Izvor:
Biotehnološka proizvodnja hijaluronske kiseline: mini pregled Jun Hui Szea, Jeremyja C. Brownlieja i Christophera A. Lovea
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
Hijaluronska kiselina (HA) je polisaharid koji se nalazi u izvanstaničnom matriksu epitelnih, neuralnih i vezivnog tkiva kralježnjaka. Zbog visokog zadržavanja vlage, biokompatibilnosti i viskoelastičnosti ovog polimera, HA je postala važna komponenta glavnih farmaceutskih, biomedicinskih i kozmetičkih proizvoda s velikom komercijalnom vrijednošću u cijelom svijetu. Na primjer, HA s velikom molekularnom težinom (većom od 10 kDa) poželjno je 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 s Niska molekulska masa (oko 5 kDa i niže) korisna je za proizvodnju tvari koje potiču angiogenezu, inhibiraju napredovanje tumora ili induciraju ekspresiju pro-inflamatornih medijatora (Jagannath i Ramachandran 2010 ; Tammi i sur. 2008 ).
Trenutno postoje dva proizvodna postupka za dobivanje HA polimera u komercijalnim količinama: ekstrakcija iz životinjskih tkiva, ili u novije vrijeme primjena bakterijskih ekspresijskih sustava 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 za pijetao i goveđu sinovijalnu tekućinu. HA dobiven iz životinjskih tkiva ima prirodno visoke molekularne težine
Nedostaci HA iz životinjskog podrijetla
Prvo, procesi ekstrakcije uvijek imaju tehnička ograničenja zbog otežanih uvjeta ekstrakcije koji dolazi s mljevenjem, tretiranjem kiselinom i ponovljenom ekstrakcijom s organskim otapalima. Ova nekontrolirana tehnika degradacije uvelike utječe ne samo na prinos već i na polidisperznost (raspon veličina) HA (Boeriu et al. 2013 ). Drugi problem je taj što se životinja HA još uvijek može vezati za stanične proteine, uključujući hijaluronidazu, HA-specifični vezujući protein (Fraser et al. 1997 ). Ovi proteini kontaminanata su nepoželjni, jer postoji mogućnost da će oni imati nezakonit imunološki odgovor. Štoviše, postoji potencijalni rizik od kontaminacije nukleinskim kiselinama, prionima (goveđim) i virusima (ptičjim) koji bi mogli rezultirati prijenosom zaraznih bolesti (Shiedlin et al. 2004 ). Konačno, ekstrakcija HA iz životinjskih tkiva je skupa, budući da je potrebno dosta vremena da se dovrši, intenzivno je rad i zahtijeva velike objekte koji mogu primiti procese koji su uključeni od sakupljanja tkiva od životinje do ekstrakcije i pročišćavanja HA. Kao posljedica ovih tehničkih i sigurnosnih pitanja, biotehnološka proizvodnja HA smatra se poželjnom metodom za proizvodnju HA.
Bakterijski ekspresijski sustavi u Streptococci
Operon HA sintaze prvi put je otkriven početkom 1990-ih kada je gen koji kodira enzim odgovoran za sintezu HA, označen kao HA sintaza ili HAS, identificiran iz Streptococcus skupine A (S. pyogenes) (DeAngelis et al. 1993 ). Ovaj gen je dio operona koji sadrži gen hasA 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 s čestom homolognom rekombinacijom (Blank et al. 2008 ).
I sada je glavni način proizvodnje HA, posjedujući prednosti niske cijene, visokog prinosa i životinjskog podrijetla.
Medicinski natrijev hijaluronatni gel proizveden od strane tvrtke Singclean su medicinski polimerni materijali bez životinjskog podrijetla koji su ekstrahirani i rafinirani pomoću visokotehnološkog bio-inženjeringa iz metabolita streptokokne fermentacije s visokom viskoelastičnošću, mazivošću, fizičkom alterabilnošću i dobrom biokompatibilnošću.
HA tržište u zdravstvenoj industriji
Suštinske funkcije HA u ljudskom oku, sinovijalnoj tekućini zglobova i epidermalnim slojevima dovele su do velikog 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 viskoznih dodataka HA samo u ljudima procijenjeno na više od 2,5 milijarde dolara do 2017. (MRG.Net 2013 ).