Nguồn:
Sản xuất công nghệ sinh học của axit hyaluronic: một đánh giá nhỏ của Jun Hui Sze, Jeremy C. Brownlie và Christopher A. Love
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
Hyaluronic acid (HA) là một polysacarit được tìm thấy trong ma trận ngoại bào của các mô biểu mô, thần kinh và mô liên kết của động vật có xương sống. Do tính giữ ẩm cao, tính tương thích sinh học và độ nhớt của polymer này, HA đã trở thành một thành phần quan trọng của các sản phẩm dược phẩm, y sinh và mỹ phẩm chính có giá trị thương mại cao trên toàn thế giới. Ví dụ, HA có trọng lượng phân tử cao (lớn hơn 10 kDa) là mong muốn đối với các sản phẩm được sử dụng trong nhãn khoa, chỉnh hình, mỹ phẩm và kỹ thuật mô (Allison và Grande-Allen 2006 ; Fagien và Cassuto 2012 ; Kogan et al. 2007 ) trong khi HA với trọng lượng phân tử thấp (khoảng 5 kDa trở xuống) rất hữu ích để sản xuất các chất thúc đẩy sự hình thành mạch, ức chế sự tiến triển của khối u hoặc gây ra biểu hiện của các chất trung gian gây viêm (Jagannath và Ramachandran 2010 ; Tammi et al. 2008 ).
Hiện tại có hai quy trình sản xuất được sử dụng để thu được polymer HA với số lượng thương mại: chiết xuất từ mô động vật, hoặc gần đây hơn mặc dù việc áp dụng các hệ thống biểu hiện vi khuẩn trong Streptococcus
Khai thác từ mô động vật
Kể từ đầu những năm 1930 khi HA lần đầu tiên được phân lập từ sự hài hước của thủy tinh thể bò (Meyer và Palmer 1934 ), việc chiết xuất HA đã được thực hiện rộng rãi bằng cách sử dụng các mô động vật khác bao gồm dây rốn của con người, lược của gà trống và dịch khớp. HA có nguồn gốc từ các mô động vật có trọng lượng phân tử cao tự nhiên
Nhược điểm của HA có nguồn gốc động vật
Đầu tiên, các quy trình chiết xuất luôn gặp phải những hạn chế kỹ thuật do điều kiện chiết xuất khắc nghiệt đi kèm với quá trình nghiền, xử lý axit và chiết xuất lặp lại với dung môi hữu cơ. Kỹ thuật suy thoái không được kiểm soát này ảnh hưởng lớn đến không chỉ năng suất mà còn cả tính chất polydispersity (phạm vi kích thước) của HA (Boeriu et al. 2013 ). Một vấn đề thứ hai là HA động vật vẫn có thể liên kết với protein tế bào bao gồm hyaluronidase, một protein liên kết đặc hiệu HA (Fraser et al. 1997 ). Những protein gây ô nhiễm này là không mong muốn vì có thể có khả năng chúng sẽ phản ứng miễn dịch. Hơn nữa, có nguy cơ ô nhiễm axit nucleic, prion (bò) và vi rút (gia cầm) có thể dẫn đến việc truyền bệnh truyền nhiễm (Shiedlin et al. 2004 ). Cuối cùng, trích xuất HA từ mô động vật rất tốn kém vì phải mất nhiều thời gian để hoàn thành, tốn nhiều công sức và đòi hỏi các cơ sở lớn có thể đáp ứng các quá trình liên quan từ thu thập mô từ động vật đến chiết xuất và tinh chế HA. Do hậu quả của các vấn đề kỹ thuật và an toàn này, sản xuất HA công nghệ sinh học được coi là một phương pháp sản xuất HA được ưa thích.
Hệ thống biểu hiện vi khuẩn trong Streptococci
Operon （HA synthase operon được phát hiện lần đầu tiên vào đầu những năm 1990 khi một gen mã hóa enzyme chịu trách nhiệm tổng hợp HA, được ký hiệu là HA synthase hoặc HAS, được xác định từ Streptococcus Nhóm A (S. pyogenes) (DeAngelis et al. 1993 ). Gen này là một phần của operon chứa gen hasA mã hóa HA synthase, gen hasB mã hóa UDP-glucose dehydrogenase và gen hasC mã hóa UDP-glucose pyrophosphorylase (Crater et al. 1995 ; Dougherty và van de Rijn 1993 ). Các operon trong các streptococci khác, chẳng hạn như S. zooepidemiaus, chứa hai gen bổ sung, hasD và hasE mã hóa một enzyme chức năng sinh học (acetyltransferase và pyrophosphorylase) và phosphoglucoisomerase tương ứng, cho phép HA được tổng hợp bằng cách chuyển hóa. Việc bổ sung hai gen này vào hasoperon được cho là đã được tạo điều kiện thuận lợi nhờ sao chép gen nội bào cùng với tái tổ hợp tương đồng thường xuyên (Blank et al. 2008 ).
Và giờ đây là phương pháp sản xuất chính của HA, sở hữu những lợi thế về chi phí thấp, năng suất cao và không có nguồn gốc động vật.
Gel natri Hyaluronate y tế do Singclean sản xuất là vật liệu polymer y tế không có nguồn gốc động vật được chiết xuất và tinh chế bằng kỹ thuật sinh học công nghệ cao từ các chất chuyển hóa lên men streptococcal với độ nhớt cao, bôi trơn, thay đổi vật lý và tương thích sinh học tốt.
Thị trường HA trong ngành chăm sóc sức khỏe
Các chức năng thiết yếu của HA trong mắt người, dịch khớp và các lớp biểu bì, đã dẫn đến mối quan tâm đáng kể trong việc phát triển các phương pháp mới để tổng hợp và cung cấp HA thành công. Một báo cáo phân tích thị trường gần đây đã dự đoán rằng do hậu quả của dân số già và sự gia tăng bệnh viêm xương khớp, thị trường toàn cầu để bổ sung nội tạng HA ở người được ước tính là hơn 2,5 tỷ đô la vào năm 2017 (MRG.Net 2013 ).