Bron:
Biotechnologische productie van hyaluronzuur: een mini-review door Jun Hui Sze, Jeremy C. Brownlie en Christopher A. Love
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
Hyaluronzuur (HA) is een polysaccharide dat wordt aangetroffen in de extracellulaire matrix van gewervelde epitheliale, neurale en verbindende weefsels. Vanwege de hoge vochtretentie, biocompatibiliteit en visco-elasticiteit van dit polymeer, is HA een belangrijk onderdeel geworden van belangrijke farmaceutische, biomedische en cosmetische producten met een hoge commerciële waarde wereldwijd. HA met een hoog molecuulgewicht (groter dan 10 kDa) is bijvoorbeeld wenselijk voor producten die worden gebruikt in oftalmologie, orthopedie, cosmetica en weefselmanipulatie (Allison en Grande-Allen 2006 ; Fagien en Cassuto 2012 ; Kogan et al. 2007 ) terwijl HA met laag moleculair gewicht (ongeveer 5 kDa en lager) zijn nuttig voor het produceren van stoffen die angiogenese bevorderen, tumorprogressie remmen of expressie van pro-inflammatoire mediatoren induceren (Jagannath en Ramachandran 2010 ; Tammi et al. 2008 ).
Momenteel zijn er twee productieprocessen toegepast om HA-polymeer te verkrijgen in commerciële hoeveelheden: extractie uit dierlijke weefsels, of meer recent hoewel de toepassing van bacteriële expressiesystemen in Streptococcus
Extractie van dierlijke weefsels
Sinds het begin van de jaren 1930, toen HA voor het eerst werd geïsoleerd uit de glasachtige humor van runderen (Meyer en Palmer 1934 ), werd extractie van HA op grote schaal uitgevoerd met behulp van andere dierlijke weefsels waaronder humane navelstreng, hanenkam en rundergewrichtsvloeistof. HA afgeleid van dierlijke weefsels heeft van nature een hoog molecuulgewicht
Nadelen van van dieren afgeleid HA
Ten eerste hebben de extractieprocessen altijd technische beperkingen vanwege de moeilijke extractieomstandigheden die gepaard gaan met malen, zuurbehandeling en herhaalde extractie met organische oplosmiddelen. Deze ongecontroleerde degradatietechniek beïnvloedt niet alleen de opbrengst, maar ook de polydispersiteit (bereik van grootten) van HA (Boeriu et al. 2013 ). Een tweede probleem is dat HA van dieren nog steeds gebonden kan zijn aan cellulaire eiwitten waaronder hyaluronidase, een HA-specifiek bindend eiwit (Fraser et al. 1997 ). Deze verontreinigende eiwitten zijn ongewenst omdat er een kans bestaat dat deze een immuunreactie zullen uitlokken. Bovendien bestaat er een potentieel risico op besmetting met nucleïnezuren, prionen (runderen) en virussen (aviaire) die zouden kunnen leiden tot de overdracht van besmettelijke ziekten (Shiedlin et al. 2004 ). Ten slotte is het extraheren van HA uit dierweefsels kostbaar omdat het veel tijd kost om te voltooien, arbeidsintensief is en grote faciliteiten vereist die processen kunnen omvatten die betrokken zijn bij het verzamelen van weefsel van het dier tot extractie en zuivering van HA. Als een gevolg van deze technische en veiligheidsproblemen, wordt biotechnologische productie van HA gezien als een geprefereerde methode voor het produceren van HA.
Bacteriële expressiesystemen in streptokokken
Het heeft (HA-synthase) -operon werd voor het eerst ontdekt in het begin van de jaren negentig, toen een gen dat codeert voor het enzym dat verantwoordelijk is voor HA-synthese, aangeduid als HA-synthase of HAS, werd geïdentificeerd uit Groep A Streptococcus (S. pyogenes) (DeAngelis et al. 1993 ). Dit gen maakt deel uit van een operon dat het hasA-gen bevat dat codeert voor HA-synthase, het hasB-gen dat codeert voor UDP-glucosedehydrogenase en het hasC-gen dat codeert voor UDP-glucosepyrofosforylase (Crater et al. 1995 ; Dougherty en van de Rijn 1993 ). Het heeft een operon in andere streptokokken, zoals S. zooepidemicus, bevat twee extra genen, hasD en hasE die respectievelijk coderen voor een bi-functioneel enzym (acetyltransferase en pyrofosforylase) en fosfogluco-isomerase, waardoor HA kan worden gesynthetiseerd door een extra metabolische route. De toevoeging van deze twee genen aan de hasoperon wordt verondersteld te zijn gefaciliteerd door intragenomische genduplicatie samen met frequente homologe recombinatie (Blank et al. 2008 ).
En het is nu de belangrijkste productiemethode van HA, met voordelen van lage kosten, hoge opbrengst en dier-oorsprong vrij.
Medical Sodium Hyaluronate Gel geproduceerd door Singclean zijn dierlijke oorsprongvrije medische polymeermaterialen gewonnen en verfijnd door hightech bio-engineering van streptokokken fermentatie metabolieten met hoge visco-elasticiteit, smerend vermogen, fysische alterability en goede biocompatibiliteit.
HA-markt in de gezondheidszorg
HA's essentiële functies in het menselijk oog, synoviale vloeistof van gewrichten en in de epidermale lagen, heeft geleid tot een aanzienlijke interesse in het ontwikkelen van nieuwe methoden om HA met succes te synthetiseren en af te leveren. Een recent marktanalyserapport voorspelde dat als gevolg van een verouderende bevolking en een toename van osteoartritis de wereldwijde markt voor HA-visco-suppletie bij mensen alleen al naar schatting meer dan $ 2,5 miljard bedroeg in 2017 (MRG.Net 2013 ).
