Font:
Producció biotecnològica de l'àcid hialurònic: una mini revisió de Jun Hui Sze, Jeremy C. Brownlie i Christopher A. Love
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
L'àcid hialurònic (HA) és un polisacàrid que es troba a la matriu extracel·lular dels teixits epitelials, neuronals i connectius dels vertebrats. A causa de les elevades propietats de retenció d'humitat, biocompatibilitat i viscoelasticitat d'aquest polímer, HA s'ha convertit en un component important dels principals productes farmacèutics, biomèdics i cosmètics de gran valor comercial a tot el món. Per exemple, és desitjable la HA amb un alt pes molecular (superior a 10 kDa) per als productes utilitzats en enginyeria oftalmològica, ortopèdica, cosmètica i de teixits (Allison i Grande-Allen 2006 ; Fagien i Cassuto 2012 ; Kogan et al. 2007 ) mentre que HA amb el pes molecular baix (aproximadament 5 kDa i baix) és útil per produir substàncies que promouen l'angiogènesi, inhibeixen la progressió tumoral o indueixen l’expressió de mediadors proinflamatoris (Jagannath i Ramachandran 2010 ; Tammi et al. 2008 ).
Actualment hi ha dos processos de producció emprats per obtenir polímers d’HA en quantitats comercials: l’extracció de teixits animals o, més recentment, l’aplicació de sistemes d’expressió bacteriana a Streptococcus
Extracció de teixits animals
Des de principis de la dècada de 1930, quan el HA va ser aïllat per primera vegada a partir de l’humor vítreu boví (Meyer i Palmer, 1934 ), l’extracció d’HA s’ha dut a terme utilitzant altres teixits animals com el cordó umbilical humà, el pèl del gall i el líquid sinovial boví. Els HA derivats de teixits animals tenen pesos moleculars d’alta naturalitat
Desavantatges de l'HA derivat dels animals
En primer lloc, els processos d’extracció sempre han experimentat limitacions tècniques a causa de les dures condicions d’extracció que comporta la mòlta, el tractament amb àcids i l’extracció repetida amb dissolvents orgànics. Aquesta tècnica de degradació incontrolada afecta enormement no només el rendiment, sinó també la polidispersitat (abast de mides) de HA (Boeriu et al. 2013 ). Un segon problema és que el HA animal encara pot estar lligat a proteïnes cel·lulars incloent hialuronidasa, una proteïna d’unió específica de l’HA (Fraser et al. 1997 ). Aquestes proteïnes contaminants són indesitjables, ja que pot haver-hi una possibilitat que il·lícitin una resposta immune. A més, hi ha un risc potencial de contaminació amb àcids nucleics, prions (bovins) i virus (aviar) que podrien provocar la transmissió de malalties infeccioses (Shiedlin et al., 2004 ). Finalment, l'extracció de HA dels teixits animals és costosa ja que es necessita molt de temps per completar-se, és intensiva en mà d'obra i requereix grans instal·lacions que puguin acomodar processos implicats des de la recollida de teixits des de l'animal fins a l'extracció i la purificació de HA. Com a conseqüència d’aquests problemes tècnics i de seguretat, la producció biotecnològica d’HA es considera un mètode preferit per produir HA.
Sistemes d'expressió bacteriana en estreptococs
L’ operó （HA sintetasa es va descobrir a principis de la dècada de 1990 quan un gen que codifica l’enzim responsable de la síntesi de HA, denotat com HA sintasa o HAS, va ser identificat a partir del estreptococ del grup A (S. pyogenes) (DeAngelis et al. 1993 ). Aquest gen forma part d'un operó que conté el gen hasA que codifica la sintasa de HA, gen hasB que codifica UDP-glucosa deshidrogenasa, i el gen hasC que codifica la pirofosforilasa UDP-glucosa (Crater et al. 1995 ; Dougherty i van de Rijn 1993 ). L'operó té en altres estreptococs, com S. zooepidemicus, conté dos gens addicionals, hasD i hasE que codifiquen un enzim bidimensional (acetiltransferasa i pirofosforilasa) i fosfoglucoisomerasa respectivament, que permet sintetitzar HA per via metabòlica addicional. Es creu que l’addició d’aquests dos gens a l’operoperón ha estat facilitada per la duplicació de gens intragenòmics juntament amb la recombinació homòloga freqüent (Blank et al., 2008 ).
I ara és el principal mètode de producció d’HA, que té avantatges de baix cost, alt rendiment i sense origen animal.
El gèl de Hyaluronat de sodi mèdic produït per Singclean és un material de polímer mèdic gratuït d'origen animal extret i refinat per la bioenginyeria d'alta tecnologia a partir de metabòlits de fermentació estreptocòcica amb alta viscoelasticitat, lubricitat, alteració física i bona biocompatibilitat.
Mercat HA en la indústria sanitària
Les funcions essencials de l'HA en l'ull humà, el líquid sinovial de les articulacions i en les capes epidèrmiques, han donat un gran interès a desenvolupar nous mètodes per sintetitzar i lliurar HA amb èxit. Un recent informe d’anàlisi de mercat va predir que, com a conseqüència d’un envelliment de la població i l’augment de l’osteoartritis, el mercat global de visco-suplementació de HA en humans només es va estimar en més de 2.500 milions de dòlars el 2017 (MRG.Net 2013 ).