Izvor:
Biotehnološka proizvodnja hijaluronske kiseline: mini pregled Jun Hui Sze, Jeremy C. Brownlie i Christopher A. Love
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
Hijaluronska kiselina (HA) je polisaharid koji se nalazi u ekstracelularnom matriksu epitelnih, neuralnih i vezivnih tkiva kičmenjaka. Zbog visokog zadržavanja vlage, biokompatibilnosti i viskoelastičnosti ovog polimera, HA je postala važna komponenta glavnih farmaceutskih, biomedicinskih i kozmetičkih proizvoda sa velikom komercijalnom vrijednošću u cijelom svijetu. Na primer, HA sa velikom molekularnom težinom (većom od 10 kDa) je poželjna za proizvode koji se koriste u oftalmologiji, ortopediji, kozmetici i tkivnom inženjerstvu (Allison i Grande-Allen 2006 ; Fagien i Cassuto 2012 ; Kogan et al. 2007 ), dok HA sa niska molekularna težina (oko 5 kDa i niže) je korisna za proizvodnju supstanci koje promoviraju angiogenezu, inhibiraju progresiju tumora ili izazivaju ekspresiju pro-inflamatornih medijatora (Jagannath i Ramachandran 2010 ; Tammi et al. 2008 ).
Trenutno postoje dva proizvodna procesa koji se koriste za dobivanje HA polimera u komercijalnim količinama: ekstrakcija iz životinjskih tkiva, ili u novije vrijeme primjena bakterijskih ekspresionih sistema u Streptococcusu
Ekstrakcija iz životinjskih tkiva
Od ranih 1930-ih kada je HA prvi put izoliran iz goveđeg staklastog humora (Meyer i Palmer 1934 ), ekstrakcija HA je široko provedena korištenjem drugih životinjskih tkiva, uključujući ljudsku pupčanu vrpcu, češalj i goveđu sinovijalnu tekućinu. HA iz životinjskih tkiva ima prirodno visoke molekularne težine
Nedostaci HA iz životinjskog porekla
Prvo, procesi ekstrakcije imaju uvijek tehnička ograničenja zbog oštrih uslova ekstrakcije koji dolazi sa brušenjem, tretmanom kiselinom i ponovljenom ekstrakcijom organskim rastvaračima. Ova nekontrolisana tehnika degradacije značajno utiče ne samo na prinos već i na polidisperznost (raspon veličina) HA (Boeriu et al. 2013 ). Drugi problem je što se životinja HA još uvijek može vezati za stanične proteine uključujući hijaluronidazu, HA-specifični vezujući protein (Fraser et al. 1997 ). Ovi kontaminantni proteini su nepoželjni jer može postojati šansa da će oni zabraniti imuni odgovor. Štaviše, postoji potencijalni rizik od kontaminacije nukleinskim kiselinama, prionima (virusima goveda) i virusima (ptičji) koji mogu dovesti do prenošenja zaraznih bolesti (Shiedlin et al. 2004 ). Konačno, vađenje HA iz životinjskih tkiva je skupo, jer je potrebno dosta vremena da se dovrši, radno je intenzivno i zahtijeva velike objekte koji mogu obuhvatiti procese koji su uključeni od sakupljanja tkiva od životinje do ekstrakcije i pročišćavanja HA. Kao posljedica ovih tehničkih i sigurnosnih pitanja, biotehnološka proizvodnja HA se smatra poželjnim načinom proizvodnje HA.
Bakterijski ekspresioni sistemi u Streptococci
Operon HA sintaze je prvi put otkriven početkom 1990-ih kada je gen koji kodira enzim odgovoran za sintezu HA, označen kao HA sintaza ili HAS, identifikovan iz Streptococcus grupe A (S. pyogenes) (DeAngelis et al. 1993 ). Ovaj gen je deo operona koji sadrži hasA gen koji kodira HA sintetazu, ima B gen koji kodira UDP-glukoza dehidrogenazu i hasC gen koji kodira UDP-glukoza pirofosforilazu (Crater et al. 1995 ; Dougherty i van de Rijn 1993 ). Operon ima u drugim streptokokima, kao što je S. zooepidemicus, sadrži dva dodatna gena, hasD i hasE koji kodiraju bi-funkcionalni enzim (acetiltransferazu i pirofosforilazu) i fosfoglukoizomerazu, dopuštajući da se HA sintetizira dodatnim metaboličkim putem. Smatra se da je dodavanje ova dva gena hasoperonu olakšano umnožavanjem intragenomskog gena zajedno sa čestom homolognom rekombinacijom (Blank et al. 2008 ).
Sada je to glavni način proizvodnje HA, koji posjeduje prednosti niske cijene, visokog prinosa i slobodnog životinjskog porijekla.
Medicinski natrijum-hijaluronatni gel proizveden od strane kompanije Singclean su medicinski polimerni materijali bez životinjskog porekla koji su ekstrahovani i prečišćeni visokotehnološkim bio-inženjeringom iz metabolita streptokokne fermentacije sa visokom viskoelastičnošću, mazivošću, fizičkom alterabilnošću i dobrom biokompatibilnošću.
HA tržište u zdravstvenoj industriji
Suštinske funkcije HA u ljudskom oku, sinovijalnoj tečnosti zglobova i u epidermalnim slojevima, dovele su do značajnog interesa za razvoj novih metoda za uspješnu sintezu i dostavu HA. Nedavno izvješće o analizi tržišta predvidjelo je da će, kao posljedica starenja stanovništva i povećanja osteoartritisa, globalno tržište za HA visko-suplementaciju kod ljudi procijenjeno na više od 2,5 milijarde dolara do 2017. godine (MRG.Net 2013 ).
