ヒアルロニダーゼは、細胞外マトリックスの主要構成成分であるヒアルロン酸を加水分解する酵素群である。これらの酵素は、組織透過性、細胞遊走、ならびに各種の生理学的・病態生理学的プロセスにおいて重要な役割を担う。ヒアルロニダーゼは医療、美容、製薬用途で広く使用されており、その種類、作用機序、最適濃度に関する深い理解が求められる。本稿では、ヒアルロニダーゼの酵素学、分類、作用機序、ならびに各用途における酵素濃度の重要性について概説する。

図1．ヒアルロニダーゼの構造（PDBコード：2PE4）。

ヒアルロニダーゼの分類

• ヒアルロネート4-グリカノヒドロラーゼ（EC 3.2.1.35）：一般に精巣型ヒアルロニダーゼと呼ばれるこれらの酵素は、主として哺乳類の精子、リソソーム、ならびに各種昆虫およびヘビの毒に存在する。ヒアルロン酸のβ-1,4-グリコシド結合を加水分解し、最終産物としてテトラサッカライドを生成する。
• ヒアルロネート3-グリカノヒドロラーゼ（EC 3.2.1.36）：主としてヒルおよび一部の鉤虫で同定されている。ヒアルロン酸のβ-1,3-グリコシド結合を切断して分解し、最終産物としてテトラサッカライドを生成する。
• ヒアルロネートリアーゼ（EC 4.2.2.1）：主として細菌により産生され、β脱離反応機構によりヒアルロン酸を分解して不飽和オリゴ糖を生成する。この酵素活性は、細胞外マトリックスを分解することで宿主組織内での細菌の播種・拡散を促進する。

図2．ヒアルロニダーゼの3つの主要グループ。各グループのEC番号、触媒反応、基質、主生成物および由来を示す。（Bordon et al., 2015）

推奨製品

作用機序

ヒアルロニダーゼはグリコシド結合を切断してヒアルロン酸を分解し、これにより粘度低下および細胞外マトリックスの透過性亢進をもたらす。作用機序は酵素の種類により異なる。

• 加水分解：多くの哺乳類由来ヒアルロニダーゼは、加水分解によりβ-1,4-グリコシド結合を切断し、オリゴ糖を生成する。
• β脱離：細菌由来ヒアルロニダーゼはβ脱離反応によりヒアルロン酸を分解し、不飽和結合を有する二糖を生成する。
• 酸性および中性pHでの活性：哺乳類由来ヒアルロニダーゼは酸性条件（pH 4.5～5.5）で至適活性を示す一方、細菌由来ヒアルロニダーゼは中性～アルカリ性pHで活性を示すことが多い。

図3．ヒアルロン酸の構造とヒアルロニダーゼによる切断。ヒアルロン酸は、D-グルクロン酸とN-アセチル-D-グルコサミンの反復二糖からなる多糖である。ヒアルロニダーゼはそのβ-1,4-グリコシド結合を切断する。（Weber et al., 2019）

ヒアルロニダーゼ濃度の重要性

ヒアルロニダーゼの濃度は、その活性および適用に大きく影響する。適切な酵素濃度は、以下に示すように用途により異なる。

医療用途

• 眼科：眼科手術において、ヒアルロニダーゼは薬剤の拡散を促進する。一般的な濃度範囲は15 IU/mL～150 IU/mLである。Remy et al.（2008）の研究では、ヒアルロニダーゼ投与量は75 IU/mLであった。白内障手術における球後麻酔でメピバカインにヒアルロニダーゼを併用すると、完全な筋弛緩と麻酔完成までの時間短縮が得られ、手技の安全性が向上した。さらにHamada et al.（2004）は、球周囲麻酔において麻酔液にヒアルロニダーゼ（12.5～50.0 IU/mL）を含めない場合、複視の発生頻度が有意に高いことを示した。したがって、ヒアルロニダーゼの添加は白内障手術後の複視を抑制する。
• 皮膚科・美容医療：皮膚充填剤（フィラー）の修正に用いられ、ヒアルロン酸ベースのフィラーを溶解する。推奨濃度は、フィラーの種類および注入量に応じて、処置部位あたり10～150 IUの範囲である。Aslam et al.（2005）は、テノン嚢下麻酔にヒアルロニダーゼ（75 IU/mL）を組み込むことで、眼球および眼瞼（特に上眼瞼挙筋および眼輪筋）の不動化が顕著に改善されることを示した。
• 腫瘍学：ヒアルロニダーゼは腫瘍組織内への薬剤浸透を改善するが、過度な組織分解を回避するため、精密な用量設定が必要である。

