ที่มา:
การผลิตเทคโนโลยีชีวภาพของกรดไฮยาลูโรนิก: บทวิจารณ์สั้น ๆ โดย Jun Hui Sze, Jeremy C. Brownlie และ Christopher A. Love
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
กรดไฮยาลูโรนิก (HA) เป็นโพลีแซคคาไรด์ที่พบในเมทริกซ์นอกเซลล์ของเนื้อเยื่อบุผิวกระดูกสันหลัง, ระบบประสาทและเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เนื่องจากความสามารถในการกักเก็บความชื้นความเข้ากันได้ทางชีวภาพและคุณสมบัติความหนืดของพอลิเมอร์เพิ่มขึ้น HA จึงกลายเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของผลิตภัณฑ์เวชภัณฑ์ชีวการแพทย์และเครื่องสำอางที่มีมูลค่าการค้าสูงทั่วโลก ตัวอย่างเช่น HA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (มากกว่า 10 kDa) เป็นที่ต้องการสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในจักษุวิทยา, ศัลยกรรมกระดูก, เครื่องสำอางและวิศวกรรมเนื้อเยื่อ (Allison and Grande-Allen 2006 ; Fagien and Cassuto 2012 ; Kogan et al. 2007 ) ในขณะที่ HA ที่มี น้ำหนักโมเลกุลต่ำ (ประมาณ 5 kDa และต่ำกว่า) มีประโยชน์สำหรับการผลิตสารที่ส่งเสริมการสร้างเส้นเลือดใหม่ยับยั้งการลุกลามของเนื้องอกหรือกระตุ้นให้เกิดการแสดงออกของผู้ไกล่เกลี่ยโปร (Jagannath and Ramachandran 2010 ; Tammi et al. 2008 )
ขณะนี้มีสองกระบวนการผลิตที่ใช้ในการรับ HA โพลิเมอร์ในเชิงพาณิชย์: การสกัดจากเนื้อเยื่อสัตว์หรือเมื่อเร็ว ๆ นี้แม้ว่าการประยุกต์ใช้ระบบการแสดงออกของแบคทีเรียใน Streptococcus
สกัดจากเนื้อเยื่อสัตว์
ตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 1930 เมื่อ HA ถูกแยกออกจากอารมณ์ขันน้ำเลี้ยงวัวเป็นครั้งแรก (Meyer and Palmer 1934 ) การสกัด HA ได้ดำเนินการอย่างกว้างขวางโดยใช้เนื้อเยื่อสัตว์อื่น ๆ รวมถึงสายสะดือมนุษย์หวีไก่และของเหลวไขข้อวัว HA ที่ได้จากเนื้อเยื่อสัตว์มีน้ำหนักโมเลกุลสูงตามธรรมชาติ
ข้อเสียของ HA ที่ได้จากสัตว์
ก่อนกระบวนการสกัดมีข้อ จำกัด ทางเทคนิคเสมอเนื่องจากสภาพการสกัดที่รุนแรงซึ่งมาพร้อมกับการบดการรักษาด้วยกรดและการสกัดซ้ำด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ เทคนิคการสลายตัวที่ไม่สามารถควบคุมได้นี้มีผลอย่างมากไม่เพียง แต่ต่อผลผลิต แต่ยังรวมถึง polydispersity (ช่วงขนาด) ของ HA (Boeriu et al. 2013 ) ปัญหาที่สองคือสัตว์ HA อาจยังคงผูกพันกับโปรตีนในเซลล์รวมถึง hyaluronidase ซึ่งเป็นโปรตีนที่จับกับ HA เฉพาะ (Fraser et al. 1997 ) โปรตีนที่ปนเปื้อนเหล่านี้ไม่เป็นที่ต้องการเนื่องจากอาจมีโอกาสที่สิ่งเหล่านี้จะเป็นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ผิดกฎหมาย นอกจากนี้ยังมีความเสี่ยงที่อาจเกิดการปนเปื้อนด้วยกรดนิวคลีอิก, พรีออน (วัว) และไวรัส (นก) ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการแพร่กระจายของโรคติดเชื้อ (Shiedlin et al. 2004 ) ในที่สุดการดึง HA ออกจากเนื้อเยื่อสัตว์นั้นมีค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากต้องใช้เวลานานในการทำให้เสร็จสิ้นซึ่งต้องใช้แรงงานจำนวนมากและต้องการสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ที่สามารถรองรับกระบวนการที่เกี่ยวข้องจากการรวบรวมเนื้อเยื่อจากสัตว์ไปจนถึงการสกัดและการทำให้บริสุทธิ์ อันเป็นผลมาจากปัญหาทางเทคนิคและความปลอดภัยเหล่านี้การผลิตเทคโนโลยีชีวภาพของ HA ถูกมองว่าเป็นวิธีการที่ต้องการในการผลิต HA
ระบบการแสดงออกของแบคทีเรียใน Streptococci
มีการ ค้นพบโอเปอเรเตอร์ HA (HA synthase) เป็นครั้งแรกในต้นปี 1990 เมื่อยีนเข้ารหัสเอ็นไซม์ที่รับผิดชอบในการสังเคราะห์ HA ซึ่งระบุว่า HA synthase หรือ HAS ถูกระบุจากกลุ่ม A Streptococcus (S. pyogenes) (DeAngelis et al. 1993 ) ยีนนี้เป็นส่วนหนึ่งของโอเปอเรเตอร์ที่ประกอบด้วยยีน hasA ที่เข้ารหัส HA synthase, ยีน hasB ที่เข้ารหัส UDP-กลูโคสดีไฮโดรจีเนสและยีน hasC ที่เข้ารหัส UDP น้ำตาลกลูโคส pyrophosphorylase (Crater และคณะ 1995 ) The operon ใน streptococci อื่น ๆ เช่น S. zooepidemicus มียีนเพิ่มเติมสองตัว hasD และ hasE ที่เข้ารหัสเอนไซม์ bi-functional (acetyltransferase และ pyrophosphorylase) และ phosphoglucoisomerase ตามลำดับทำให้ HA สามารถสังเคราะห์โดยวิถีการเผาผลาญเพิ่มเติม การเพิ่มของสองยีนนี้ไปยัง hasoperon ถูกคิดว่าได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการทำซ้ำยีน intragenomic พร้อมกับการรวมตัวกันเหมือนกันบ่อยครั้ง (Blank et al. 2008 )
และตอนนี้มันเป็นวิธีการผลิตที่สำคัญของ HA ซึ่งเป็นเจ้าของข้อดีของต้นทุนต่ำผลตอบแทนสูงและปราศจากสัตว์
Medical Sodium Hyaluronate Gel ที่ผลิตโดย Singclean เป็นวัสดุพอลิเมอร์ทางการแพทย์ที่ปราศจากสัตว์ซึ่งสกัดและผ่านการกลั่นด้วยวิศวกรรมชีวภาพที่มีเทคโนโลยีสูงจากเมตาบอไลต์การหมักสเตรปโตคอกคัสที่มีความหนืดสูงการหล่อลื่นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ
ตลาด HA ในอุตสาหกรรมการดูแลสุขภาพ
หน้าที่สำคัญของ HA ในสายตามนุษย์ของเหลวไขข้อของข้อต่อและในชั้นผิวหนังได้นำไปสู่ความสนใจอย่างมากในการพัฒนาวิธีการใหม่ในการสังเคราะห์และส่งมอบ HA ที่ประสบความสำเร็จ รายงานการวิเคราะห์ตลาดล่าสุดคาดการณ์ว่าเป็นผลมาจากประชากรสูงอายุและการเพิ่มขึ้นของโรคข้อเข่าเสื่อมตลาดโลกสำหรับการเสริม HA visco เสริมในมนุษย์เพียงอย่างเดียวคาดว่าจะมากกว่า $ 2.5 พันล้านโดย 2017 (MRG.Net 2013 )
