pocas personas probablemente son conscientes de que los amebocitos de cangrejos de herradura son indispensables para la medicina moderna. Son la única fuente conocida de Lisato de Amebocitos de Limulus (LAL), un reactivo extraordinariamente sensible a las toxinas liposacáridas producidas por bacterias gramnegativas, que son responsables del 80% de los casos de sepsis potencialmente mortales en humanos.

cada año, alrededor de 11 millones de personas mueren de sepsis en todo el mundo., Desde su aprobación por la FDA en 1977, el ensayo LAL ha sido la prueba estándar para la contaminación de dispositivos médicos por bacterias gramnegativas. Pero cada intento de usar LAL para detectar estas bacterias en la sangre de pacientes humanos ha fracasado hasta ahora, debido a la presencia de sustancias en la sangre que inhiben la prueba. En combinación con las preocupaciones sobre los impactos de la cosecha de cangrejos de herradura para la producción de LAL, la comunidad médica ha tenido dos problemas principales que superar con esta técnica., Pero un nuevo estudio, «Horseshoe Crab Aquaculture as a Sustainable Endotoxin Testing Source», que acaba de publicarse en Frontiers in Marine Science, puede haber encontrado la respuesta, según los científicos.

«la hemolinfa de cangrejo herradura (HSC) es la fuente de lisato de Amebocitos de Limulus (Lal), un componente crítico en las pruebas de esterilidad que garantiza la seguridad de medicamentos y dispositivos médicos para millones de pacientes cada año., Las poblaciones silvestres de HSC han ido disminuyendo como resultado de su uso como cebo para bocinas y anguilas, los cambios ambientales y su captura y sangrado para hemolinfa por parte de la industria biomédica, lo que plantea riesgos significativos para la viabilidad de las especies y la cadena de suministro de materias primas LAL. Diseñamos un hábitat de acuicultura controlado para controlar las HSC y evaluamos los efectos del cautiverio en los marcadores de salud (por ejemplo, densidad de amebocitos, niveles de hemocianina y actividad LAL)., Encontramos que la acuicultura HSC es practicable, con la recolección rutinaria de hemolinfa que resulta en una alta calidad LAL, al tiempo que salvaguarda el bienestar animal con una supervivencia 100% HSC. Además, la recolección de hemolinfa de bajo impacto a través de un catéter permanente reveló una cinética rápida de rebote de amebocitos después de extracciones de hemolinfa consecutivas al 10%. Los suministros sostenibles de LAL también podrían adaptarse para abordar las tendencias desalentadoras en septicemia y resistencia antimicrobiana», escriben los investigadores.,

» LAL es excepcionalmente sensible y específico para bacterias gramnegativas, que representan el 70-80% de los patógenos que típicamente conducen a la sepsis. Sin embargo, los resultados erráticos asociados con sustancias interferentes plagaron los esfuerzos para adaptar LAL para uso clínico en el pasado. Reportamos el desarrollo de un nuevo ensayo basado en LAL que puede detectar bacterias gramnegativas y endotoxinas en sangre humana sin interferencia utilizando Lal derivado de la acuicultura., Sobre la base de esta investigación, la producción sostenible de LAL de la acuicultura podría satisfacer las necesidades de la industria con una fracción de la captura actual de un año a través de la cosecha durante todo el año de una cohorte finita de HSCs y ampliar los suministros de materias primas para posibles aplicaciones clínicas futuras.»

» queríamos encontrar una manera de mantener sanos a los cangrejos herradura en el laboratorio, de tal manera que pudiéramos obtener regularmente y de manera confiable LAL de ellos para pruebas médicas, salvaguardando al mismo tiempo su bienestar tanto como sea posible., Ahora que hemos logrado esto, ya no será necesario extraerlos del océano», dice Lee Robertson, director de comunicación científica y operaciones de Kepley BioSystems. Este equipo trabajó en colaboración con investigadores de la Escuela conjunta de Nanociencia y nanoingeniería en Greensboro, NC.,