製薬・バイオテクノロジー用途

• ドラッグデリバリーシステム：ヒアルロニダーゼは皮下および皮内投与における薬剤拡散を促進する。ドラッグデリバリーにおける最適濃度は、適用目的および製剤設計に依存する。0.3 mg/mLおよび10 mg/mLの濃度が薬物放出および吸収を促進し得ることが報告されている（Soundararajan et al., 2020）。一部の製剤では、5 mLあたり1,500単位のヒアルロニダーゼが用いられている（Murray et al., 2021）。
• 組織工学：足場（スキャフォールド）のリモデリングにはヒアルロン酸の制御分解が不可欠であり、所望の分解速度に応じて酵素濃度を調整する。

研究用途

• In Vitro試験：酵素濃度は実験目的に応じて設定され、細胞・分子研究では一般に10～500 IU/mLの範囲が用いられる。

ヒアルロニダーゼ活性に影響する因子

ヒアルロニダーゼの酵素効率には複数の因子が影響する。

ケーススタディ

ケース1：ヒアルロニダーゼ被覆Molecular Envelope Technologyナノ粒子は皮下投与経路により薬物吸収を増強する；Soundararajan et al., 2020

皮下（SC）化学療法は静脈内投与に対して潜在的な利点を有する一方、薬物溶解性の低さや注入可能容量の制約により適用が制限されることが多い。これらの課題を克服するため、研究者らは薬物封入および吸収を高めるヒアルロニダーゼ被覆ナノ粒子（HYD-NPs）を開発した。Molecular Envelope Technology（MET）を用いて、EGFR、HER2およびHDACを標的とする疎水性抗がん薬CUDC-101の製剤を最適化した。HYD-NPsは高い薬物搭載量を示し、最大90日間の安定性を有し、ラットにおいて非被覆NPと比較して血漿中薬物曝露量を2倍にするなど薬物動態を改善した。マウス異種移植モデルでは、HYD被覆MET-CUDC-101 NPにより生存期間が15日から43日へ有意に延長した。これらの結果は、難溶性化学療法薬の有効なSC送達におけるHYD-NPsの有用性を示唆する。

図4．グラフィカルアブストラクト。（Soundararajan et al., 2020）

ケース2：炎症細胞および可溶性メディエーターの正確な検出には、滑液のヒアルロニダーゼ処理が必要である；Brouwers et al., 2022

滑液（SF）は局所の炎症環境を反映するため、診断および研究目的で広く用いられているが、その高粘度および不均一な組成が解析に影響し得る。本研究では、分注前または分注後にヒアルロニダーゼで試料を処理することにより、解析前にSFを均質化する重要性を検討した。SFは関節炎患者29例から採取し、サイトカイン、免疫グロブリン、脂肪酸およびオキシリピンの濃度をELISA、LuminexおよびLC-MS/MSで測定した。細胞集団は、段階的遠心分離および酵素処理後にフローサイトメトリーで解析した。その結果、均質化によりIgG、17-HDHA、LTB4およびPGE2の測定値のばらつきが低減した一方、サイトカインおよびその他の脂肪酸では差が認められなかった。さらに、均質化を行わない場合、免疫細胞の分離が不完全となり、特にT細胞およびB細胞を中心に、後続解析で最大70%の細胞が失われた。これらの結果は、SF試料の均質化がバイオマーカー測定の一貫性を向上させ、正確な免疫細胞プロファイリングを担保し、臨床および研究環境における誤解を招く結論を防ぐことを示している。

図5．ヒアルロニダーゼ処理によりIgGレベルのばらつきが低下する。A～F：ELISAまたはLuminexで測定したCXCL1、IL-6、IL-8、IL-10、TNFαおよび総IgGレベル。ドットはRA患者、OA患者は四角で示す。各点は1アリコートを表す。平均値±SDを示す。IL-8および総IgGは、CXCL1、IL-6、IL-10およびTNFαとは別の患者8例のセットで解析した。ND：未検出。AD：検出上限超過。G～L：各アリコートセットの変動係数（CV）を示す。各線は1患者を表す。n=6～8例。ドットはRA患者、OA患者は白抜き四角で示す。Wilcoxon符号付順位検定を実施。*P<0.05（Brouwers et al., 2022）

酵素タイプおよび最適濃度を含むヒアルロニダーゼの科学的理解は、医療、製薬および美容用途における有効性を最大化するうえで極めて重要である。Creative Enzymesは、多様な用途ニーズに対応する高品質のヒアルロニダーゼ製品を提供している。ヒアルロニダーゼ製品ラインアップの詳細および貴社ニーズへの適合性については、お問い合わせください。