Fonte:
Produzione biotecnologica dell'acido ialuronico: una mini recensione di Jun Hui Sze, Jeremy C. Brownlie e Christopher A. Love
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754297/
L'acido ialuronico (HA) è un polisaccaride presente nella matrice extracellulare dei tessuti epiteliali, neurali e connettivi dei vertebrati. A causa dell'elevata ritenzione di umidità, biocompatibilità e proprietà viscoelasticità di questo polimero, l'HA è diventato un componente importante dei principali prodotti farmaceutici, biomedici e cosmetici ad alto valore commerciale in tutto il mondo. Ad esempio, HA con alto peso molecolare (superiore a 10 kDa) è auspicabile per prodotti utilizzati in oftalmologia, ortopedia, cosmetica e ingegneria tissutale (Allison e Grande-Allen 2006 , Fagien e Cassuto 2012 , Kogan et al., 2007 ) mentre HA con il basso peso molecolare (circa 5 kDa e inferiore) è utile per produrre sostanze che favoriscono l'angiogenesi, inibiscono la progressione del tumore o inducono espressione di mediatori pro-infiammatori (Jagannath e Ramachandran 2010 ; Tammi et al., 2008 ).
Attualmente ci sono due processi di produzione impiegati per ottenere il polimero HA in quantità commerciali: estrazione da tessuti animali, o più recentemente attraverso l'applicazione di sistemi di espressione batterica in Streptococco
Estrazione da tessuti animali
Dall'inizio degli anni '30, quando l'HA fu isolata per la prima volta dall'umore vitreo bovino (Meyer e Palmer 1934 ), l'estrazione dell'HA è stata ampiamente effettuata utilizzando altri tessuti animali tra cui il cordone ombelicale umano, il pettine di gallo e il liquido sinoviale bovino. L'HA derivato da tessuti animali ha naturalmente pesi molecolari elevati
Svantaggi dell'HA derivato da animali
In primo luogo, i processi di estrazione hanno sempre incontrato limitazioni tecniche dovute alle condizioni di estrazione difficili che si verificano con la molatura, il trattamento con acido e l'estrazione ripetuta con solventi organici. Questa tecnica di degradazione incontrollata influenza notevolmente non solo la resa ma anche la polidispersione (gamma di dimensioni) di HA (Boeriu et al., 2013 ). Un secondo problema è che l'HA animale può ancora essere legato a proteine cellulari tra cui la ialuronidasi, una proteina legante specifica per l'HA (Fraser et al., 1997 ). Queste proteine contaminanti sono indesiderabili in quanto potrebbe esserci la possibilità che queste violino una risposta immunitaria. Inoltre, esiste un potenziale rischio di contaminazione con acidi nucleici, prioni (bovini) e virus (aviaria) che potrebbero causare la trasmissione di malattie infettive (Shiedlin et al., 2004 ). Infine, l'estrazione di HA dai tessuti animali è costosa in quanto richiede molto tempo per il completamento, è laboriosa e richiede grandi strutture che possono ospitare i processi coinvolti dalla raccolta di tessuto dall'animale all'estrazione e alla purificazione dell'HA. Come conseguenza di questi problemi tecnici e di sicurezza, la produzione biotecnologica di HA è vista come un metodo preferito di produzione di HA.
Sistemi di espressione batterica in streptococchi
L' operone ha (HA sintasi) è stato scoperto per la prima volta all'inizio degli anni '90 quando un gene codificante per l'enzima responsabile della sintesi di HA, sintetizzato come HA sintasi o HAS, è stato identificato dal gruppo A Streptococcus (S. pyogenes) (DeAngelis et al., 1993 ). Questo gene è parte di un operone contenente il gene hasA che codifica HA sintasi, gene hasB che codifica per UDP-glucosio deidrogenasi e il gene hasC che codifica per UDP-glucosio pirofosforilasi (Crater et al., 1995 : Dougherty e van de Rijn 1993 ). L'operone in altri streptococchi, come S. zooepidemicus, contiene due geni addizionali, hasD e hase che codificano rispettivamente un enzima bi-funzionale (acetiltransferasi e pirofosforilasi) e fosfogluconasi, permettendo che l'HA sia sintetizzata per via metabolica aggiuntiva. Si pensa che l'aggiunta di questi due geni all'isoperone sia stata facilitata dalla duplicazione intragenomica del gene insieme alla frequente ricombinazione omologa (Blank et al., 2008 ).
Ed è ora il principale metodo di produzione di HA, che possiede vantaggi di basso costo, alto rendimento e di origine animale libero.
Il gel di sodio ialuronato medico prodotto da Singclean è un polimero medico libero di origine animale estratto e raffinato da bioingegneria high-tech da metaboliti di fermentazione streptococcica ad alta viscoelasticità, lubrificabilità, alterabilità fisica e buona biocompatibilità.
Mercato HA nel settore sanitario
Le funzioni essenziali dell'HA nell'occhio umano, il liquido sinoviale delle articolazioni e negli strati epidermici, hanno portato a un notevole interesse nello sviluppo di nuovi metodi per sintetizzare e rilasciare con successo l'HA. Un recente rapporto di analisi del mercato prevedeva che, come conseguenza dell'invecchiamento della popolazione e dell'aumento dell'osteoartrosi, il mercato globale per la visco-supplementazione di HA nell'uomo da solo fosse stimato a più di $ 2,5 miliardi entro il 2017 (MRG.Net 2013 ).