобактерий в течение 25 суток с последующим суспендированием выращенных клеток до концентрации биомассы 0,6±0,12 г с помощью 100% изопропилового спирта. Замораживание осуществляют в присутствии 10% стерильного раствора глюкозы. Полученную суспензию объемом 0,5-0,7 см3 выдерживают 25 минут в темноте при постоянном перемешивании со скоростью 20 об/мин и помещают в криофлаконы. Криофлаконы с клетками цианобактерий помещают в предварительно охлажденный до 4°С полимерный контейнер для замораживания. Процесс замораживания осуществляют со скоростью охлаждения -1°С в минуту до достижения -80°С и выдерживают в течение пяти часов. Изобретение позволяет повысить выживаемость цианобактерий в процессе их замораживания-оттаивания. 3 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к биотехнологиям и предназначено для хранения клеток цианобактерий в замороженном состоянии, обеспечивающем в наибольшей степени длительное сохранение ими жизнеспособности и пролиферативной способности.
Известен метод лиофилизации, который заключается в высушивании культур под вакуумом при низких температурах (-20°С, -40°С). Лиофилизированные культуры могут храниться при пониженных температурах в течение длительного времени без доступа кислорода, влаги и света (Corbett, Parker 1976). Лиофилизация обеспечивает для широкого круга микроорганизмов большую стабильность, чем общеизвестные способы высушивания и периодических пересевов. Этот метод удобен для практических целей, т.к. дает возможность иметь большое число ампул каждой культуры (Kordowska-Wiater,
Figure 00000001
etc. 2011). Однако титр жизнеспособных клеток микроорганизмов в результате лиофилизации часто оказывается низким и довольно быстро падает при хранении даже при 4°С. Кроме того, многие неспорообразующие микроорганизмы не переносят обычно используемые режимы лиофилизации. Установлено также, что процесс лиофилизации приводит к отбору наиболее устойчивых клеток в культуре, которые могут и не обладать желаемыми свойствами.
Используется также метод низкотемпературного замораживания на носителях, что позволяет увеличить срок хранения микроорганизмов до 5 и более лет (Pasch,2000), а также способ длительного хранения микроорганизмов при температурах от -20 до -130°С с сохранением высокого титра клеток. Однако в коллекциях микроорганизмов, в том числе международных, последний прием используется как один из этапов лиофилизации культур.
Таким образом, традиционные способы сохранения культур цианобактерий с использованием процедуры последовательного пересева субкультур не способны обеспечить долговременное сохранение этих штаммов ввиду трудоемкости, высоких рисков загрязнения по причине человеческого фактора, генетического дрейфа и мутаций, что приводит к потере исследовательских видов. В данной ситуации вполне реальным представляется долговременное хранение цианобактерий путем низкотемпературного консервирования, что позволяет обойти проблемы, связанные с содержанием коллекции культур. Несомненным преимуществом низкотемпературного консервирования является использование температур существенно выше температуры жидкого азота, позволяющих применять более простое и дешевое оборудование.
Известен способ долгосрочного хранения фототропных микроорганизмов с помощью криоконсервации. Этот способ осуществляется путем замораживания клеток в различных условиях с последующим их хранением в замороженном состоянии. Но при быстром охлаждении вода не успевает покинуть клетку и образовавшиеся внутриклеточные кристаллы льда способны нарушить целостность мембран и цитоскелета. Тодрин, А.Ф. «Теплофизические свойства криопротекторов». А.Ф. Тодрин, Л.И. Попивненко, С.Е. Коваленко // Проблемы криобиологии. - 2009. -Т. 19, №2. - С. 163-176. (Day, 2007; Тодрин, 2009). Происходит увеличение объема мембранных структур, что, в свою очередь, приводит к лизису клетки после размораживания (Volk, 2006). Известны работы по криоконсервации Spirulina platensis с использованием в качестве криопротектора аминокислот (0,1-5,0%) и альбумина яичного белка (2-4%), гуммиарабика (2-10%), желатины (2-10%), гидролизата казеина (2-4%) (Takano, Sado and etc., 1973), глицерина (5 и 10%), телячьей сыворотки (10%) (Day, 2007; Motham, 2012). Имеются данные о том, что использование в качестве криопротекторов глицерина (Muhling, 2000), сахарозы и лактозы (Takano, Sado and etc., 1973) не способствовали успешной криоконсервации.
Известен «Способ культивирования термофильных цианобактерий», включающий насыщение субстрата углекислотой, регулирование освещенности, температуры и химического состава субстрата, при этом регулирование температуры и химического состава субстрата осуществляют путем подачи термальных вод природных источников при обеспечении ее проточности.
Патент РФ на изобретение №2292389, МКИ: C12N 1/12; опубл. 2007.01.27. Известен «Способ сохранения жизнеспособности культуральных штаммов бледных трепонем с использованием криоконсервации», включающий получение стабилизированных микробных суспензий из нативных концентрированных культур штаммов бледных трепонем путем добавления сахарозо-глицериновой криозащитной среды с последующим замораживанием и хранением стабилизированных микробных суспензий при температуре минус 40±2°С.
