Sursă:
Producția biotehnologică a acidului hialuronic: un mini-review de Jun Hui Sze, Jeremy C. Brownlie și Christopher A. Love
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
Acidul hialuronic (HA) este o polizaharidă găsită în matricea extracelulară a țesuturilor epiteliale, neurale și conjunctive vertebrate. Datorită proprietăților ridicate de reținere a umidității, biocompatibilității și viscoelasticității acestui polimer, HA a devenit o componentă importantă a marilor produse farmaceutice, biomedicale și cosmetice cu o valoare comercială ridicată la nivel mondial. De exemplu, HA cu greutate moleculară ridicată (mai mare de 10 kDa) este de dorit pentru produsele utilizate în oftalmologia, ortopedica, cosmetica și ingineria țesuturilor (Allison și Grande-Allen 2006 , Fagien și Cassuto 2012 , Kogan et al. (aproximativ 5 kDa și mai jos) sunt utile pentru producerea substanțelor care promovează angiogeneza, inhibă progresia tumorii sau induc expresia mediatorilor pro-inflamatori (Jagannath și Ramachandran 2010 , Tammi și colab., 2008 ).
În prezent există două procedee de producție utilizate pentru obținerea polimerului HA în cantități comerciale: extracția din țesuturile animale sau, mai recent, prin aplicarea sistemelor de expresie bacteriană în Streptococcus
Extracția din țesuturile animale
De la începutul anilor 1930, când HA a fost izolat pentru prima dată de umorul vitros bovin (Meyer și Palmer 1934 ), extracția HA a fost larg realizată folosind alte țesuturi animale, inclusiv cordonul ombilical uman, pieptenele de cocoș și fluidul sinovial bovin. HA derivat din țesuturile animale au greutăți moleculare înalte
Dezavantaje ale HA derivate din animale
În primul rând, procesele de extracție au întotdeauna experiențe de limitări tehnice datorită condițiilor de extracție dure care vin cu măcinare, tratament cu acid și extracție repetată cu solvenți organici. Această tehnică de degradare necontrolată afectează în mare măsură nu numai randamentul, ci și polidispersitatea (gama de mărimi) a HA (Boeriu et al., 2013 ). O a doua problemă este că HA animal poate fi încă legat de proteine celulare, incluzând hialuronidaza, o proteină de legare specifică la HA (Fraser și colab., 1997 ). Aceste proteine contaminante sunt nedorite deoarece poate exista o șansă ca acestea să iligneze un răspuns imun. Mai mult decât atât, există un risc potențial de contaminare cu acizi nucleici, prioni (bovine) și virusi (aviare) care ar putea conduce la transmiterea bolilor infecțioase (Shiedlin et al., 2004 ). În cele din urmă, extragerea HA din țesuturile animale este costisitoare deoarece durează mult timp pentru a fi finalizată, este intensivă și necesită facilități mari care pot găzdui procesele implicate din colectarea țesutului de la animal la extracția și purificarea HA. Ca o consecință a acestor aspecte tehnice și de siguranță, producția biotehnologică a HA este văzută ca o metodă preferată de producere a HA.
Sisteme de expresie bacteriană în streptococi
Operonul (HA sintază) a fost descoperit pentru prima oară la începutul anilor 1990, când o genă care codifică enzima responsabilă pentru sinteza HA, denumită sintază HA sau HAS, a fost identificată din grupa A Streptococcus (S. pyogenes) (DeAngelis și colab., 1993 ). Această gena este parte a unui operon care conține gena hasA care codifică HA sintaza, gena hasB care codifică UDP-glucoză dehidrogenază și gena hasC care codifică UDP-glucoza pirofosforilază (Crater și colab., 1995 , Dougherty și van de Rijn 1993 ). Are operonul în alte streptococi, cum ar fi S. zooepidemicus, care conține două gene suplimentare, hasD și hasE care codifică o enzimă bifuncțională (acetiltransferază și pirofosforilază), respectiv fosfoglucoizomerază, permițând HA să fie sintetizat prin cale metabolică suplimentară. Adăugarea acestor două gene la hasoperon se presupune că a fost facilitată de duplicarea genei intragenomice împreună cu o recombinare omologă frecventă (Blank și colab., 2008 ).
Și acum este principala metodă de producție a HA, care deține avantaje de cost redus, randament ridicat și de origine animală gratuit.
Gelul hialuronat de sodiu medical produs de Singclean este un material polimeric medical fără origine animală, extras și rafinat prin tehnologie biologică de înaltă tehnologie de la metaboliții de fermentație streptococici cu viscoelasticitate ridicată, lubricitate, alterabilitate fizică și bună biocompatibilitate.
Piața HA în domeniul sănătății
Funcțiile esențiale ale HA în ochiul uman, fluidul sinovial al articulațiilor și în straturile epidermice au dus la un interes considerabil în dezvoltarea de metode noi pentru a sintetiza cu succes și pentru a furniza HA. Un raport recent de analiză a pieței a prezis că, ca urmare a îmbătrânirii populației și a creșterii osteoartritei, piața globală a suplimentelor de vâscozitate HA la om numai a fost estimată la mai mult de 2,5 miliarde de dolari până în 2017 (MRG.Net 2013 ).