Новости

В последнее время значительное внимание уделяется переходу на возобновляемые источники энергии и улавливанию и хранению углерода (CCS) CO2.    Поэтому альтернативные энергетические продукты и химикаты, получаемые из биомассы, привлекают внимание во всем мире. Область исследований биотоплива стремительно развивается в различных аспектах для удовлетворения постоянно растущих потребностей автомобильной промышленности. В последнее время внедряются различные передовые виды биотоплива, такие как авиационное топливо, сингаз, биоводород, и разрабатываются новые концепции для углубленного изучения/инженерии метаболических путей или для открытия новых биопроцессов.    Последние исследования в области биотоплива направлены на создание устойчивых и экономичных биоперерабатывающих заводов для одновременного производства биотоплива и биохимических продуктов с добавленной стоимостью, таких как пигменты/нутрицевтики (Singh et al., 2016). Экологические проблемы, связанные с утилизацией отходов, могут быть решены путем использования  сельскохозяйственных и промышленных отходов для культивирования гиперпродуктивных олеагиновых (oleaginous) микроорганизмов, которые растут на широком спектре сахаров, получаемых из гидролизатов отходов.    Интерес к применению универсальных микроорганизмов для получения возобновляемого энергетического топлива из биомассы и биологических отходов возрос не только из-за универсальности их возможностей для производства биотоплива и других ценных продуктов, но и из-за их способности использовать отходы в качестве источника энергии и питания (Kumar and Kumar, 2017). Использование микроорганизмов также экономит пахотные земли, которые по-другому можно было бы использовать для производства продуктов питания и кормов, а выращивание микроорганизмов не зависит от погодных условий, в отличие от растительных ресурсов.    Достижения в производстве микробного биотоплива были недавно достигнуты благодаря использованию экономически эффективного инновационного сырья, устойчивых микробов и стабильных био/нано-каталитических систем. В настоящее время биоэнергетика не ограничивается производством топлива, а распространяется на биопереработку, где из отходов/неиспользуемой биомассы производятся другие продукты с добавленной стоимостью, чтобы сделать общий процесс экономически эффективным. В настоящее время исследователи решают фундаментальные проблемы роста цен на топливо и истощения запасов ископаемых видов топлива путем внедрения экономически эффективных биоэнергетических стратегий. Разработка надежной методологии является необходимым условием для быстрого определения пригодности любого нового штамма микроорганизмов или импровизированного штамма для производства биоэнергии (Sharma et al., 2021). Для производства биодизеля исследуются штаммы олеагиновых дрожжей, а для скрининга таких штаммов применяются усовершенствованные методы.     Экономически эффективное сырье является идеальным условием для успешного функционирования любой биотопливной промышленности (Verma et al., 2016). Однако степень легкости и обилия любого недорогого сырья зависит от специфических требований конкретного географического региона. Например, Mhlongo et al. исследовали потенциальный вклад нитчатых грибов в получение масел для производства биодизеля. При этом исследователи акцентировали внимание на конкретных вопросах, ограничивающих их потенциальное применение, и обсудили другие маршруты синтеза определенных биотопливных/биохимических веществ, чтобы удовлетворить требования идеальных нитчатых грибов. Другая группа исследователей изучала лигноцеллюлозную биомассу в качестве альтернативного сырья для выращивания и сбора олеагиновых микроорганизмов с конечной целью производства биодизеля (Chintagunta et al.).    Исследователи также подчеркивают недостатки, связанные с традиционным сырьем, которые в конечном итоге должны быть минимизированы путем использования инновационных технологий на основе лигноцеллюлозы или путем культивирования олеагиновых микробов для производства липидов, подробно описав этапы производства биодизеля, начиная с лигноцеллюлозной биомассы и заканчивая биотопливом в очищенном виде. Обсуждаются преимущества культивирования олеагиновых микроорганизмов для производства липидов и проблемы последующей экстракции, переработки по протоколам переэтерификации и очистки биодизеля.    Rajan et al. разработали новый подход к созданию пребиотиков для производства пробиотиков с использованием неутилизируемого гемицеллюлозного сырья. Они использовали гидролизаты гемицеллюлозы, выделенные из таких растений, как сосна, тополь и подорожник, в качестве субстрата для культивирования пребиотиков. Исследование не только показало, что пребиотические ингредиенты могут быть получены из различных лигноцеллюлозных биомасс, но и установило зависимость жизнеспособности и дифференциальной способности роста пробиотических микробов от состава гемицеллюлозного сырья.    Таким образом, сфера производства микробного биотоплива многогранна, о чем свидетельствует обширность исследований и разработок в области биоэнергетики. В заключение можно сказать, что внедрение инновационных подходов в разработку и развитие экономически эффективного сырья поможет снизить растущие цены на топливо и решить экологические проблемы во всем мире в секторе биоэнергетики. Интеграция производства жидкого биотоплива с переработкой отходов лигноцеллюлозной биомассы привлекла значительное внимание с точки зрения экономических аспектов и экологических преимуществ. Принятие таких интегрированных процессов приведет к созданию экономически эффективных технологий, которые, с одной стороны, будут генерировать ценные побочные продукты, а с другой - регулировать антропогенные выбросы CO2.

