Перед ветеринарной медициной стоят важные задачи по разработке и внедрению в производство эффективных методов борьбы с наиболее распространенными и опасными заболеваниями сельскохозяйственных животных на промышленных комплексах и в животноводческих хозяйствах и обеспечению производства безопасной для человека животноводческой продукции.

Решение этих задач осуществляется как традиционными ветеринарными методами, так и с помощью новейших методов, применяемых в биотехнологии.

Ее название происходит от греч. bios – жизнь, teken – искусство, logos – слово, учение, наука. При помощи биотехнологии возможно получение из сравнительно дешевых, доступных и возобновляемых материалов разнообразных веществ и соединений.

Искусственно синтезируемые вещества требуют больших капиталовложений, плохо усваиваются организмом как животных, так и человека, очень дороги. В биотехнологии используют микроорганизмы, которые в процессе своей жизнедеятельности вырабатывают естественным путем необходимые нам вещества – витамины, ферменты, аминокислоты, органические кислоты, спирты, антибиотики, биологически активные вещества и др. Биомасса некоторых бактерий представляет большую ценность, поскольку содержит белки, углеводы и компоненты, необходимые для жизнедеятельности организмов.

В промышленном масштабе биотехнология представляет биоиндустрию, в которой можно выделить такие отрасли, как промышленная биотехнология (использование полимеров и сырья для текстильной промышленности, получение метанола, этанола, биогаза, водорода в энергетике и химической промышленности), пищевая биотехнология (производство белка, аминокислот, витаминов, ферментов основано на широкомасштабном выращивании дрожжей, водорослей, бактерий), сельскохозяйственная биотехнология (увеличение продуктивности сельскохозяйственных культур, получение гербицидов, биоинсектицидов невозможно без клонирования и селекции различных сортов растений и выращивания растительных тканевых и клеточных культур), экологическая биотехнология (очистка сточных вод, переработка производственных и хозяйственных отходов, изготовление компостов с применением микроорганизмов, утилизации вредных выбросов нефти, химикатов, загрязняющих почву и воду) ветеринарная биотехнология, которая тесно связана с медициной (производство профилактических и терапевтических препаратов: противобактериальных, противогрибковых, противовирусных вакцин, антигенов, аллергенов, интерферонов, гипериммунных и диагностических сывороток, антибиотиков и др.).

Объединяет все эти отрасли биотехнологии одно общее свойство – все упомянутые выше процессы основаны на использовании не искусственных, а природных систем, а именно различных организмов – прокариотических, эукариотических, вирусов, грибов, простейших.

Фундаментом современной биотехнологии являются молекулярная биология, микробиология, генетика, биохимия, биофизика, приборостроение. За последние 40–50 лет произошло скачкообразное развитие этих наук, что привело к революции в производстве ветеринарных и медицинских биопрепаратов, созданию трансгенных растений и животных с заданными уникальными свойствами. Подобные исследования являются приоритетными направлениями научно-технического прогресса и в XXI в. займут ведущее место.

При производстве ветеринарных препаратов в подавляющем большинстве случаев используются питательные среды, необходимые для культивирования микроорганизмов и культур клеток. В 1859 г. Л. Ластер для накопления биомассы микроорганизмов использовал жидкую питательную среду. Р. Коху в 1876 г. удалось вырастить бациллы сибирской язвы в капле водянистой влаги, извлеченной из глаза погибшей коровы. В 80-е годы XIX столетия Р. Кох предложил метод культивирования бактерий на стерильных ломтиках картофеля и затем – на агаризованных питательных средах.

В результате этих исследований удалось доказать индивидуальность микроорганизмов и получить их в чистых культурах. Более того, каждый вид мог быть размножен на питательных средах и использован в целях воспроизведения соответствующих процессов (бродильных, окислительных и др.), например: масляно-кислые бактерии и вызываемое ими масляно-кислое брожение, лактобактерии и молочнокислое брожение, дрожжи – сахаромицеты и спиртовое брожение, уксусно-кислые бактерии и окисление этанола до уксусной кислоты.