«también mostramos que el LAL de cangrejos de herradura sanos y bien alimentados en la acuicultura es de mayor calidad, lo que por primera vez hace posible realizar ensayos de LAL rápidos, asequibles y precisos en sangre humana especialmente tratada», enfatiza Robertson, y agrega que estos son resultados bienvenidos para pacientes humanos en riesgo de sepsis potencialmente mortal, y también para cangrejos de herradura, ya que las prácticas actuales de recolección.,

cada año, hasta 600,000 individuos del cangrejo de herradura del Atlántico Limulus polyphemus son cosechados solo en los Estados Unidos para su transporte al laboratorio, sangrando para extraer amebocitos para la producción de LAL, y posterior regreso al océano. A menos que mueran por el procedimiento, que tiene una tasa de mortalidad estimada del 30%. L. polyphemus se cosecha típicamente durante la temporada de desove (mayo-junio), cuando son extra vulnerables debido al estrés del apareamiento y la reproducción., Estas prácticas ejercen una presión considerable sobre las poblaciones silvestres, ya clasificadas como especies vulnerables en riesgo de fragmentación del hábitat, calentamiento global y recolección como materia prima para anguilas y nudillos.

pero según el nuevo método descrito aquí, los amebocitos pueden extraerse hasta 24 veces al año de L. polyphemus mantenido a largo plazo en acuicultura, eliminando la necesidad de cosecharlos del Océano. Los autores calculan que una sola cohorte de 45.000 L., polyphemus en acuicultura produciría suficiente LAL para todas las necesidades actuales, e incluso permitiría su uso en nuevas aplicaciones clínicas, en particular para pruebas rápidas de esterilidad en sangre humana.

para lograr este nuevo método, el equipo desarrolló un sistema de recirculación acuícola para albergar a L. Polyphemus. Para permitir la extracción regular de los amebocitos, se inmovilizaron suavemente (mientras bañaban sus branquias en agua salada), mientras que se implantó un catéter intravascular tapado a través de las membranas pericárdicas en condiciones estériles., Se hizo todo lo posible para salvaguardar su bienestar: todo el procedimiento tuvo una tasa de mortalidad cero, y los animales mostraron toda la gama de comportamientos naturales en la acuicultura mientras mantenían su peso corporal. Los controles corporales regulares y el análisis bioquímico y de la composición celular de su sangre demostraron además que permanecieron sanos durante todo el proceso.

«Este estudio ofreció una tremenda oportunidad para mejorar las condiciones de una especie animal amenazada que está intrínsecamente vinculada con la salud humana», dice Rachel Tinker-Kulberg, PhD, autora principal del estudio., «Con una dieta cuidadosamente desarrollada y un monitoreo riguroso, nos entusiasmó ver que los parámetros de salud y la calidad de la sangre respondían positivamente. Tenemos una ventaja significativa sobre los métodos actuales de recolección de LAL en que nuestro Lal derivado de la acuicultura tiene menos variabilidad de lote a lote y es un enfoque más sostenible que producirá un producto más confiable y de mayor calidad. Los cangrejos herradura siguen siendo vivos y activos en su nuevo entorno e incluso ponen huevos.»

Tests showed that Lal produced from L., polyphemus en acuicultura tiende a tener una actividad más alta que Lal liofilizado y preservado de kits comerciales. Esto sugiere que este LAL fresco tiene una mayor concentración de factores de coagulación necesarios para la defensa contra las bacterias causantes de enfermedades, presumiblemente porque los animales en la acuicultura están mejor alimentados y más sanos.

los resultados muestran que los LAL derivados de la acuicultura pueden utilizarse para detectar endotoxinas en sangre humana., El nuevo análisis de sangre (descrito con mayor detalle en un próximo estudio de los mismos autores) fue suficientemente sensible para detectar toxinas en el rango clínicamente relevante de 1-500,000 unidades formadoras de colonias (UFC) por ml de sangre.

» LAL nunca antes se ha utilizado para el diagnóstico de pacientes debido a la reactividad cruzada y los inhibidores en la sangre humana., Usando Lal potente y de alta calidad de la acuicultura, ahora hemos desarrollado un método que hace que las muestras de sangre sean compatibles con el ensayo LAL, lo que permite que por primera vez se use en la detección temprana y potencialmente vital de bacterias y hongos en la sangre», dice Anthony Dellinger, PhD, presidente de Kepley BioSystems.

«Las enfermedades infecciosas están en nuestros titulares diarios y las infecciones bacterianas transmitidas por la sangre que conducen a la sepsis son la causa número uno de muertes prematuras en todo el mundo. La humanidad ha entrado ahora en una era de contagio patógeno que exige avances diagnósticos y terapéuticos notables., Nuestro método de acuicultura no solo ahorra poblaciones en riesgo de cangrejos de herradura: también produce LAL que finalmente se puede usar en un ensayo rápido, asequible y ultra sensible para las primeras etapas de la sepsis, cuando el tiempo es esencial para salvar las vidas de los pacientes.»