Патент РФ на изобретение №2600883, МКИ: C12N 1/04; опубл. 2015.04.24.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является «Способ криоконсервации клеток фототропных микроорганизмов», включающий суспензирование биомассы клеток до концентрации 15-30 мас. % в растворе поливинилового спирта с концентрацией 6-9 мас. %, приготовленном на питательной среде, специфичной для выращивания конкретного фототропного микроорганизма, замораживание и хранение аликвот полученной суспензии объемом 0,1-0,5 см3 при температуре -80°С.
Патент РФ на изобретение №2508397, MKИ: C12N 01/04, опубл. 2014.02.27.
Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей криоконсервации культуры цианобактерий.
К техническому результату относится повышение эффективности сохранения культуры цианобактерий без нарушения их биотехнологических свойств путем криоконсервации с использованием 10% раствора глюкозы в качестве проникающего криопротектора.
Технический результат достигается путем того, что способ криоконсервации клеток цианобактерий включает приготовление питательной среды, специфичной для выращивания конкретного фототропного микроорганизма, выращивание его на этой питательной среде. Затем суспендирование биомассы клеток в растворе поливинилового спирта, замораживание и хранение аликвот полученной суспензии при температуре -80°С. При этом для выращивания клеток цианобактерий используют питательную среду Заррука, на которой осуществляют размножение клеток цианобактерий рода Spirulina subsalsa в течение 25 суток. Суспендирование выращенных клеток до концентрации биомассы 0,6±0,12 г (см. таблицу 1) проводят с помощью 100% изопропилового спирта. При этом замораживание осуществляют в присутствии 10% стерильного раствора глюкозы, а полученную суспензию объемом 0,5-0,7 см3 выдерживают 25 минут в темноте при постоянном перемешивании на ротаторе со скоростью 20 об/мин. Затем криофлаконы с клетками цианобактерий рода Spirulina subsalsa помещают в предварительно охлажденный до 4°С полимерный контейнер для замораживания. Процесс замораживания осуществляют со скоростью охлаждения -1°С в минуту до достижения -80°С и выдерживают в течение пяти часов.
Пример конкретного выполнения способа криоконсервации цианобактерий: для выращивания клеток фототропного микроорганизма используют питательную среду Заррука, на которой осуществляют размножение Spirulina subsalsa в течение 25 суток. Затем биомассу цианобактерий Spirulina subsalsa смешивали со стерильным 10% раствором глюкозы и выдерживали 20-25 минут в темноте при постоянном перемешивании на ротаторе со скоростью 20 об/мин. После инкубирования с криопротектором в темноте криофлаконы с Spirulina subsalsa помещали в полимерный контейнер для замораживания, который был предварительно охлажден до 4±0,1°С в течение минимум 5-ти часов со скоростью охлаждения -1°С в минуту.
Для размораживания криофлаконы с Spirulina subsalsa извлекали из морозильной камеры и переносили на водяную баню с температурой воды 37±0,2°С, где выдерживали до исчезновения льда. После размораживания Spirulina subsalsa в стерильных условиях удаляли из криофлакона и переносили в стерильную питательную среды Заррука. Для предотвращения фотоокисления цианобактерий культивировали в течение первых 40 минут при комнатной температуре в темноте. Последующее культивирование проводили в течение 2 часов при освещении 10-12 мкмоль фотонов/(м2с). Выживаемость клеток Spirulina subsalsa после размораживания составляет 90-95% и сохраняется на этом уровне в течение не менее 6 месяцев. Величина биомассы в конце ростового цикла и удельная скорость роста(μ) также соответствуют параметрам исходной культуры (табл. 1). Хранение более 6 месяцев несколько снижает скорость роста, однако Spirulina subsalsa и в этом случае пригодна для дальнейшего выращивания с сохранением биосинтеза основных технологических продуктов (табл. 2 и 3). Остальные примеры приведены в таблицах 1, 2 и 3. Анализ данных, сведенных в таблицы 1, 2 и 3, показал оптимальность предложенного в качестве изобретения способа криоконсервации клеток цианобактерий.
Предлагаемый способ позволяет эффективно сохранять культуры цианобактерий без нарушения биотехнологических свойств, что представляет коммерческий интерес, так как Spirulina subsalsa характеризуется уникальным сочетанием биологически активных соединений, таких как провитамин А, витамины группы В (B1, В2, В6, В12), С, Е, полиненасыщенные жирные кислоты (с высоким содержанием гамма-линоленовой кислоты), каротиноиды, хлорофилл и фикоцианин, низкомолекулярные протеины, полисахариды, макро- и микроэлементы (фосфор, кальций, калий, магний, цинк, железо, марганец), а также минеральные соли, аминокислоты, в том числе незаменимые, а также позволяет увеличить выживаемость клеток различных фототрофных микроорганизмов в процессе их замораживания-оттаивания до 90-95% в течение не менее 6 месяцев с сохранением биотехнологических свойств, т.е. способности синтезировать биологически активные вещества.
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004

