ИСТИНА

Использование биотехнологий, основанных на культивировании оксигенных фототрофов (микроводорослей), способно дать ответы на важнейшие вызовы нашей цивилизации, включая необходимость обеспечения энергетической и продовольственной безопасности, а также сохранения качества окружающей среды. Создание современных фотобиотехнологий, ориентированных на достижение целей Национального проекта РФ «Биоэкономика», требует использования передовых биоинженерных подходов. Один из актуальных трендов — пополнение методологического арсенала биоинженерии методами, основанными на манипулировании целыми организмами и природными сообществами, в том числе для конструирования природоподобных ассоциаций, различных по сложности и функциональному профилю. В последние десятилетия наблюдается взрывной рост интереса исследователей и практиков к данной проблематике, что дает основание думать о формировании отдельного направления — экологической биоинженерии. На кафедре биоинженерии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова ведутся исследования и разработки по многим направлениям экологический биоинженерии и фотобиотехнологии. К динамично развивающимся направлениям относится биоразведка (bioscouting) — исследование биоразнообразия природных экосистем, включая антропогенно нарушенные биотопы, для получения штаммов и сообществ, важных для фундаментальных исследований и перспективных с точки зрения биотехнологий. Дополнительный импульс этому направлению придали исследования по проектам «Ноев ковчег» («Национальный банк-депозитарий живых систем») и «1000 арктических геномов». Также большое внимание уделяется разработке методам параметрического управления культивированием фототрофных организмов для максимального полного раскрытия их биотехнологического потенциала. В рамках этих проектов были получены патентованные отечественные штаммы и разработаны способы их культивирования для производства натурального мощнейшего биоантиоксиданта астаксантина и других ценных натуральных пигментов, а также незаменимых жирных кислот. Выделены и охарактеризованы уникальные штаммы для поглощения техногенных выбросов углекислоты и биоудаления фосфатов и нитратов из сточных вод. Разработаны подходы для использования культур, иммобилизованных на биосовместимых и биодеградируемых полимерных носителях, для валоризации сточных вод с попутной их очисткой. Активно развиваются методы автоматизации культивирования с использованием неинвазивного мониторинга, основанного на спектральных измерениях и алгоритмах машинного обучения. Полученные результаты могут быть положены в основу решений для культивирования микроводорослей в замкнутых системах жизнеобеспечения (пилотируемых космических миссий, планетарных и орбитальных и станций, подводных судов). К перспективным направлениям, поддержанным системой Научно-образовательных школ МГУ, также относятся поиск путей применения секвенирования третьего поколения (TGS) для метагеномных исследований микробиомов и конструирования инженерных сообществ с заданными функциональными возможностями. В докладе дается краткий очерк ключевых достижений коллектива кафедры в области фотобиотехнологий для валоризации отходов и бросовых ресурсов, технических решений для энергоэффективных культивационных систем, обеспечивающих стабильное и рентабельное получение возобновляемого сырья и биопродуктов из фототрофных микроорганизмов в открытых и закрытых системах, освещаются приоритетные направления дальнейших исследований.