Vir:
Biotehnološka proizvodnja hialuronske kisline: mini pregled Jun Hui Sze, Jeremy C. Brownlie in Christopher A. Love
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
Hialuronska kislina (HA) je polisaharid, ki se nahaja v zunajceličnem matriksu epitelijskih, nevralnih in veznih tkiv vretenčarjev. Zaradi visokega zadrževanja vlage, biokompatibilnosti in viskoelastičnosti tega polimera je HA postal pomemben sestavni del glavnih farmacevtskih, biomedicinskih in kozmetičnih izdelkov z visoko komercialno vrednostjo po vsem svetu. Na primer, HA z visoko molekulsko maso (več kot 10 kDa) je zaželena za izdelke, ki se uporabljajo v oftalmologiji, ortopediji, kozmetiki in tkivnem inženirstvu (Allison in Grande-Allen 2006 ; Fagien in Cassuto 2012 ; Kogan et al. 2007 ), medtem ko HA s nizka molekulska masa (okoli 5 kDa in spodaj) je uporabna za proizvodnjo snovi, ki spodbujajo angiogenezo, zavirajo napredovanje tumorja ali inducirajo ekspresijo pro-vnetnih mediatorjev (Jagannath in Ramachandran 2010 ; Tammi et al. 2008 ).
Trenutno obstajata dva proizvodna postopka za pridobitev polimera HA v komercialnih količinah: ekstrakcija iz živalskih tkiv ali v zadnjem času uporaba bakterijskih ekspresijskih sistemov v Streptococcusu
Ekstrakcija iz živalskih tkiv
Od zgodnjih tridesetih let prejšnjega stoletja, ko je bila HA najprej izolirana iz govejega steklastega humorja (Meyer in Palmer 1934 ), je bila ekstrakcija HA široko izvedena z uporabo drugih živalskih tkiv, vključno s človeško popkovnično vrvjo, glavnikom petelina in govejo sinovialno tekočino. HA, pridobljen iz živalskih tkiv, ima naravno visoko molekulsko maso
Pomanjkljivosti HA iz živali
Prvič, postopki ekstrakcije imajo vedno tehnične omejitve zaradi strogih pogojev ekstrakcije, ki nastanejo pri brušenju, obdelavi s kislino in ponovni ekstrakciji z organskimi topili. Ta nekontrolirana tehnika degradacije močno vpliva ne le na donos, ampak tudi na polidisperznost (obseg velikosti) HA (Boeriu et al. 2013 ). Drugi problem je, da je živalska HA še vedno lahko vezana na celične proteine, vključno s hialuronidazo, HA-specifično vezavno beljakovino (Fraser et al. 1997 ). Te kontaminantne beljakovine so nezaželene, saj lahko obstaja možnost, da bodo ti nezakoniti imunski odziv. Poleg tega obstaja potencialno tveganje za kontaminacijo z nukleinskimi kislinami, prioni (govedo) in virusi (aviarno), ki bi lahko povzročili prenos nalezljivih bolezni (Shiedlin et al. 2004 ). Nazadnje, ekstrakcija HA iz živalskih tkiv je draga, saj je potreben precej časa za dokončanje, je delovno intenzivna in zahteva velike objekte, ki lahko sprejmejo procese, ki so vključeni iz zbiranja tkiva od živali do ekstrakcije in čiščenja HA. Posledica teh tehničnih in varnostnih vprašanj je biotehnološka proizvodnja HA kot prednostna metoda za proizvodnjo HA.
Bakterijski ekspresijski sistemi v Streptococcih
Operon HA sintaze je bil najprej odkrit v začetku devetdesetih let, ko je bil gen, ki kodira encim, odgovoren za sintezo HA, označen kot HA sintaza ali HAS, identificiran iz skupine Streptococcus (S. pyogenes) (DeAngelis et al. 1993 ). Ta gen je del operona, ki vsebuje gen hasA, ki kodira sintazo HA, ima gen B, ki kodira UDP-glukozo dehidrogenazo, in gen C, ki kodira UDP-glukozo pirofosforilazo (Crater et al. 1995 ; Dougherty in van de Rijn 1993 ). Ima operon v drugih streptokokih, kot je S. zooepidemicus, vsebuje dva dodatna gena, hasD in hasE, ki kodirata dvofunkcionalni encim (acetiltransferazo in pirofosforilazo) oziroma fosfoglukoizomerazo, kar omogoča HA sintetizirati z dodatno presnovno potjo. Dodatek teh dveh genov k hasoperonu naj bi olajšali podvajanjem intragenomskih genov skupaj s pogosto homologno rekombinacijo (Blank et al. 2008 ).
In zdaj je glavni način proizvodnje HA, ki ima prednosti nizkih stroškov, visokega donosa in prostega živalskega izvora.
Medicinski natrijev hialuronatni gel, ki ga proizvaja Singclean, so medicinski polimerni materiali brez živalskega izvora, pridobljeni in prečiščeni z visokotehnološkim bio-inženiringom iz metabolitov streptokoknih fermentacij z visoko viskoelastičnostjo, mazljivostjo, fizično spremenljivostjo in dobro biokompatibilnostjo.
HA trg v zdravstveni industriji
Bistvene funkcije HA v človeškem očesu, sinovialni tekočini sklepov in v epidermalnih plasteh so privedle do velikega zanimanja za razvoj novih metod za uspešno sintezo in dostavo HA. Nedavno poročilo o analizi trga je napovedalo, da je zaradi staranja prebivalstva in povečanja osteoartritisa svetovni trg za viskozno dopolnitev HA samo pri ljudeh ocenjen na več kot 2,5 milijarde dolarjev do leta 2017 (MRG.Net 2013 ).