   Исследование, опубликованное в журнале Nature, показывает, что ранний период жизни является критическим временем, когда иммунная система учится распознавать кишечные бактерии и устанавливает над ними контроль. Дефекты в этом механизме могут помочь объяснить, почему иммунная система иногда атакует хорошие бактерии в неправильном месте, вызывая хроническое воспаление.    "С момента нашего рождения наша иммунная система настроена таким образом, чтобы научиться как можно лучше отличать хорошее от плохого", - говорит соавтор исследования Мэтью Беттини. "Наши исследования показывают, что существует окно, в котором микробиота кишечника имеет доступ к процессу обучения иммунитета. Это открывает возможности для разработки терапевтических средств, которые могут влиять на траекторию развития иммунной системы в этот ранний период".    Пытаясь понять, как организм поддерживает здоровые отношения с бактериями, Беттини и коллеги исследовали, как микробиота кишечника формирует развивающуюся иммунную систему. Они обнаружили, что специализированные иммунные клетки захватывают части бактерий и переносят их на большие расстояния от кишечника до тимуса, отвечающий за "воспитание" Т-клеток. Доставка груза побуждает тимус вырабатывать Т-клетки, нацеленные на микробиоту. Затем Т-клетки выходят из тимуса и обследуют лимфатические узлы, кишечник и другие участки, чтобы держать бактерии под контролем. Ученые определили эти этапы, засеяв кишечник мышей определенным типом бактерий. В ответ тимус вырабатывал Т-клетки, которые специфически распознавали эти бактерии. Однако как это происходит, исследователи не понимали.    Обнаружение ДНК бактерий в тимусе и лимфатических узлах стало первой подсказкой, что микробиота мигрировала в эти места. Чтобы проследить их путь, исследователи использовали специальную линию мышей, клетки которых флуоресцировали красным цветом после облучения лазером. В течение двух дней после фотоактивации красные клетки кишечника, в конечном счете, добрались до тимуса, лимфатических узлов и селезенки. Эти процессы были устойчивыми в течение первых недель жизни, но значительно ослабли к тому времени, когда мыши достигли зрелого возраста. "Наше исследование опровергает прежние предположения о том, что потенциальные патогены не оказывают влияния на иммунные клетки, развивающиеся в тимусе", - объясняет Беттини. "Вместо этого мы видим, что существует окно возможностей для тимуса учиться у этих бактерий. Даже если эти события происходят в раннем возрасте, они могут оказать большее влияние в более позднем возрасте".    Эта идея стала очевидной, когда выяснилось, что Т-клетки, запрограммированные на борьбу с полезными бактериями, могут выполнять двойную функцию защиты от близкородственных "плохих" бактерий. Мыши, зараженные E.coli в раннем возрасте, имели более чем в шесть раз больше шансов выжить после смертельной дозы сальмонелл в более позднем возрасте. Полученные результаты позволяют предположить, что формирование иммунитета к микробиоте также создает защиту от патогенных бактерий, с которыми организму еще предстоит столкнуться. Изучение этих ранних коммуникаций между организмом и микробиотой показывает, насколько важно с самого начала подготовить иммунную систему, говорит Беттини. "Это раннее обучение иммунных Т-клеток абсолютно необходимо для быстрого развития широкого репертуара клеток для нашей защиты".    "Мы считаем, что наши результаты могут быть использованы в тех областях исследований, где определенные бактерии были признаны либо протективными, либо патогенными при других заболеваниях, таких как диабет 1 и 2 типа", - говорит Беттини. "Теперь мы задаемся вопросом, будет ли это окно воздействия бактерий и развития Т-клеток также важно для возникновения этих заболеваний?". Daniel F. Zegarra-Ruiz et al. Развитие в тимической ткани кишечных микробиота-специфичных Т-клеток (аннотация).    Между человеком и его микробиотой сложились взаимовыгодные отношения, в которых человек-хозяин обеспечивает благоприятную среду для микроорганизмов, а микробиота обеспечивает множество преимуществ для хозяина, включая питательные преимущества и защиту от патогенной инфекции. Поддержание этих взаимоотношений требует тщательного иммунного баланса для удержания комменсальных микроорганизмов в просвете кишечника при одновременном ограничении воспалительных антикомменсальных реакций.    Антиген-специфическое распознавание кишечных микроорганизмов Т-клетками было описано ранее. Хотя местная среда формирует дифференцировку эффекторных клеток, остается неясным, как микробиота-специфические Т-клетки образуются в тимусе. В данном исследовании мы показали, что колонизация кишечника в раннем возрасте приводит к переносу микробных антигенов из кишечника в тимус кишечными дендритными клетками, которые затем вызывают экспансию микробиота-специфических Т-клеток. Попадая на периферию, микробиота-специфические Т-клетки обладают патогенным потенциалом или могут защищать от соответствующих патогенов.     Таким образом, развивающаяся микробиота формирует и расширяет репертуар тимических и периферических Т-клеток, позволяя улучшить распознавание кишечных микроорганизмов и патогенов. Мы предполагаем, что CX3CR1+ дендритные клетки захватывают кишечные комменсальные микроорганизмы (1) и мигрируют в тимус (2), где они презентируют бактериальные антигены CD4+ Т-клеткам. Это вызывает экспансию бактериоспецифических CD4+T-клеток (3), которые затем экспортируются в периферические органы (4).