Източник:
Биотехнологично производство на хиалуронова киселина: мини преглед от Jun Hui Sze, Джереми К. Браунли и Кристофър А. Любов
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
Хиалуроновата киселина (НА) е полизахарид, намерен в екстрацелуларния матрикс на епителни, неврални и съединителни тъкани на гръбначни. Поради високата влагозащита, биосъвместимостта и вискоеластичността на този полимер, НА се превърна във важен компонент на основните фармацевтични, биомедицински и козметични продукти с висока търговска стойност в световен мащаб. Например, НА с високо молекулно тегло (по-голямо от 10 kDa) е желателно за продукти, използвани в офталмологията, ортопедията, козметиката и тъканното инженерство (Allison и Grande-Allen 2006 ; Fagien и Cassuto 2012 ; Kogan et al. 2007 ), докато HA с ниско молекулно тегло (около 5 kDa и по-долу) са полезни за продуциране на вещества, които стимулират ангиогенезата, инхибират туморна прогресия или индуцират експресия на про-възпалителни медиатори (Jagannath и Ramachandran 2010 ; Tammi et al. 2008 ).
Понастоящем съществуват два производствени процеса, използвани за получаване на НА полимер в търговски количества: екстракция от животински тъкани, или по-скоро чрез прилагането на бактериални експресионни системи в стрептококи.
Екстракция от животински тъкани
От началото на 30-те години на миналия век, когато HA се изолира за първи път от стъкловидното тяло на говедата (Meyer and Palmer 1934 ), екстракцията на НА е била широко проведена с използване на други животински тъкани, включително човешка пъпна връв, гребен на петел и синовиална течност. HA, получена от животински тъкани, има естествено високо молекулно тегло
Недостатъци на животински произход HA
Първо, процесите на извличане винаги се сблъскват с технически ограничения поради тежките условия на екстракция, които се получават при смилане, киселинна обработка и повторно извличане с органични разтворители. Тази неконтролирана техника на разграждане в голяма степен засяга не само добива, но и полидисперсността (диапазон от размери) на HA (Boeriu et al. 2013 ). Втори проблем е, че животинната НА все още може да бъде свързана с клетъчни протеини, включващи хиалуронидаза, НА-специфичен свързващ протеин (Fraser et al. 1997 ). Тези замърсяващи протеини са нежелани, тъй като може да има вероятност те да доведат до незаконен имунен отговор. Освен това, съществува потенциален риск от заразяване с нуклеинови киселини, приони (говеда) и вируси (птичи), които биха могли да доведат до предаване на инфекциозни заболявания (Shiedlin et al. 2004 ). И накрая, извличането на НА от животинските тъкани е скъпо, тъй като отнема значително време за завършване, е трудоемко и изисква големи съоръжения, които могат да приспособяват процесите, свързани със събиране на тъкан от животното до екстракция и пречистване на НА. Като следствие от тези технически и безопасни проблеми, биотехнологичното производство на НА се разглежда като предпочитан метод за получаване на НА.
Бактериални експресионни системи в стрептококи
ОН-синтетазният оперон е открит за първи път в началото на 1990-те години, когато от групата Streptococcus (S. pyogenes) (DeAngelis et al. 1993 ) е идентифициран ген, кодиращ ензима, отговорен за синтеза на НА, обозначен като HA синтетаза или HAS . Този ген е част от оперон, съдържащ ген hasA, който кодира НА синтаза, имаВ ген, който кодира UDP-глюкозна дехидрогеназа, и гена hasC, който кодира UDP-глюкозна пирофосфорилаза (Crater et al. 1995 ; Dougherty and van de Rijn 1993 ). Оперонът има в други стрептококи, като S. zooepidemicus, съдържа два допълнителни гена, hasD и hasE, които кодират бифункционален ензим (ацетилтрансфераза и пирофосфорилаза) и съответно фосфоглюкоизомераза, позволявайки HA да се синтезира чрез допълнителен метаболитен път. Смята се, че прибавянето на тези два гена към изоперона се улеснява от вътрегеномен генно дублиране заедно с честа хомоложна рекомбинация (Blank et al. 2008 ).
Сега това е основният производствен метод на HA, притежаващ предимства на ниска цена, висок добив и свободен животински произход.
Медицински гел на натриев хиалуронат, произведен от Singclean, са медицински полимерни материали, произведени от животински произход, извлечени и рафинирани от високотехнологичен биоинженер от метаболити на стрептококовата ферментация с висока вискозно-еластичност, смазване, физическа промяна и добра биосъвместимост.
Пазарът на НА в здравната индустрия
Съществените функции на HA в човешкото око, синовиалната течност на ставите и в епидермалните слоеве доведоха до значителен интерес към разработването на нови методи за успешно синтезиране и доставяне на HA. Неотдавнашен доклад за пазарния анализ прогнозира, че вследствие на застаряването на населението и увеличаването на остеоартрита, световният пазар на добавки на вирусна хеморагия само при хора се оценява на над 2,5 млрд. Долара до 2017 г. (MRG.Net 2013 ).
