Научно-исследовательский институт проблем биологии и биотехнологии КазНУ им. аль - Фараби

«Научно-исследовательский институт проблем биологии и биотехнологии»был образован и зарегистрирован Управлением юстиции г. Алматы 23.11.1993 г. № 10700-1910 -У - е на основании решения Ученого Совета Казахского государственного университета им. аль-Фараби на базе кафедр биологического факультета Казахского национального университета им. Аль-Фараби, с целью повышения эф­фективности проводимых научно-исследовательских работ и подготовки высококвалифицированных науч­ных кадров и специалистов для народного хозяйства.

Институт был создан по инициативе ректора Казахского национального университета им. аль-Фараби, академика НАН РК Нарибаева К.Н., член - коор. НАН РК Берсимбаева Р.И., декана и ведущих ученых биологического факультета - академиков НАН РК Шигаева М.Х., Т.М. Масенова, профессоров Мухитдинова Н.М., Тулеуханова С.Т., Шалахметовой Т.М., Митрофанов В.Г., Иващенко А.Т., Нуртазин С.Т., Богуспаев К.К. и др.

В соответствии с постановлением Правительства РК от 6 сентября 2002 года № 984, Институт был реорганизован в Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения «Научно-исследовательский институт проблем биологии и биотехнологии» Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения «Казахский национальный университет им. аль Фараби» МОН РК (свидетельство о регистрации № 53281-1910-ГП от 04.02.2003г.).

Первый директор института доктор биологических наук, профессор Тулеуханов Султан Тулеуханович руководил институтом с 1993 по 2000 годы.

С 2000 года по настоящее время директором института является кандидат биологических наук, доцент Бисенбаев Амангельды Куанбаевич.

Становление научных направлений института неразрывно связан с тем научным заделом, который был накоплен к тому времени не одним поколением исследователей работавших на биологическом факультете.

На кафедрах, на базе которых в последующем возникли лаборатории института, работали в разное время видные и известные ученые: академики Т. Б. Дарканбаев, Б.А. Домбровский, И. О. Байтуллин, М. А. Айтхожин, члены-корреспонденты И. Р. Рахимбаев, Р.И. Берсимбаев, С. А. Бедарев, С. П. Лер, Т. М. Масенов, Н. Л. Удольская, профессора М. Ф. Авазбакиева, В.В. Шевченко, В. С. Корнилова, Н. 3. Хусаинова, В. И. Фурсов, Дильмухамедов М.Е. и др.

Традиции, сложившиеся на факультете, продолжают и развивают их ученики в Институте. Многие из них возглавляют научные школы, отделы и лаборатории, что создает наиболее благоприятные условия для развития современной биологии и биотехнологии, способствует формированию специалистов с широким научным кругозором.

Доктор биологических наук, профессор Тулеуханов Султан Тулеуханович	Кандидат биологических наук, доцент Бисенбаев Амангельды Куанбаевич

Институт имеет в своей структуре 12 научно-исследовательских лабо­раторий и 5 отделов.

Научно-исследовательская работа в Институте по приоритетным научным направлениям охватывает различные области биологии и биотехнологии, включая проблемы микробиологии и прикладной микробиологии, генетики и молекулярной биологии, генной инженерии и биотехнологии, биохимии и физиологии растений, ботаники и физиологии, биофизики и биоритмологии, физиологии человека и животных, цитологии и гистологии, зоологии, гидробиологии и ихтиологии.Многие из этих проблем разрабатываются только в стенах института.