Claims (1)

  1. Способ криоконсервации клеток цианобактерий, включающий приготовление питательной среды, специфичной для выращивания конкретного фототропного микроорганизма, выращивание его на этой питательной среде, суспендирование биомассы клеток в растворе криопротектора, замораживание и хранение аликвот полученной суспензии при температуре -80°C, отличающийся тем, что для выращивания клеток цианобактерий используют питательную среду Заррука, на которой осуществляют размножение клеток цианобактерий рода Spirulina subsalsa в течение 25 суток, а суспендирование выращенных клеток до концентрации биомассы 0,6±0,12 г проводят с помощью 100% изопропилового спирта, при этом замораживание осуществляют в присутствии 10% стерильного раствора глюкозы, а полученную суспензию объемом 0,5-0,7 см3 выдерживают 25 минут в темноте при постоянном перемешивании на ротаторе со скоростью 20 об/мин, затем криофлаконы с клетками цианобактерий рода Spirulina subsalsa помещают в предварительно охлажденный до 4°C полимерный контейнер для замораживания, процесс замораживания осуществляют со скоростью охлаждения -1°C в минуту до достижения -80°C и выдерживают в течение пяти часов.
RU2017132385A 2017-09-15 2017-09-15 Способ криоконсервации клеток цианобактерий RU2650786C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132385A RU2650786C1 (ru) 2017-09-15 2017-09-15 Способ криоконсервации клеток цианобактерий

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132385A RU2650786C1 (ru) 2017-09-15 2017-09-15 Способ криоконсервации клеток цианобактерий

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2650786C1 true RU2650786C1 (ru) 2018-04-17

Family

ID=61977079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132385A RU2650786C1 (ru) 2017-09-15 2017-09-15 Способ криоконсервации клеток цианобактерий