В этот период было начато изготовление пищевых дрожжей, а также продуктов обмена бактерий (метаболизма) – ацетона, бутанола, лимонной и молочной кислот. Тем не менее накопление большой массы однородных по возрасту клеток оставалось исключительно Трудоемким процессом. Это требовало принципиально иного подхода для решения многих задач в области биотехнологии.

В 1933 году А. Клюйвер и А.Х. Перкин опубликовали работу «Методы изучения обмена веществ у плесневых грибов», в которой изложили основные технические приемы, а также подходы к оценке получаемых результатов при поверхностном и глубинном культивировании грибов. В это время началось внедрение в биотехнологию крупномасштабного герметизированного оборудования, обеспечивающего проведение процессов в стерильных условиях. Особенно мощный толчок в развитии промышленного биотехнологического оборудования был отмечен в период становления и развития производства антибиотиков во время Второй мировой войны 1939–1945 годов в связи с возникновением острой необходимости в противомикробных препаратах для лечения больных с инфицированными ранами.

Все прогрессивное в области биотехнологических и технических дисциплин, достигнутое к тому времени, нашло свое отражение в биотехнологии. Среди этих достижений необходимо отметить следующие:

1902 г. – Г. Хаберланд показал возможность культивирования клеток различных растений в простых питательных растворах;
1912 г. – Ц. Нейберграскрыл механизм процессов брожения;
1913 г. – Л. Михаэлис и M.Л. Ментен разработали кинетику ферментативных реакций;
1953 г. – Ф. Крик и Дж. Уотсон расшифровали структуру ДНК.

Эти факты стали побудительным мотивом для разработки способов крупномасштабного культивирования клеток различного вида для получения клеточных продуктов и самих клеток для нужд человека, животных и, прежде всего, таких препаратов, как пенициллин, стрептомицин, тетрациклин, декстран, ряда аминокислот и многих других веществ.

К 1950 г. Ж. Моно разработал теоретические основы непрерывного управляемого культивирования микроорганизмов, которые развили в своих исследованиях М. Стефенсон, И. Малек, М.Д. Иерусалимский и др.

В России биотехнология как наука начала развиваться с 1896 г. Толчком послужила необходимость создания профилактических и терапевтических средства против таких болезней, каксибирская язва, чума крупного рогатого скота, бешенство, ящур, трихинеллез. Такие выдающиеся отечественные ученые как Л.C. Ценковский, С.Н. Вышелесский, Н.Н. Гинзбург и другие внесли неоценимый вклад в развитие биотехнологии, разработав основы производства вакцинных, диагностических, лечебных и многих других препаратов.

Ветеринарная биотехнология тесно связана с жизнедеятельностью различных групп микроорганизмов и, в первую очередь, бактерий, вирусов, микроскопических грибов, риккетсий, при этом микробиологические процессы, осуществляемые с их использованием, имеют ряд особенностей:

1) процесс микробного синтеза, как правило, является частью многостадийного производства, при это продукт биосинтеза не всегда является конечной формой и в большинстве случаев подлежит дальнейшей переработке;
2) при культивировании микроорганизмов обычно необходимо поддерживать асептические условия, что требует стерилизации оборудования, коммуникаций, сырья и других материалов;
3) культивирование микроорганизмов осуществляют в гетерогенных многообразных системах, физико-химические свойства которых в ходе процесса могут существенно изменяться;
4) технологический процесс воспроизводства и накопления характеризуется высокой вариабельностью из-за наличия в системе биологического объекта микроорганизмов, находящихся на разных стадиях развития;
5) сложность биохимических механизмов регуляции роста микроорганизмов и биосинтеза продуктов метаболизма, ферментативный характер регуляции;
6) неопределенность химического состава питательных основ и сред;
7) автокаталитический характер процесса, т. е. влияние образующихся продуктов, в том числе, биомассы на скорость протекания процесса;
8) относительно низкие концентрации субстратов, продуктов и скорости реакций;
9) способность процесса к саморегулированию;
10) условия, оптимальные для роста микроорганизмов и для биосинтеза целевых продуктов, не всегда совпадают.