На начальном этапе в институте научная работа была сконцентрирована на исследовании проблем морфогенеза и адаптогенеза, на самых разных уровнях би­ологической организации, объектами исследования являлись прокариоти­ческие (бактерии, сине-зеленые водоросли) и эукариотические организмы (насекомые, высшие растения, рыбы, амфибии, рептилии, млекопитающие). Кроме того, экспериментальное изучение морфогенеза проводились с прив­лечением модельных объектов: культуры изолированных клеток, тканей, органов. 1994 году, на основе этих исследований, под руководством член - коор. НАН РК Берсимбаева Р.И. и академика НАН РК Шигаевой М.Х. была подготовлена научно-техническая программа «Закономерности морфогенеза животных, растений, микроорганизмов и клеточные механизмы регуляции». По данной программе выполнялись 9 научно-исследовательских тем в 8 лабораториях института ( научные руководители НИР: член-корр. НАН РК Шигаева М.Х., профессора - Берсимбаев Р.И., Иващенко А.Т. доценты - Тулеуханов С.Т., Нуртазин С.Т., Богуспаев К.К., Таиров М.М., Кобегенова С.С.). В ходе выполнения данной программы были получены значительные результа­ты в области изучения морфогенеза животных, растений и микроорга­низмов, имеющие не только теоретическую, но и практическую ценность.

Исследования также выполнялись по грантам Фонда науки, академическим программам и по программам «Национально центра по биотехнологии» РК (руководители тем - Шигаева М.Х., Берсимбаев Р.И., Мухитдинов Н.М., Митрофанов В.П., Жубанова А.А., Иващенко А.Т., Шулембаева К.К., Рымжанов К.С., Нестерова С.Г., Тулеуханов С.Т., Таиров М.М., Дукравец Г.М., Богуспаев К.К., Карпенюк Т.А., Шалахметова Т.М., Бисенбаев А.К., Мукашева Т.Д.).

Во многих лабораториях Института научные исследования проводились совместно с зарубежными учеными. Работы выполнялись при поддержке международных грантов и программ, таких, как ИНТАС, ЮСАИД, КОПРНИКУС, МНТС и др., а также в рамках двусторонних договоров между университетами и институтами зарубежных научных центров.

ИНТАС - Роль оксида азота в апоптозе в гастроинтестинальном тракте.(Берсимбаев Р.И., 1997-2000гг., INTAS 96-1765.); «Генная инженерия пшеницы» (Богуспаев К.К., 1997-2000гг., INTAS 1545 А2); «Современное состояние герпетофауны Приаралья и сопредельных регионов и разработка мер по охране биоразнообразия амфибий и рептилий региона» (Нуртазин С.Т., 2002-2004 гг., INTAS 00-1018); «Монтиторинг изменения уровня Аральского моря и дельтовых и речных экосистем», науч. руководитель: к.б.н..( Таиров М.М., Бисенбаев А.К., 2002-2004 гг., INTAS 00-1053); «Исследование влияния клеточных деградирующих ферментов на выход и качество масла при холодном прессовании маломасличных культур» (Назарбекова С.Т., 2000-2003 гг., договор INTAS 00-00681);

КОПЕРНИКУС - "Биотехнология для улучшенной адаптации легуменозных кустарни­ков кстрессовым условиям" (Аликулов З.А., 1999- 2002.гг.,).

ЮСАИД - «Очистка почв,зараженных ионами тежелых металлов и радионукли­дами с использованием специфических видов растений» (Аликулов З.А., Богуспаев К,К,, 2000-2002 гг., CDR/CAR); «Характеристика вироидов, заражающих плодовые лиственные деревья в Казахстане», Агентство по Международному развитию США (Искаков Б.К., 2004-2007 гг., № TA-MOU-01-CA20-001).

МНТС - «Усовершенствование технологии получения «сухой» клейковины,крахмальной жидкости и новых биорегуляторов из зерна пшеницы» (ГильмановМ.К., 2006-2008 гг.). Договор с зарубежными университетами - «Использование фосфолипидных липосом для биоремидиации загрязненных нефтью почв» (чл.-корр. НАН РК, д.б.н., проф. М.Х. Шигаева , 1995-1996гг., Ирусалимский университет, Израиль). «Быстрая диагностика бактериальных возбудителей рыб» (Митрофанов В.П., Иерусалимский университет, 1997-1999, Израиль); «Молибдоферменты и устойчивость к стрессам» (Аликулов З.А., Бен - Гурионский университет, 1997-1999, Израиль). Договор ТА-МОИ-95 СА 15-24.

