weinig mensen weten waarschijnlijk dat amebocyten van hoefijzerkrabben onmisbaar zijn voor de moderne geneeskunde. Zij zijn de enige bekende bron van Limulus Amebocyte Lysate (LAL), een reagens buitengewoon gevoelig voor de liposaccharide toxines geproduceerd door gramnegatieve bacteriën, die verantwoordelijk zijn voor 80% van de gevallen van levensbedreigende sepsis bij mensen.elk jaar sterven wereldwijd ongeveer 11 miljoen mensen aan sepsis., Sinds zijn goedkeuring door de FDA in 1977, is de Lal-test de standaardtest voor besmetting van medische hulpmiddelen door gramnegatieve bacteriën geweest. Maar elke poging om LAL te gebruiken om deze bacteriën in het bloed van menselijke patiënten op te sporen is tot nu toe mislukt, vanwege de aanwezigheid van stoffen in het bloed die de test remmen. In combinatie met de bezorgdheid over de gevolgen van het oogsten van hoefijzerkrabben voor de LAL-productie, heeft de medische gemeenschap twee grote problemen moeten overwinnen met deze techniek., Maar een nieuwe studie, “Horseshoe Crab Aquaculture as a Sustainable Endotoxin Testing Source” net gepubliceerd in Frontiers in Marine Science kan het antwoord hebben gevonden, volgens wetenschappers.

“Horseshoe crab (HSC) hemolymph is de bron van Limulus amebocyte lysate (LAL), een kritische component in steriliteitstesten die de veiligheid van geneesmiddelen en medische hulpmiddelen voor miljoenen patiënten per jaar garandeert., Wilde HSC-populaties zijn gedaald als gevolg van het gebruik ervan als wulk-en aal-aas, veranderingen in het milieu, en het vangen en bloeden van hemolymf door de biomedische industrie, waardoor aanzienlijke risico ‘ s voor de levensvatbaarheid van soorten en de toeleveringsketen van LAL-grondstoffen worden gevormd. Wij ontwierpen een gecontroleerde aquacultuurhabitat aan HSCs echtgenoot en evalueerden de gevolgen van gevangenschap op gezondheidsmarkers (b.v., amebocyte dichtheid, hemocyanin niveaus, en Lal activiteit)., We vonden HSC aquacultuur uitvoerbaar, met routinematige hemolymph oogsten resulterend in hoge LAL kwaliteit, terwijl het welzijn van dieren met 100% HSC overleving wordt gewaarborgd. Verder, low-impact hemolymph oogsten via een inwonende katheter onthulde snelle amebocyte rebound kinetiek na opeenvolgende 10% hemolymph extracties. Duurzame levering van LAL kan ook worden aangepast aan ontmoedigende trends in septikemie en antimicrobiële resistentie,” schrijven de onderzoekers.,

” LAL is uniek gevoelig en specifiek voor gramnegatieve bacteriën, die 70-80% van de pathogenen vertegenwoordigen die typisch tot sepsis leiden. Echter, grillige resultaten geassocieerd met storende stoffen geplaagd inspanningen om LAL aan te passen voor klinisch gebruik in het verleden. We melden de ontwikkeling van een nieuwe Lal-gebaseerde assay die gramnegatieve bacteriën en endotoxinen in menselijk bloed kan detecteren zonder interferentie met behulp van aquacultuur-afgeleide LAL., Op basis van dit onderzoek kan duurzame LAL-productie uit aquacultuur mogelijk voldoen aan de behoeften van de industrie met een fractie van de huidige vangst van een jaar door het hele jaar te oogsten uit een eindige cohort van HSC ‘ s en de grondstoffenvoorziening voor potentiële toekomstige klinische toepassingen uitbreiden.”

” We wilden een manier vinden om hoefijzerkrabben gezond te houden in het laboratorium, zodat we regelmatig en betrouwbaar LAL van hen konden verkrijgen voor medische tests, terwijl hun welzijn zoveel mogelijk werd gewaarborgd., Nu we dit voor elkaar hebben gekregen, is het niet meer nodig om ze uit de oceaan te oogsten”, zegt Lee Robertson, director of scientific communication and operations bij Kepley BioSystems. Dit team werkte samen met onderzoekers van de Joint School of Nanoscience and Nanoengineering in Greensboro, NC.,

“We tonen ook aan dat LAL van gezonde en goed gevoede hoefijzerkrabben in de aquacultuur van een hogere kwaliteit is, wat het voor het eerst mogelijk maakt om snelle, betaalbare en nauwkeurige Lal-tests uit te voeren op speciaal behandeld menselijk bloed,” benadrukt Robertson, en voegt eraan toe dat dit welkome resultaten zijn voor menselijke patiënten met een risico op levensbedreigende sepsis, en ook voor hoefijzerkrabben, aangezien de huidige oogstpraktijken nauwelijks duurzaam zijn.,

elk jaar worden tot 600.000 exemplaren van de Atlantische hoefijzerkrab Limulus polyphemus alleen in de VS geoogst voor transport naar het laboratorium, bloedend om amebocyten te extraheren voor LAL-productie, en vervolgens terug te keren naar de oceaan. Tenzij ze sterven door de procedure, die een geschatte sterftecijfer van 30% heeft. L. polyphemus worden meestal geoogst tijdens het paaiseizoen (mei-juni), wanneer ze extra kwetsbaar zijn als gevolg van de stress van paring en voortplanting., Deze praktijken zetten een aanzienlijke druk op wilde populaties, die reeds zijn geclassificeerd als een kwetsbare soort die het risico loopt van habitatfragmentatie, opwarming van de aarde en oogsten als grondstof voor paling en wulken.

