zdroj:
Biotechnologická produkcia kyseliny hyalurónovej: mini recenzia Jun Hui Sze, Jeremy C. Brownlie a Christopher A. Love
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
Kyselina hyalurónová (HA) je polysacharid, ktorý sa nachádza v extracelulárnej matrici epiteliálnych buniek stavovcov, nervových a spojivových tkanív. Vzhľadom na vysokú retenciu vlhkosti, biologickú kompatibilitu a viskoelasticitu tohto polyméru sa HA stala dôležitou zložkou hlavných farmaceutických, biomedicínskych a kozmetických výrobkov s vysokou komerčnou hodnotou na celom svete. Napríklad HA s vysokou molekulovou hmotnosťou (väčšou ako 10 kDa) je žiaduca pre produkty používané v oftalmológii, ortopedike, kozmetike a tkanivovom inžinierstve (Allison a Grande-Allen 2006 ; Fagien a Cassuto 2012 ; Kogan et al. 2007 ), zatiaľ čo HA s nízkomolekulová hmotnosť (asi 5 kDa a menej) je užitočná na výrobu látok, ktoré podporujú angiogenézu, inhibujú progresiu nádoru alebo indukujú expresiu prozápalových mediátorov (Jagannath a Ramachandran 2010 ; Tammi a kol. 2008 ).
V súčasnosti sa používajú dva spôsoby výroby na získanie HA polyméru v komerčných množstvách: extrakcia zo živočíšnych tkanív, alebo v poslednej dobe prostredníctvom aplikácie bakteriálnych expresných systémov v Streptococcus
Extrakcia zo živočíšnych tkanív
Od začiatku tridsiatych rokov 20. storočia, keď sa HA najskôr izolovala z bovinného sklovca (Meyer a Palmer 1934 ), sa extrakcia HA široko uskutočňovala s použitím iných živočíšnych tkanív vrátane ľudskej pupočnej šnúry, hrebeňa kohúta a bovinnej synoviálnej tekutiny. HA odvodené zo živočíšnych tkanív má prirodzene vysoké molekulové hmotnosti
Nevýhody HA pochádzajúcej zo zvierat
Po prvé, extrakčné procesy majú vždy technické obmedzenia kvôli tvrdým extrakčným podmienkam, ktoré prichádzajú s brúsením, ošetrením kyselinou a opakovanou extrakciou organickými rozpúšťadlami. Táto nekontrolovaná degradačná technika výrazne ovplyvňuje nielen výťažok, ale aj polydisperzitu (rozsah veľkostí) HA (Boeriu et al. 2013 ). Druhým problémom je, že zvieracia HA môže byť stále viazaná na bunkové proteíny vrátane hyaluronidázy, HA-špecifického väzbového proteínu (Fraser et al. 1997 ). Tieto kontaminujúce proteíny sú nežiaduce, pretože môže existovať šanca, že sa im podarí vyvolať imunitnú reakciu. Okrem toho existuje potenciálne riziko kontaminácie nukleovými kyselinami, priónmi (hovädzí dobytok) a vírusmi (vtáky), ktoré by mohli viesť k prenosu infekčných chorôb (Shiedlin et al. 2004 ). Nakoniec, extrakcia HA zo živočíšnych tkanív je nákladná, pretože trvá dosť času na dokončenie, je náročné na pracovnú silu a vyžaduje veľké zariadenia, ktoré môžu vyhovovať procesom od odberu tkaniva zo zvieraťa po extrakciu a čistenie HA. V dôsledku týchto technických a bezpečnostných problémov sa biotechnologická výroba HA považuje za výhodný spôsob výroby HA.
Bakteriálne expresné systémy v Streptococci
Operón （HA syntázy first bol prvýkrát objavený na začiatku 90. rokov, keď bol gén kódujúci enzým zodpovedný za syntézu HA, označený ako syntáza HA alebo HAS, identifikovaný zo skupiny Streptococcus (S. pyogenes) (DeAngelis et al. 1993 ). Tento gén je súčasťou operónu obsahujúceho gén hasA, ktorý kóduje HA syntázu, gén hasB, ktorý kóduje UDP-glukózdehydrogenázu, a gén hasC, ktorý kóduje UDP-glukózovú pyrofosforylázu (Crater et al. 1995 ; Dougherty a van de Rijn 1993 ). Operón v iných streptokokoch, ako je napríklad S. zooepidemicus, obsahuje dva ďalšie gény hasD a hasE, ktoré kódujú bi-funkčný enzým (acetyltransferázu a pyrofosforylázu) a fosfoglukozizomerázu, čo umožňuje, aby sa HA syntetizovala ďalšou metabolickou cestou. Predpokladá sa, že pridanie týchto dvoch génov do hasoperonu bolo uľahčené duplikáciou intragenómového génu spolu s častou homológnou rekombináciou (Blank et al. 2008 ).
A teraz je to hlavná výrobná metóda HA, ktorá má výhody nízkej ceny, vysokého výťažku a bez živočíšneho pôvodu.
Lekársky gél na báze hyaluronátu sodného vyrábaný firmou Singclean sú medicínske polymérne materiály bez živočíšneho pôvodu, ktoré sú extrahované a rafinované high-tech bioinžinierstvom z metabolitov streptokokových fermentácií s vysokou viskoelastickosťou, mazivosťou, fyzikálnou zmenou a dobrou biokompatibilitou.
HA trh v zdravotníctve
Základné funkcie HA v ľudskom oku, synoviálnej tekutine kĺbov a epidermálnych vrstvách viedli k značnému záujmu o vývoj nových metód úspešnej syntézy a dodávania HA. Nedávna správa o analýze trhu predpovedala, že v dôsledku starnutia populácie a nárastu osteoartritídy sa odhaduje, že globálny trh s HA visko-suplementáciou u samotných ľudí bude do roku 2017 vyšší ako 2,5 miliardy USD (MRG.Net 2013 ).