В настоящее время в институте проблем биологии и биотехнологии имеется достаточный научный потенциал для развития биотехнологии в самых разных областях: от медицины, сельского хозяйства и промышленности до охраны окружающей среды (в том числе биоремедиации, утилизации отходов), биогеотехнологии и др.

В лаборатории общей микробиологии (Шигаева М.Х., Мукашева Т.Д., Цзю В.Л, Касымбекова С.С., Бержанова Р., Сыдыкбекова Р.С., Игнатьева Л.В., Пак И. И др.) проводятся исследования фундаментального и прикладного характера по созданию коллекции микроорганизмов-деструкто-ров углеводородов, выделенных из нефтезагрязненных почв. Дана оценка их деструктивной активности. В процессе исследований разработаны препараты с предполагаемым названием "Микотрих" для биоремедиации с высоким нефтезагрязненных почв.Препарат состоит избактерий и дрожжей, обладающих высокой нефтеокисляющей и эмульгирующей активностями.

Эффективность данного препарата установлена на сильнозагрязненных нефтепродуктами почво-грунтах. Сформулированы практические рекомендации по применению препаратов серии "Микотрих". На разработанные препараты получены 9 предпатентов.

Впервые в Казахстане выделена культура Aureobasidium pullulans - несовершенный диморфный гриб, являющийся продуцентом экзополисахаридов (лаборатория «Общей микробиологии»). Они представляют интерес для пищевой, фармацевтической и легкой промышленности.

Важным результатом эффективного использования биотехнологии является разработка и получение принципиально новых технологии получения биостимуляторов и других веществ для повышения продуктивности животных. В лаборатории разработан препарат «Емикс» для ветеринарии. Препарат «Емикс» представляет собой концентрат живых клеток Lactococcus lactis sub sp lactis, Lactococcus lactis sub sp сremoris, Lactobaccilus bulgaricus, Lactobaccilus acidophilus. Применение препарата способствует сохранению поголовья скота, профилактике дисбаланса функции жедудочно-кишечного тракта, увеличению живого веса, повышению иммунного статуса.

Важные практические разработки выполнены коллективом лабораторий «Прикладной микробиологии» (Жубанова А.А., Заядан Б., Савицкая И.С., Махмудова Г.С., Каирманова Г.К., Уалиева П.С., Баубекова А.С., Кистаубаева А.С., Кожалакова А.А. и др.). Имеются разработки по технологии массового культивирования производственно - ценных штаммов фототрофных микроорганизмов с пробиотическими свойствами для их использования в производстве биологически активных добавок (БАД) на основе биомассы этих культур.В последние годы ведутся разработки нанотехнологий создания лекарственных средств путем получения комплексов антибиотиков с полимерами. Созданные комплексы обладают антибактериальной активностью в концентрациях на один-два порядка меньше, чем свободные антибиотики. Разработан новый сорбированный пробиотик с антимутагенным действием. Ведутся работы по созданию высокоэффективных пробиотических препаратов пролонгированного действия на основе иммобилизации новых штаммов молочнокислых и бифидобактерий, полученных методами направленного мутагенеза и обладающих устойчивостью к современным антибиотикам, в частности, ципрофлоксацину, на карбонизированных сорбентах с наноструктурированной поверхностью.

Благодаря научным изысканиям ученых лаборатории биофизики и физиологии человека и животных (Тулеуханов С.Т., Инюшин В.М., Гумарова Л.Ж., Бахтыбаева Л.К. и др.) установлены ряд биофизических и физиологических закономерностей в организме растений, животных и человека. Так, биофизиками дано биофизическое и медико-биологическое обоснование использования низкоэнергетического электромагнитного излучения гелий-неонового лазера в медицине, сельском хозяйстве (растениеводство, животноводство, птицеводство) и в пищевой промышленности. Разработаны практические рекомендации по применению лазерной агротехники, которые нашли широкое внедрение и применение, как в Казахстане, так и за рубежом (Россия, Украина, Узбекистан, Болгария и др.). На разработанные методы и устройства для лазерной резонансной активации биосистем получены 26 авторских свидетельства на изобретения и 17 патентов различных стран, таких, как США, Япония, Германия и др.

