Джерело:
Біотехнологічне виробництво гіалуронової кислоти: міні-огляд Джун Хуй Се, Джеремі К. Браунлі та Крістофера А. Лав
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
Гіалуронова кислота (НА) - полісахарид, який знаходиться в позаклітинному матриксі епітеліальних хребців, нервових та сполучних тканинах. Завдяки високому утриманню вологи, біосумісності та в'язкопружності властивостей цього полімеру, HA став важливим компонентом основних фармацевтичних, біомедичних та косметичних продуктів з високою комерційною цінністю у всьому світі. Наприклад, HA з високою молекулярною масою (більше 10 кДа) бажаний для продуктів, що застосовуються в офтальмології, ортопедії, косметиці та тканинній техніці (Allison і Grande-Allen 2006 ; Fagien and Cassuto 2012 ; Kogan et al. 2007 ), тоді як HA з низька молекулярна маса (близько 5 кДа і нижче) корисна для отримання речовин, які сприяють ангіогенезу, гальмують прогресування пухлини або індукують експресію прозапальних медіаторів (Jagannath і Ramachandran 2010 ; Tammi et al. 2008 ).
В даний час для отримання полімеру НА в комерційних кількостях застосовуються два виробничі процеси: витяг з тканин тварин або останнім часом, завдяки застосуванню бактеріальної експресійної системи в стрептококу
Витяг з тканин тварин
Починаючи з початку 1930-х років, коли HA вперше було виділено від гумового склоподібного хутра (Meyer and Palmer 1934 ), екстракція HA широко проводилася за допомогою інших тканин тварин, включаючи пуповину людини, гребінець півня та синовіальну рідину великої рогатої худоби. HA, отримані з тканин тварин, мають природно високу молекулярну масу
Недоліки HA на тваринах
По-перше, процеси екстрагування завжди відчувають технічні обмеження через жорсткі умови екстрагування, що виникають при подрібненні, обробці кислотою та повторній екстракції органічними розчинниками. Ця техніка неконтрольованої деградації сильно впливає не тільки на вихід, але й на полідисперсність (діапазон розмірів) HA (Boeriu et al., 2013 ). Друга проблема полягає в тому, що HA тварин все ще можуть зв'язуватися з клітинними білками, включаючи гіалуронідазу, специфічний для НА-зв'язуючий білок (Fraser et al., 1997 ). Ці забруднюючі білки небажані, оскільки існує ймовірність, що вони будуть незаконними імунною реакцією. Крім того, існує потенційний ризик зараження нуклеїновими кислотами, пріонами (велика рогата худоба) та вірусами (птиці), що може призвести до передачі інфекційної хвороби (Shiedlin et al. 2004 ). Нарешті, витяг НА з тканин тварин дорого коштує, оскільки це займає значний час, є трудомістким і вимагає великих можливостей, здатних розміщувати процеси, пов'язані зі збиранням тканини від тварини до вилучення та очищення НА. Як наслідок цих технічних питань та питань безпеки, біотехнологічне виробництво НА розглядається як кращий метод отримання НА.
Системи експресії бактерій у стрептококів
Оперон, що містить " HA-синтазу", вперше був виявлений на початку 1990-х, коли ген, що кодує фермент, що відповідає за синтез НА, позначається як НА-синтаза або HAS, був ідентифікований із стрептокока групи A (S. pyogenes) (DeAngelis et al., 1993 ). Цей ген є частиною оперона, що містить ген hasA, що кодує HA-синтазу, hasB ген, що кодує UDP-глюкоздегідрогеназу, і ген hasC, що кодує UDP-глюкозу пірофосфорилазу (Crater et al. 1995 ; Dougherty and van de Rijn 1993 ). Оперон в інших стрептококах, таких як S. zooepidemicus, містить два додаткові гени, hasD та hasE, які кодують біфункціональний фермент (ацетилтрансфераза та пірофосфорилаза) та фосфоглюкоізомераза відповідно, що дозволяє синтезувати НА додатковим метаболічним шляхом. Вважається, що додавання цих двох генів до хазоперону сприяло внутрішньогеномічне дублювання генів разом з частою гомологічною рекомбінацією (Blank et al., 2008 ).
І тепер це основний спосіб виробництва HA, що володіє перевагами низької вартості, високого врожаю та відсутності тваринного походження.
Медичний гель-гіалуронат натрію, виготовлений компанією Singclean, являє собою медичні полімерні матеріали без тваринного походження, які витягуються та вдосконалюються високотехнологічною біоінженерією з метаболітів стрептококової ферментації з високою в'язкістю, мастильністю, фізичною змінністю та хорошою біосумісністю.
Ринок НА в галузі охорони здоров'я
Основні функції НА в людському оці, синовіальній рідині суглобів та в епідермальних шарах призвели до значного інтересу до розробки нових методів успішного синтезу та доставки НА. Нещодавній звіт про аналіз ринку передбачав, що внаслідок старіння населення та збільшення остеоартриту глобальний ринок ВІЛ-добавок для людей лише за 2017 рік оцінюється на понад 2,5 мільярда доларів США (MRG.Net 2013 ).