Få folk trolig er klar over at amebocytes fra horseshoe krabber er uunnværlig for moderne medisin. De er den eneste kjente kilden til Limulus Amebocyte Lysate (LAL), en reagens svært følsomme for liposaccharide giftstoffer produsert av Gram-negative bakterier, som er ansvarlig for 80% av alle tilfeller av livstruende sepsis hos mennesker.

Hvert år, rundt 11 millioner mennesker dør av sepsis over hele verden., Siden sin godkjenning av FDA i 1977, den LAL-analysen har blitt standard test for forurensning av medisinsk utstyr av Gram-negative bakterier. Men ethvert forsøk på å bruke LAL å oppdage slike bakterier i blodet av menneskelig pasienter har mislyktes så langt, på grunn av tilstedeværelsen av stoffer i blodet som hemmer test. Kombinert med spørsmål om konsekvenser av høsting horseshoe krabber for LAL produksjon, det medisinske samfunnet har hatt to store problemer å overvinne med denne teknikken., Men en ny studie, «Horseshoe Krabbe Havbruk som en Bærekraftig Endotoksin Testing Kilde» bare publisert i Frontiers i Marine Science kan ha funnet svaret, ifølge forskere.

«Horseshoe krabbe (HSC) hemolymph er kilden til Limulus amebocyte lysate (LAL), en avgjørende faktor i sterilitet testing som sikrer legemiddel og medisinsk enhet sikkerhet for millioner av pasienter hvert år., Wild HSC bestander har gått ned som en følge av dens bruk som whelk og ål agn, miljømessige endringer, og dens fangst og-blødning for hemolymph av biomedisinsk industri, og dermed utgjøre en betydelig risiko for å arter levedyktighet og LAL råstoff verdikjeden. Vi har laget en kontrollert havbruk habitat til mann HSCs og evaluert effekten av fangenskap på helse-markører (f.eks., amebocyte tetthet, hemocyanin nivåer, og LAL aktivitet)., Vi fant HSC akvakultur skal være praktisk mulig, med rutine hemolymph fangst, noe som resulterer i høy LAL kvalitet, samtidig som vi ivaretar dyrevelferd med 100% HSC overlevelse. Videre, lav-effekt hemolymph høsting via en iboende kateteret avslørt rask amebocyte rebound kinetikk etter påfølgende 10% hemolymph utdrag. Bærekraftig forsyninger av LAL kan også være tilpasset til å håndtere krevende trender i septikemi og antimikrobiell resistens,» skriver etterforskerne.,

«LAL er unikt sensitiv og spesifikk for gram-negative bakterier, noe som utgjør 70-80% av patogener, som vanligvis føre til sepsis. Imidlertid, ujevne resultater forbundet med interfererende substanser plaget arbeidet med å tilpasse LAL for klinisk bruk i det siste. Vi rapporterer utviklingen av en ny LAL-basert analyse som kan oppdage gram-negative bakterier og endotoxins i menneskelig blod uten interferens med akvakultur-avledet LAL., Basert på denne forskningen, bærekraftig LAL produksjon fra akvakultur potensielt kunne tilfredsstille bransjens behov med en brøkdel av ett år er dagens fangst via året rundt fangst fra et bestemt kohort av HSCs og utvide råvarer rekvisita for potensielle fremtidige kliniske applikasjoner.»

«Vi ønsket å finne en måte å holde horseshoe krabber sunt i laboratoriet, på en slik måte at vi kan regelmessig og pålitelig få LAL fra dem for medisinske tester og sikre deres velvære så mye som mulig., Nå som vi har klart dette, kan du hente dem fra havet vil ikke være nødvendig lenger, sier Lee Robertson, styremedlem i vitenskapelig kommunikasjon og operasjoner på Kepley BioSystems. Dette teamet jobbet i samarbeid med forskere fra Joint School of Nanoscience og Nanoengineering i Greensboro, NC.,

«Vi viser også at LAL fra sunt og godt matet horseshoe krabber i akvakultur er av en høyere kvalitet, som for første gang gjør det mulig å gjøre raske og rimelige, og presis LAL-analyser på spesielt behandlet humant blod,» understreker Robertson, og legger til at disse er velkommen resultater for menneskelig pasienter under risiko for livstruende sepsis, og også for hestesko krabber, siden dagens fangst praksis er neppe bærekraftig.,

Hvert år, opp til 600,000 individer av Atlanterhavet horseshoe krabbe Limulus polyphemus er høstet i USA alene for transport til laboratoriet, blødning til å trekke ut amebocytes for LAL produksjon, og senere gå tilbake til havet. Med mindre de dør fra prosedyren, som har en anslått dødelighet på 30%. L. polyphemus er vanligvis høstet under gytesesongen (Mai–juni), når de er ekstra sårbare på grunn av stress parring og reproduksjon., Disse rutinene legger betydelig press på ville bestander, som allerede er klassifisert som sårbare arter i fare fra habitat fragmentering, global oppvarming, og fangst som råstoff for ål og kongesnegl.