Проводятся исследования по изучению особенностей временной организации биофизических и физиологических процессов в норме и при адаптации к экстремальным факторам окружающей среды. Разработаны практические рекомендации по определению хроноструктурных параметров биоритмов при различных функциональных состояниях организма (гипокензии, вибрации, шума, физической нагрузки, высокогорья, патологии, гипергравитации, микрогравитации и др.).

Проводятся исследования по выяснению иммунофизиологических особенностей организма животных при адаптации к экстремальным факторам окружающей среды.

В лаборатории «Биотехнологии» (Богуспаев К.К., Жексембекова М.А., Арыстанова Ш.С., Оразова С.Б., Ережепов Д.Е. и др.) отобраны и изучены линии амаранта (А. Tricolor, А.Paniculiatus), активно аккумулирующие цинк и кадмий в вегетативных органах. Разработана технология очистки загрязненных почв с использованием растений-аккумуляторов. Изучены вопросы биоремедиации почв, загрязненных 1.1.диметилгидразином (гептил). Предложен простой и дешевый метод детоксикации гептила в зараженных почвах в местах падения первых ступеней ракет в районе космодрома «Байконур». В качестве основного компонента в экспериментах по детоксикации гептила использованы различные дозы биогумуса.

Проводятся исследования по проблеме повышения производительности биогазовых реакторов (лаборатория «Биотехнологии»). В результате многолетних фундаментальных исследований созданы технологии, позволяющие значительно (до 30%) повысить удельный выход биогаза с единицы веса органики. Потенциальные заказчики результатов исследований - фермерские хозяйства, животноводческие и птицеводческие комплексы, заинтересованные в комплексном решении экологических и энергетических проблем.

Разработана безотходная, экологически безопасная технология получения высококачественных кормовых добавок и биогумуса из органогенных отходов, с использованием красного калифорнийского гибрида, гибрида «Старатель» и впервые для переработки отходов сельского хозяйства используется собственный Казахстанский гибрид червя, который будет получен на основе имеющихся в коллекции разновидности местного червя Eisenia fetida. Черви, которые активно размножаются, перерабатываются и используются в качестве протеинового корма для птиц, рыб, животных и в медицине.

Проводится анализ генома линий кукурузы с различными типами цитоплазматической мужской стериль­ности. Разрабатывается технология получения солеустойчивых линий кукурузы с различными типами цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) для использования в гибридной селекции. Полученные солеустойчивые гибридные формы кукурузы могут быть успешно использованы в посевах на землях подвергнутых вторичному засолению. Реализация данного направления имеет огромное теорети­ческое значение для понимания закономерностей формирования и развития растений, в том числе имеет особую значимость для сельского хозяйства (формирование и хранение урожая, размножение растений регенерантов, биологические и технологические качества зерна и др.) и некоторых отраслей промышленности.

В лаборатории «Генетики и селекции растений» ( Шулембаева К.К., Нысанбаева К.Н., Аскарова Н., Омирбекова Н.Ж., Чунетова Ж.Ж., Жунисбаева Ж.К., Даулетбаева С.) проводятся важные исследования по разработке и совершенс-твованию генетических методов селекции пшеницы и эффективного использования генетического потенциала видов и создания ценных генотипов. Основное вни-мание при этом уделяется идентификации генов, контро-лирующих хозяйственно ценные признаки пшеницы с использованием методов хромосомной инженерии и гаплоидной селекции. Создан уникальный генетический материал 6 видов серий моносомных линий яровой мягкой пшеницы сорта "Казахстанская-126", позволяющий проводить локализацию генов и целенаправленно переносить хромосомы, несущие хозяйственно ценные признаки в другой организм и кардинально улучшать их наследственную основу. Используя вышеуказанные методы, созданы и переданы на государственное испытание новые сорта яровой пшеницы "Кокбидай", "Надежда" и "Мирас".