maar volgens de hier beschreven nieuwe methode kunnen amebocyten tot 24 keer per jaar worden geëxtraheerd uit L. polyphemus die op lange termijn in de aquacultuur wordt gehouden, waardoor de noodzaak om ze uit de oceaan te oogsten wordt weggenomen. De auteurs berekenen dat één cohort van 45.000 L., polyfemus in de aquacultuur zou voldoende LAL opleveren voor alle huidige behoeften en zou zelfs het gebruik ervan in nieuwe klinische toepassingen mogelijk maken, met name voor snelle steriliteitstests op menselijk bloed.

om deze nieuwe methode te bereiken, ontwikkelde het team een recirculerend aquacultuursysteem om L. Polyphemus te huisvesten. Om regelmatige extractie van amebocyten mogelijk te maken, werden ze voorzichtig geïmmobiliseerd (terwijl hun kieuwen baden in zout water), terwijl een afgedekte intravasculaire katheter werd geïmplanteerd door de pericardiale membranen onder steriele omstandigheden., Er werd alles in het werk gesteld om hun welzijn zoveel mogelijk te waarborgen: de hele procedure had een nulsterfte en de dieren vertoonden het volledige scala aan natuurlijke gedragingen in de aquacultuur met behoud van hun lichaamsgewicht. Regelmatige lichaamscontroles en biochemische en celsamenstellingsanalyse van hun bloed toonden verder aan dat ze gezond bleven.

” Deze studie bood een enorme kans om de omstandigheden van een bedreigde diersoort te verbeteren die intrinsiek verbonden is met de menselijke gezondheid,” zegt Rachel Tinker-Kulberg, PhD, hoofdauteur van de studie., “Met een zorgvuldig ontwikkeld dieet en rigoureuze monitoring, waren we enthousiast om te zien dat de gezondheidsparameters en de bloedkwaliteit positief reageren. We hebben een belangrijk voordeel ten opzichte van de huidige Lal-verzamelmethoden in die zin dat onze aquacultuur-afgeleide LAL minder batch-to-batch variabiliteit heeft en een duurzamere aanpak is die een betrouwbaarder en kwalitatief beter product oplevert. De hoefijzerkrabben blijven levendig en actief in hun nieuwe omgeving en leggen zelfs eieren.”

Tests hebben aangetoond dat Lal geproduceerd uit L., polyfemus in de aquacultuur heeft meestal een hogere activiteit dan gevriesdroogde en geconserveerde LAL uit commerciële kits. Dit suggereert dat deze verse LAL een grotere concentratie van stollingsfactoren heeft die nodig zijn voor de verdediging tegen ziekteverwekkende bacteriën, vermoedelijk omdat dieren in de aquacultuur beter gevoed en gezonder zijn.

uit de resultaten blijkt dat Lal afkomstig van aquacultuur kan worden gebruikt om endotoxinen in menselijk bloed op te sporen., De nieuwe bloedtest (nader beschreven in een komende studie door dezelfde auteurs) was voldoende gevoelig om toxines te detecteren in het klinisch relevante bereik van 1-500.000 kolonievormende eenheden (CFU) per ml bloed.

” LAL is nooit eerder gebruikt voor patiëntendiagnostiek vanwege kruisreactiviteit en remmers in menselijk bloed., Met behulp van hoogwaardige en krachtige Lal uit aquacultuur hebben we nu een methode ontwikkeld die bloedmonsters compatibel maakt met de Lal-assay, waardoor het voor het eerst kan worden gebruikt bij vroege, potentieel levensreddende detectie van bacteriën en schimmels in bloed”, zegt Anthony Dellinger, PhD, president van Kepley BioSystems.

“infectieziekte staat in onze dagelijkse krantenkoppen en door bloed overgedragen bacteriële infecties die leiden tot sepsis is wereldwijd de belangrijkste oorzaak van vroegtijdige sterfgevallen. De mensheid is nu een tijdperk van pathogene besmetting ingegaan dat kenmerkende en therapeutische doorbraken van belang vereist., Onze aquacultuurmethode spaart niet alleen risicopopulaties van hoefijzerkrabben: het levert ook LAL op dat eindelijk kan worden gebruikt in een snelle, betaalbare en ultra-gevoelige analyse voor de vroege stadia van sepsis, wanneer de tijd van essentieel belang is voor het redden van het leven van patiënten.”