מיצוי אולטרסוני של קולגן ממדוזות

עובדות שכדאי לדעת

קולגן

קולגן הוא חלבון סיבי בעל מבנה של סליל משולש, והוא החלבון הסיבי הבלתי מסיס העיקרי במטריצה החוץ־תאית וברקמת החיבור. קיימים לפחות 16 סוגי קולגן, אך רובם (כ־90%) משתייכים לסוג I, לסוג II ולסוג III. קולגן הוא החלבון הנפוץ ביותר בגוף האדם, והוא מצוי בעצמות, בשרירים, בעור ובגידים. ביונקים הוא מהווה 25–35% מכלל החלבון בגוף. הרשימה הבאה מציגה דוגמאות לרקמות שבהן סוגי הקולגן הם הנפוצים ביותר: סוג I – עצם, דרמיס, גיד, רצועות, קרנית; סוג II – סחוס, גוף הזגוגית, הגרעין המוכי; סוג III – עור, דופן כלי דם, סיבים רטיקולריים ברוב הרקמות (ריאות, כבד, טחול וכו'); סוג IV – ממברנות בסיס, סוג V – מצוי לעיתים קרובות יחד עם קולגן מסוג I, במיוחד בקרנית. מטבע הדברים, הדבר עודד את הניצול המסחרי של סוגי הקולגן הנפוצים המקובלים (קולגנים I–V), באמצעות בידודם וטיהורם, בעיקר מרקמות של בני אדם, בקר וחזירים, בתהליכי ייצור מקובלים בעלי תפוקה גבוהה, המניבים אצוות קולגן באיכות גבוהה. (Silva et al., Mar. Drugs 2014, 12)
קולגן אנדוגני הוא קולגן טבעי המסונתז בגוף, ואילו קולגן אקסוגני הוא סינתטי ועשוי להגיע ממקור חיצוני כגון תוספי תזונה. קולגן מצוי בגוף, במיוחד בעור, בעצמות וברקמות החיבור. ייצור הקולגן באורגניזם פוחת עם הגיל ועם החשיפה לגורמים כגון עישון וקרינת UV. ברפואה ניתן להשתמש בקולגן בחבישות קולגן לפצעים כדי למשוך תאי עור חדשים אל אזורי הפצעים.
קולגן נמצא בשימוש נרחב בתוספי תזונה ובתכשירים פרמצבטיים משום שהוא יכול להיספג מחדש. משמעות הדבר היא שניתן לפרק אותו, לשנות את צורתו ולהחזירו אל הגוף. ניתן גם לעצב אותו למוצקים דחוסים או לג'לים דמויי סבכה. מגוון תפקידיו הרחב והימצאותו הטבעית בגוף מקנים לו שימושיות קלינית רב־גונית והתאמה למגוון מטרות רפואיות. לשימוש רפואי ניתן להפיק קולגן מבקר, מחזירים, מכבשים ומאורגניזמים ימיים.
קיימות ארבע שיטות עיקריות לבידוד קולגן מבעלי חיים: שיקוע באמצעות מלח, השיטה הבסיסית, השיטה החומצית והשיטה האנזימטית.
השיטה החומצית והשיטה האנזימטית משמשות לרוב בשילוב לייצור קולגן באיכות גבוהה. מכיוון שחלק מהקולגן הוא קולגן מסיס בחומצה (ASC) וחלקים אחרים הם קולגן מסיס בפפסין (PSC), לאחר הטיפול בחומצה מתבצע מיצוי אנזימטי באמצעות פפסין. מיצוי קולגן בחומצה מתבצע באמצעות חומצות אורגניות כגון חומצה כלורואצטית, חומצה ציטרית או חומצה לקטית. כדי לשחרר קולגן מסיס בפפסין (PSC) מהחומר שנותר מתהליך מיצוי הקולגן בחומצה, מטפלים בחומר שלא התמוסס באמצעות האנזים פפסין, כדי לבודד את הקולגן המסיס בפפסין (PSC). מקובל להשתמש ב־PSC בשילוב עם חומצה אצטית בריכוז 0.5M. פפסין הוא אנזים נפוץ, שכן הוא מסוגל לשמר מבנה קולגן באמצעות ביקוע בקצה ה־N של שרשרת החלבון ובפפטיד שאינו סלילי.
קולגן משמש בתוספי תזונה (נוטרצבטיקה), במוצרי קוסמטיקה וברפואה. קולגן שמקורו ביונקים וקולגן ימי (מדגים) זמינים בשוק וניתן לרכוש אותם בכל כמות. קולגן ממדוזות הוא צורה חדשה של קולגן, בעלת תאימות ביולוגית לאדם ושמקורה אינו ביונקים (ללא מחלות). קולגן ממדוזות אינו תואם לסוג קולגן מסוים כלשהו (סוג I–V), אך הוא מפגין את התכונות השונות של סוגי הקולגן I, II ו־V.