В лаборатории моле-кулярной генетики (Бисенбаев А.К., Искаков Б.К., Алтыбаева Н.А., Станбекова Г., Полимбетова Н., Тайпакова С.М., Аимбетов Р.С. и др. ) проведена анализ геномных генов и мРНК, кодирующих альфа-фетопротеин челове-ка. На основе реакции обратной транскрипции (РОТ) и полимеразной цепной реакции (ПЦР) амплифицирована последо-вательность открытой рамки считывания (ОРС), кодиру-ющая альфа - фетопротеин человека. С помощью методов генной инженерии, in vitro- мутагенеза получены рекомбинантные ДНК-конструкции, несущие ОРС белка альфо-фетопротеина, под контролем транскрипционных промоторов и трансляционных энхансеров, активных в клетках растений. Данные исследования расширяют возможности получения рекомбинантных белков и препаратов для медицинского применения на основе культур клеток животных, растений и микроорганизмов.

Впервые в Казахстане проводятся исследования по характеристике генов целлюлазы в геноме гриба Lentinulla edodes и разработке технологии усиления экспрессии полученных генов с использованием трансляционных энхансеров в прокариотических (E.coli) и эукариотических (дрожжи S.cerivisae) системах. Проводятся исследования по биохимической характеристике основных целлюлитических ферментов про- и эукариотических систем. Данные исследования направлены на получения биоэтанола из возобновляемых и дешевых источников целлюлозы (биомасса) - соломы злаков, отходы бумажной промышленности, опилки и.т.д.

Проведены исследования по изучению механизмов контроля программируемой гибели клеток растений, а так же роли митохондрий, реакции окисления, липоксигеназной системы, антиоксидантных систем и ключевых ферментов репарации ДНК, вовлеченных в процесс формирования устойчивости растений на действие патогенных и / или повреждающих факторов среды.

Сотрудники института участвуют в реализации различных научно-технических программ в области биологии и биотехнологии. В настоящее время в рамках института выполняются 21 НИР:

По программе фундаментальных исследований:

«Закономерности функционирования биологических систем - основа создания инновационных технологий для медицины, сельского хозяйства и охраны окружающей среды».

«Разработать методические основы селекции перспективных микроорганизмов-деструкторов индивидуальных полициклических ароматических углеводородов» (д.б.н., профессор Мукашева Т.Д.)

«Исследование роли систем репарации ДНК, рибосома инактивирующих белков и окислительно-восстановительных ферментов вовлеченных в формирование ответа растения на действие патогенных и /или повреждающих факторов среды, в механизме реализации апоптоза клеток хозяйственно-важных злаков» (к.б.н., доцент Бисенбаев А.К.)

«Разработка научных основ биотехнологического метода получения простагландинов - регуляторов процессов создания и воспроизводства ценных сельско-хозяйственных животных» (д.б.н., профессор Бейсембаева Р.У.)

«Изучение хроноструктурных параметров жизненно важных органов организма в условиях воздействия стрессовых факторов в среде обитания человека». (д.б.н., профессор Тулеуханов С.Т.)

«Структурно-функциональные свойства генов человека, ответственных за некоторые онкологические заболевания. Их маркирование и диагностика заболеваний» (д.б.н., профессор Иващенко А.Т.)

«Разработка сорбированных форм пробиотиков на основе наноструктурированных карбонизованных материалов из отходов растительного сырья» (к.б.н., доцент Савицкая И.С.).

«Получение биологически активных кормовых добавок и биости-муляторов на основе микроводорослей для повышения продуктивности сельскохозяйственных животных и птиц» (д.б.н., профессор Заядан Б.К.)

«Разработка научных основ оценки последствий влияния химического и радиационного загрязнения на окружающую среду, биоту (на примере Текелийского Горно-Обогатительного Комбината - ТГОК)» (к.б.н., доцент Бияшева З.М.).

