Pfeilschwanzkrebsblut ist für die Prüfung intravenöser Medikamente von entscheidender Bedeutung, aber neue synthetische Alternativen könnten dazu führen, dass die Pharmaindustrie diese einzigartige Spezies nicht ausbluten lässt

Wenn Sie jemals einen Impfstoff erhalten oder ein intravenöses Medikament erhalten haben und nicht an einem möglicherweise lebensbedrohlichen Fieber erkrankt sind, können Sie sich bei einem Pfeilschwanzkrebs bedanken (Limulus polyphemus).

Wie können Tiere das sein? oft als lebende Fossilien bezeichnet, weil sie sich über Jahrmillionen kaum verändert haben, in der modernen Medizin so wichtig sein?Aus dem Blut von Pfeilschwanzkrebsen wird eine Substanz namens Limulus-Amöbozyten-Lysat (LAL) hergestellt, die von Wissenschaftlern zum Testen verwendet wird giftige Substanzen, sogenannte Endotoxine bei intravenös verabreichten Medikamenten.

Diese von Bakterien produzierten Giftstoffe sind in der Umwelt allgegenwärtig und können nicht einfach durch Sterilisation entfernt werden.Sie können eine Reaktion hervorrufen, die historisch als „Injektionsfieber.“ Eine starke Konzentration kann zu Schock und sogar zum Tod führen.

Die Identifizierung von LAL als hochempfindlichem Detektor für Endotoxine war ein Durchbruch in der medizinischen Sicherheit des 20. Jahrhunderts.Jetzt werfen Kritiker jedoch Fragen zu den Umweltauswirkungen und zum Verfahren zur Prüfung und Zulassung synthetischer Alternativen zu Pfeilschwanzkrebsblut auf.

Wir studieren Wissenschaft, Technologie Und öffentliche Ordnung, und kürzlich veröffentlicht a weißes Papier Untersuchung sozialer, politischer und wirtschaftlicher Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung von Pfeilschwanzkrebsen zur Herstellung von LAL.Wir betrachten dieses Problem als Testfall für komplizierte Probleme, die mehrere Behörden betreffen und Aufmerksamkeit sowohl für die Natur als auch für die menschliche Gesundheit erfordern.

Eine Lösung für den Ozean

Ärzte begannen, Patienten verschiedene Lösungen zu injizieren Mitte des 19. Jahrhunderts, aber erst in den 1920er Jahren wurde er Biochemiker Florence Seibert entdeckte, dass fieberhafte Reaktionen auf kontaminiertes Wasser in diesen Lösungen zurückzuführen waren.Sie entwickelte eine Methode zum Nachweis und zur Entfernung der Substanzen, die diese Reaktion verursachten, und sie wurde in den 1940er Jahren zum medizinischen Standard.

Bekannt als die Pyrogentest am Kaninchen, erforderte es, dass Wissenschaftler Kaninchen intravenöse Medikamente injizierten und die Tiere dann überwachten.Ein fieberndes Kaninchen bedeutete, dass eine Charge Medikamente kontaminiert war.

Die LAL-Methode wurde zufällig entdeckt.Arbeit mit Pfeilschwanzkrebsen am Meeresbiologisches Labor in Woods Hole, Massachusetts, in den 1950er und 1960er Jahren, Pathobiologe Frederik Bang und medizinischer Forscher Jack Levin bemerkte, dass die Tiere blaues Blut auf seltsame Weise geronnen.Durch eine Reihe von Experimenten isolierten sie Endotoxin als Gerinnungsmittel und entwickelten eine Methode zur Extraktion von LAL aus dem Blut.Diese Verbindung würde in Gegenwart von fiebererzeugenden Toxinen fast augenblicklich gelieren oder gerinnen.

Akademische Forscher, biomedizinische Unternehmen und die USADie Food and Drug Administration verfeinerte die LAL-Produktion und vergleicht sie mit dem Kaninchentest.In den 1990er Jahren war LAL das Von der FDA zugelassene Methode zum Testen von Arzneimitteln auf Endotoxin und ersetzt weitgehend Kaninchen.

Für die Produktion von LAL müssen Pfeilschwanzkrebse aus Ozeanen und Stränden geerntet werden. bis zu 30 % ihres Blutes ablassen in einem Labor und die Rückführung der lebenden Krabben ins Meer.Es gibt Streit darüber Wie viele Krebse sterben dabei? – Schätzungen reichen von wenigen Prozent bis zu 30 % oder mehr – und über mögliche schädliche Auswirkungen auf Überlebende.

Heute gibt es fünf von der FDA zugelassene Medikamente LAL-Produzenten entlang der USAOstküste.Die Menge an LAL, die sie produzieren, und ihr Verkaufswert sind urheberrechtlich geschützt.