גליקופרוטאינים

גליקופרוטאינים מצויים באורגניזמים רבים, מחיידקים ועד בני אדם, וממלאים תפקידים שונים. חלבונים אלה, בעלי שרשראות אוליגוסכרידים קצרות, מעורבים בזיהוי פני התא על ידי הורמונים, נגיפים וחומרים אחרים באירועים תאיים רבים. בנוסף, אנטיגנים שעל פני התא משמשים כהפרשת מוצין של רכיב המטריצה החוץ־תאית, מערכת העיכול ומערכת השתן והמין. כמעט לכל החלבונים הכדוריים בפלזמה, למעט אלבומין, אנזימים מופרשים וחלבונים, יש מבנה של גליקופרוטאין. קרום התא מורכב ממולקולות חלבון, ליפידים ופחמימות. תפקידם של הגליקופרוטאינים בקרום התא, לעומת זאת, משפיע על מספר החלבונים ועל פיזורם. חלבונים אלה מעורבים במעבר מהקרום לחומר. מספרם ופיזורם של הגליקוליפידים והגליקופרוטאינים מקנים לתא ייחודיות.
גליקופרוטאינים אחראים לזיהוי תאים, לחדירות הבררנית של קרום התא ולקליטת הורמונים. בחלק הפחמימתי של הגליקופרוטאינים יש 7 סוגים עיקריים של חד־סוכרים. חד־סוכרים אלה מתחברים ברצפים שונים ובמבני קשרים שונים, וכך נוצרים מבנים רבים של שרשראות פחמימות. גליקופרוטאין עשוי להכיל מבנה יחיד של אוליגוסכריד הקשור בקשר N, או להכיל יותר מסוג אחד של אוליגוסכריד. לאוליגוסכרידים הקשורים בקשר N עשויים להיות מבנים זהים או שונים, והם עשויים גם להימצא באוליגוסכרידים הקשורים בקשר O. מספר שרשראות האוליגוסכרידים משתנה בהתאם לחלבון ולתפקידו.
חומצות סיאליות בגליקופרוטאינים, שהם מרכיב של הגליקוקליקס, ממלאות תפקיד חשוב בזיהוי תאים. אם החומצות הסיאליות נהרסות מסיבה כלשהי, מבנה הגליקוקליקס של הקרום משתבש והתא אינו יכול לבצע את רוב המשימות שצוינו. כמו כן, קיימים כמה גליקופרוטאינים מבניים. אלה הם פיברונקטינים, למינינים ופיברונקטינים עובריים, ולכולם תפקידים שונים בגוף. גם בגליקופרוטאינים אאוקריוטיים מצויים כמה חד־סוכרים, בעיקר מסוג הקסוז ואמינוהקסוז. הם יכולים לסייע בקיפול חלבונים, לשפר את יציבות החלבון, והם מעורבים באיתות תאי.