«Интродукционные испытания в целях обогащения видового разнообразия культивируемых лекарственных растений из семейств Apiaceae Lindl. и Scrophulariaceae Juss.» (д.б.н.,профессор Мухитдинов Н.М.)

«Сравнительная оценка состояния ихтиофауны малых водоемов Южного и Юго-Восточного Казахстана» (к.б.н., доцент Мамилов Н.Ш.)

«Состояние фауны почвообитающих жесткокрылых Юго-Восточного Казахстана, ее сохранение и использование в современных экологических условиях» (к.б.н., доцент Николаев Г.В.).

По программе: «Разработка и использование генноинженерных и клеточных технологий в медицине, сельском хозяйстве, охране окружающей среды, пищевой и перерабатывающей промышленности на 2009-2011 годы» Национального центра по Биотехнологии МОН РК:

«Клонирование целлюлазных генов и их повышенная экспрессия в генетически модифицированных организмах (про- и эукариот) для получения ферментов, используемых в производстве биоэтанола из целлюлозного сырья»(к.б.н., доцент Бисенбаев А.К.).

«Селекция штаммов микроводорослей и разработка технологии их культивирования для целей биотехнологического производства»(д.б.н., профессор Заядан Б.).

«Создание новых полиспецифических биопрепаратов для эффективной очистки сточных и канализационных вод на основе иммобилизированной композиции различных видов микроорганизмов»(д.б.н., профессор Жубанова А.А.).

По программе «Развитие нанонауки и нанотехнологий в Республике Казахстан на 2007-2009 годы» МОН РК:

Разработка нанобиотехнологии для получения рекомбинантных вакцин и белков медицинского назначения (к.б.н., доцент Бисенбаев А.К., д.б.н., профессор Искаков Б.К.).

По программе - «Международное сотрудничество в области науки» МОН РК :

«Разработка высокочувствительного и специфического иммунохроматографи-ческого экспресс - теста для серодиагностики туберкулеза» ( д.б.н., профессор Нуртазин С.Т.).

«Восстановление загрязненных почв Казахстана с использова-нием нативных и трансгенных растений амаранта (Amaranthus sp.) и подсолнечника (Heliantus annuus) с усиленной устойчи воcтью к стрессовым факторам и накоплению тяжелых металлов и радионуклидов» (к.б.н., доцент Богуспаев К.К.).

По программе «Разработка и организация производства оригинальных экспортоориентированных фитопрепаратов ддля развития фармацевтического кластера в РК на 2007-2009гг» МОН РК :

Разработка технологии культивирования микроводоросли Spirulina Platensis товарного лекарственного сырья для получения лечебно-профилактических препаратов (д.б.н., профессор Жубанова А.А. ).

По программе «Пополнение, изучение и поддержание коллекции растений, животных, микроорганизмов и уникальных генетических банков для сохранения биоразнообразия Казахстана» :

Пополнение, сохранение и паспортизация коллекционных культур микроводорослей республики Казахстан( д.б.н., профессор Заядан Б.).

По программе МСХ РК и Всемирного банка:

Разработка биотехнологического комплекса «Вермикультура» для переработки отходов сельскохозяйственного производства с целью получения высококачественных кормовых добавок и биогумуса (к.б.н., доцент Богуспаев К.К.).

Со дня основания институт является важным центром обучения биологического факультета КазНУ им. аль - Фараби. Существуют тесные связи со всеми кафедрами Биологического факультета.

Темы диссертаций магистерских и выпускных работ тесно связаны с выполняемыми НИР в лабораториях Института. Выпуск­ные работы бакалавров, магистерские диссертации и диссертации Ph.D докторантов выполняются на базе имеющихся лабораторий Инсти­тута.

По результатам научных исследований получено более 35 авторских свидетельств, 25 патентов и около 50 предпатентов РК, РФ. Опубликовано 7 монографий, более 3000 статей и тезисов, издано 5 сборника.

• Институт поддерживает широкие международные связи. Ученые института сотрудничают с коллегами из Европы, США, России и Китая.