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2650786C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2236466C2 (ru) * 2002-11-25 2004-09-20 Государственное унитарное предприятие Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства Способ подбора криопротекторов для криоконсервации биологических образцов (варианты)
RU2292388C1 (ru) * 2005-06-06 2007-01-27 Федеральное государственное учреждение "Центральный научно-исследовательский кожно-венерологический институт Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ГУ "ЦНИКВИ Росздрава") Способ сохранения жизнеспособности штамма патогенных бледных трепонем
RU2508397C1 (ru) * 2012-10-04 2014-02-27 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) Способ криоконсервации клеток фототрофных микроорганизмов
RU2600883C1 (ru) * 2015-04-24 2016-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "КАНЦЕРНЕТ" Способ сохранения жизнеспособности культуральных штаммов бледных трепонем с использованием криоконсервации

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2236466C2 (ru) * 2002-11-25 2004-09-20 Государственное унитарное предприятие Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства Способ подбора криопротекторов для криоконсервации биологических образцов (варианты)
RU2292388C1 (ru) * 2005-06-06 2007-01-27 Федеральное государственное учреждение "Центральный научно-исследовательский кожно-венерологический институт Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ГУ "ЦНИКВИ Росздрава") Способ сохранения жизнеспособности штамма патогенных бледных трепонем
RU2508397C1 (ru) * 2012-10-04 2014-02-27 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) Способ криоконсервации клеток фототрофных микроорганизмов
RU2600883C1 (ru) * 2015-04-24 2016-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "КАНЦЕРНЕТ" Способ сохранения жизнеспособности культуральных штаммов бледных трепонем с использованием криоконсервации

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hunt Cryopreservation: vitrification and controlled rate cooling
CN106755250B (zh) 一种雨生红球藻绿色细胞保藏以及虾青素诱导的规模化生产方法
Ben-Amotz et al. Cryopreservation of marine unicellular algae. I. A survey of algae with regard to size, culture age, photosynthetic activity and chlorophyll-to-cell ratio
US6610531B1 (en) Viable dried bacteria produced by drying in the presence of trehalose and divalent cation
US4672037A (en) Method of culturing freeze-dried microorganisms
CN104145943A (zh) 一种人脐带华通氏胶组织的冻存保护液及其制备与应用
CN108102982A (zh) 麦氏弧菌的真空冷冻干燥保护剂及其保藏方法
US4879239A (en) Method of culturing freeze-dried microorganisms and resultant preparation
CN107325971A (zh) 一种淡水微藻常温液态保存配方和制作方法
RU2650786C1 (ru) Способ криоконсервации клеток цианобактерий
Saks The preservation of salt marsh algae by controlled liquid nitrogen freezing
Kuwano et al. Cryopreservation of the conchocelis of the marine alga Porphyra yezoensis Ueda (Rhodophyta) in liquid nitrogen
RU2522811C2 (ru) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СИМБИОТИЧЕСКИХ БАКТЕРИЙ РОДА Xenorhabdus, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ НЕМАТОД ВИДА Steinernema feltiae protense, К ХРАНЕНИЮ
CN107058110B (zh) 一种雨生红球藻细胞的保存及复苏方法
Aizdaicher et al. The development of Porphyridium purpureum (Bory de Saint-Vincent) Drew et Ross, 1965 (Rhodophyta) from Amursky Bay, sea of Japan, in a laboratory culture
CN116254184A (zh) 沙漠小球藻冷冻保存的方法
Motham et al. High subzero temperature preservation of spirulina platensis (Arthrospira fusiformis) and its ultrastucture
RU2508397C1 (ru) Способ криоконсервации клеток фототрофных микроорганизмов
CN107254446A (zh) 一种人原代肿瘤细胞的分离制备方法
Morichi Preservation of lactic acid bacteria by freeze-drying
US20030044965A1 (en) Long term preservation and storage of viable dried bacteria
Hong et al. A Modified Cryopreservation Method of Psychrophilic Chlorophyta Pyramimonas sp. from Antarctica
CN103103143A (zh) 一种硝化菌保藏方法
RU2822476C1 (ru) Способ длительного сохранения (консервирования) облигатно анаэробных бактерий высушиванием из замороженного состояния
RU2160992C1 (ru) Сухой биопрепарат и способ его получения