Men i henhold til den nye metoden som er beskrevet her, amebocytes kan tas opp til 24 ganger per år fra L. polyphemus holdt langsiktig i akvakultur, avskaffet behovet for å høste dem fra havet. Forfatterne regner med at en enkelt kohort av 45,000 L., polyphemus i akvakultur ville gi nok LAL for alle nåværende behov, og selv tillater slik bruk i nye kliniske anvendelser, spesielt for rask sterilitet tester på menneskelig blod.

for Å oppnå denne nye metoden, teamet utviklet en resirkulering av vann i akvakultur system til huset L. Polyfemos. For å aktivere vanlig utvinning av amebocytes, de var forsiktig immobilisert (under bading gjellene i saltvann), mens en avkortet intravaskulært kateter ble implantert gjennom perikard membraner under sterile forhold., Alle anstrengelser ble gjort for å ivareta deres velvære så mye som mulig: hele prosedyren hadde en null dødelighet, og dyrene vises hele spekteret av naturlig atferd i akvakultur og samtidig opprettholde sin kroppsvekt. Vanlige kroppsvisitasjon og biokjemiske og celle sammensetning analyse av blodet videre viste seg at de holdt seg friske gjennom hele.

«Dette studiet tilbys enorm mulighet til å forbedre forholdene for en truet dyreart som er i bunn og grunn er knyttet til human helse, sier Rachel Tinker-Kulberg, PhD studiet er hovedforfatter., «Med et nøye utviklet kosthold og streng overvåking, vi var glade for å se helse-parametere og blod kvalitet reagerer positivt. Vi har en betydelig fordel i forhold til gjeldende LAL samling metoder i at vår akvakultur-avledet LAL har mindre batch til batch variasjon, og det er en mer bærekraftig tilnærming som vil gi mer pålitelige og bedre kvalitet. The horseshoe krabber fortsette å være livlig og aktiv i sitt nye miljø, og selv lagt egg.»

Tester viste at LAL produsert fra L., polyphemus i oppdrett har en tendens til å ha en høyere aktivitet enn lyofiliserte og bevart LAL fra kommersielle kits. Dette tyder på at denne friske LAL har en større konsentrasjon av koagulasjonsfaktorer nødvendig for forsvar mot sykdom-forårsaker bakterier, antagelig fordi dyr i oppdrett er bedre matet og sunnere.

resultatene viser at LAL stammer fra oppdrett kan brukes til å oppdage endotoxins i menneskelig blod., Den nye blod-analysen (beskrevet i større detalj i en kommende studie av de samme forfatterne) var tilstrekkelig følsom for å oppdage giftstoffer over klinisk relevant utvalg av 1-500,000 Koloni-Forming Enheter (CFU) per ml blod.

«LAL har aldri før blitt brukt for pasientens diagnose på grunn av kryssreaktivitet og hemmere i menneskelig blod., Ved hjelp av høy kvalitet og potent LAL fra akvakultur, har vi nå utviklet en metode som gjør blodprøver kompatibel med LAL-analysen, slik at det for første gang brukes i begynnelsen, potensielt livreddende påvisning av bakterier og sopp i blodet,» sier Anthony Dellinger, PhD, president i Kepley BioSystems.

«Smittsom sykdom er i vårt daglige overskrifter og blod-borne bakterielle infeksjoner som fører til sepsis er nummer én årsak til altfor tidlige dødsfall over hele verden. Menneskeheten har nå inn en æra av patogene smitte som krever diagnostiske og terapeutiske gjennombrudd av notatet., Våre havbruk metoden ikke bare sparer på utsatte bestander av horseshoe krabber: den også gir LAL som kan til slutt bli brukt på en rask, rimelig, og ultra-sensitive-analysen for de tidlige stadier av sepsis, når tiden er essensen for lagring av pasientenes liv.»