Проект № 25

1.  Название проекта

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ

2.  Краткое описание проекта

       Ферментативный метод определения степени загрязнения морской воды основан на применении ДНКазы из эмбрионов морского ежа, фермента высокой чувствительности в качестве биотеста загрязнения морской воды различными токсикантами.

3.  Область применения и конкурентоспособность, наличие патентов

       Биотестирование морской среды получило бурное развитие в последние 15-20 лет, когда стало очевидным, что физико-химические методы контроля, хотя и обладают достаточной чувствительностью, но не могут дать полной информации о содержании загрязняющих веществ в морской воде, а тем более предсказать экологические последствия действия токсикантов на морские организмы. Однако точность и чувствительность биотестирования недостаточно высока, так как измеряемые параметры зависят от индивидуальных характеристик организмов. Вместе с тем, существует новый подход к разработке биотестов, сочетающий в себе получение интегральных характеристик среды, высокую точность и чувствительность. Он заключается в использовании ферментативных систем.
       С целью создания экспресс-теста для биотестирования морской воды разработан метод, основанный на ферментативной реакции, катализируемой ДНКазой (дезоксирибонуклеазой) из эмбрионов морского ежа. Данный фермент обладает уникальным свойством расщеплять нативную ДНК в чистой морской воде (растворе с высокой ионной силой) без потери ферментативной активности относительно контрольной реакционной смеси. Присутствие солей тяжелых и переходных металлов в естественных фоновых концентрациях, также как многократное разбавление и изменение рН чистой морской воды не влияют на ферментативную активность. Эти факты имеют чрезвычайно важное значение, поскольку известно, что соленость и рН морской воды варьирует в определенных пределах в различных морях и океанах.   Наши исследования влияния ионов тяжелых металлов, пестицидов, углеводородов нефти и детергентов, добавленных в чистую морскую воду, на активность ДНКазы, а также тестирование проб морской воды, взятой из загрязненных акваторий Амурского и Уссурийского заливов и шельфа острова Сахалин, показали, что данный фермент является удобным модельным объектом и может быть дополнительным универсальным и чувствительным биоиндикатором состояния морской среды.

4. Область применения и конкурентоспособность, наличие патентов

       Предлагаемый метод совмещает в себе ряд достоинств биотеста, используемого в мировой практике (?Sea Urchin Test System?) и основанного на анализе оплодотворяющей способности сперматозоидов морского ежа. Среди этих достоинств - кратковременность анализа, относительная простота и дешевизна. Однако, в отличие от последнего, ДНКазный метод имеет следующие преимущества: независимость тестирования от времени года и сезона нереста морских ежей, точность анализа при получении интегральной характеристики среды, возможность использования стандартного и достаточно стабильного препарата фермента, а также тестирование токсикантов в морской воде разной степени солености, вплоть до пресной. Предлагаемый метод сравним по своей чувствительности с биотестом, использующим в качестве тест-объектов половые клетки и эмбрионы морских ежей. Он перспективен для предварительной экспресс-оценки качества морской воды и контроля за ее состоянием.

5. Технико-экономическое обоснование целесообразности реализации проекта

         Применение ДНКазного теста для биологического мониторинга морской среды дает возможность с высокой точностью и чувствительностью получать интегральные характеристики токсичности среды. От классических биотестов он отличается экономичностью, относительной простотой, кратковременностью в постановке эксперимента (менее часа), нетоксичностью используемых реагентов, постоянством концентраций действующих токсических факторов. Метод является новым, подана заявка на получение патента.

6.  Условия и способ передачи технологии, формы сотрудничества

       Совместная работа по оптимизации условий  проведения анализов и дальнейшая апробация данного метода в районах индустриальных комплексов, при добыче нефти и газа, при  определении токсичности отходов промышленности и сельского хозяйства, при  изучении  экологической ситуации в прибрежных акваториях.
       Метод дает возможность комплексного подхода для оптимального решения вопросов, связанных с рациональным использованием природных водных ресурсов и контролем за уровнем их загрязнения. Использование ДНКазного метода дает возможность быстро и с высокой точностью получать необходимые данные, что принесет определенную экономическую выгоду.

7. Авторы проекта, адрес института, тел., факс, эл. почта

Мензорова Н.И., Рассказов В.А.
Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН
690022, г. Владивосток, проспект 100-летия Владивостока, 159,
тел. (4232) 311430, факс (4232) 314050, эл. почта: elyakov@stl.ru