W ostatnich badaniach naukowych opublikowanych w renomowanym czasopiśmie, zespół badawczy przedstawił nową metodę wykorzystania hialuronidazy z pijawki (LHyal) jako biokatalizatora do przemysłowej produkcji oligosacharydów kwasu hialuronowego (HA). Hialuronidaza to enzym, który rozkłada kwas hialuronowy, a jego zastosowanie w przemyśle kosmetycznym i farmaceutycznym staje się coraz bardziej popularne. Badanie dostarcza istotnych informacji na temat możliwości wykorzystania LHyal w praktyce klinicznej oraz przemysłowej, co może wpłynąć na obniżenie kosztów produkcji oraz zwiększenie efektywności enzymu.
Wprowadzenie do badań nad hialuronidazą
Kwas hialuronowy (HA) jest polisacharydem o wysokiej masie cząsteczkowej, który odgrywa kluczową rolę w organizmach ssaków, w tym w procesach nawilżania i smarowania tkanek. Hialuronidazy, w tym LHyal, są enzymami, które degradują HA do mniejszych fragmentów, co może mieć zastosowanie w kosmetykach oraz w terapii medycznej. Tradycyjnie LHyal pozyskiwano z głów pijawki, jednak nowoczesne metody rekombinacji białek umożliwiają jego produkcję w drożdżach, co zwiększa dostępność i zmniejsza koszty produkcji.
Metodyka badawcza i zastosowane techniki
W badaniach zastosowano system wyświetlania na powierzchni drożdży (YSD), który umożliwia stabilne i efektywne wykorzystanie LHyal. Zespół badawczy skonstruował różne hybrydy białkowe, które łączyły LHyal z białkami kotwiczącymi, takimi jak Sed1p, co pozwoliło na zwiększenie aktywności enzymu. Po optymalizacji długości i rodzaju łączników pomiędzy LHyal a Sed1p, uzyskano wzrost aktywności enzymatycznej o 50,34% w kulturach flaskowych.
Wyniki badania i ich znaczenie
Wzrost aktywności enzymu w kulturach
W wyniku przeprowadzonych eksperymentów, aktywność LHyal-(GGGS)6-Sed1p wzrosła do 3,58 × 105 U mL−1 w hodowli fed-batch w bioreaktorze o pojemności 5 L. Wyniki analizy właściwości enzymatycznych wykazały, że wyświetlana forma LHyal miała wyższą stabilność termiczną w porównaniu do wolnej hialuronidazy, co czyni ją bardziej odpowiednią do zastosowań przemysłowych.
Efektywność recyklingu enzymu
Jednym z kluczowych osiągnięć badania była możliwość wielokrotnego wykorzystania LHyal. Enzym mógł być łatwo odzyskiwany z roztworów po hydrolizie HA za pomocą niskoszybowej wirowania, a jego aktywność utrzymywała się na poziomie 90% po pięciu cyklach użycia. Tak wysoka efektywność recyklingu nie tylko zmniejsza koszty produkcji, ale także upraszcza proces oczyszczania oligosacharydów HA.
Dyskusja nad wynikami i przyszłe kierunki badań
Badania potwierdziły, że wykorzystanie systemu YSD do wyświetlania LHyal znacznie poprawia efektywność enzymu oraz upraszcza proces produkcji oligosacharydów HA. Zastosowanie hialuronidazy w formie wyświetlanej pozwala na uniknięcie skomplikowanych etapów oczyszczania białek, co jest istotne w kontekście przemysłowym. W przyszłości warto zbadać możliwość dalszej optymalizacji warunków hodowli oraz zastosowanie LHyal w innych dziedzinach, takich jak medycyna regeneracyjna czy terapia komórkowa.
Podsumowanie i wnioski
Podsumowując, badania nad hialuronidazą z pijawki w formie wyświetlanej na powierzchni drożdży przynoszą obiecujące wyniki, które mogą zrewolucjonizować sposób produkcji oligosacharydów HA. Dzięki zwiększonej stabilności enzymu i możliwości jego recyklingu, LHyal staje się atrakcyjnym biokatalizatorem w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym. Dalsze badania mogą przyczynić się do jeszcze większego rozwoju technologii produkcji HA i jej zastosowań w praktyce klinicznej.
Bibliografia
Liao Lizhi, Huang Hao, Wang Yang, Du Guocheng and Kang Zhen. Yeast surface display of leech hyaluronidase for the industrial production of hyaluronic acid oligosaccharides. Engineering Microbiology 2023, 3(4), 397-411. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engmic.2023.100086.