Köder versus Biotechnologie

Mit der Ausweitung der biomedizinischen LAL-Produktion in den 1990er-Jahren nahm auch der Fang von Pfeilschwanzkrebsen zu, die als Köder für andere Arten verwendet wurden, insbesondere für Aale und Wellhornschnecken für ausländische Fischmärkte.In den letzten 25 Jahren wurden für diese Zwecke jedes Jahr Hunderttausende – in den Anfangsjahren sogar Millionen – Pfeilschwanzkrebse geerntet.Zusammengenommen töten die beiden Fischereien über eine halbe Million Pfeilschwanzkrebse jedes Jahr.

Es gibt keine vereinbarte Schätzung der Gesamtbevölkerung Limulus, aber das aktuellste Bundesbewertung der Pfeilschwanzkrebsfischerei stellte fest, dass die Bevölkerung weder stark wuchs noch zurückging.

Naturschützer sind nicht nur wegen der Krabben besorgt.Millionen Watvögel wandern entlang der Atlantikküste, und viele halten im Frühling an, wenn Pfeilschwanzkrebse an den Stränden des Mittelatlantiks laichen, um sich von den Eiern der Krabben zu ernähren.Besonders für rote Knoten – eine Art, die bis zu 9.000 Meilen zwischen der Spitze Südamerikas und der kanadischen Arktis wandern kann – das Fressen von Pfeilschwanzkrebs-Eiern sorgt für einen entscheidenden Energieschub auf ihrer anstrengenden Reise.

Rote Knoten waren als bedroht eingestuft im Rahmen des Endangered Species Act im Jahr 2015, hauptsächlich weil der Pfeilschwanzkrebsfang diese wichtige Nahrungsquelle bedrohte.Da die biomedizinischen Krabbenernten gleich oder gleich waren übertreffen die Köderernten, begannen Naturschutzgruppen die LAL-Industrie aufzufordern, neue Quellen zu finden.

Biomedizinische Alternativen

Viele wichtige Medikamente werden aus lebenden Organismen gewonnen.Penicillin, das erste wichtige Antibiotikum, war ursprünglich aus Formen hergestellt.Andere derzeit verwendete Arzneimittel stammen aus Quellen wie z Kühe, Schweine, Hühner und Fische.Der Ozean ist ein vielversprechende Quelle für solche Produkte.

Wenn möglich, synthetisieren Sie diese Substanzen im Labor – insbesondere weit verbreitete Medikamente wie z Insulin – bietet viele Vorteile.Dies ist in der Regel kostengünstiger und effizienter und vermeidet die Gefährdung und Bekämpfung von Arten Bedenken, die einige Patienten haben über die Verwendung tierischer Medizinprodukte.

In den 1990er Jahren arbeiteten Forscher an der National University of Singapore erfunden und patentiert das erste Verfahren zur Herstellung einer synthetischen, Endotoxin-nachweisenden Verbindung unter Verwendung von Pfeilschwanzkrebs-DNA und rekombinante DNA-Technologie.Das Ergebnis, rekombinanter Faktor C (rFC) genannt, ahmte den ersten Schritt in der dreiteiligen Kaskadenreaktion nach, die auftritt, wenn LAL Endotoxin ausgesetzt wird.

Später mehrere biomedizinische Firmen produzierten ihre eigenen Versionen von rFC und Verbindungen namens rekombinante Kaskadenreagenzien (rCRs), die die gesamte LAL-Reaktion ohne Verwendung von Pfeilschwanzkrebsblut reproduzieren.Dennoch bleibt LAL bis heute die dominierende Technologie zum Nachweis von Endotoxinen in der Medizin.

Der Hauptgrund ist, dass die UNS.Pharmakopöe, eine Quasi-Regulierungsorganisation, die Sicherheitsstandards für Medizinprodukte festlegt, betrachtet rFC und rCR als „alternative“ Methoden zum Nachweis von Endotoxinen und erfordert daher eine fallweise Validierung für ihre Verwendung – ein potenziell langwieriger und teurer Prozess.Die FDA ordnet sich im Allgemeinen den USA zu.Pharmakopöe.

Einige große Pharmaunternehmen mit großen finanziellen Mitteln haben sich dazu verpflichtet Wechsel von LAL zu rFC.Doch die meisten Arzneimittelhersteller bleiben bei der bewährten Methode.

Naturschutzgruppen wollen die USAArzneibuch zu rFC vollständig zertifizieren für den Einsatz in der Industrie ohne zusätzliche Tests oder Validierung.Ihrer Ansicht nach verzögern LAL-Hersteller die Zulassung von rFC und rCR, um ihre Produkte zu schützen Markt für Endotoxin-Nachweis.Die USAArzneibuch- und LAL-Hersteller kontern, dass sie die gebotene Sorgfalt walten lassen die öffentliche Gesundheit schützen.

Veränderung steht bevor

Möglicherweise kommt eine Veränderung.Alle großen LAL-Hersteller verfügen inzwischen über ihre eigenen rekombinanten Produkte – eine stillschweigende Anerkennung der Tatsache, dass sich Märkte und Vorschriften in diese Richtung entwickeln Limulus-kostenlose Möglichkeiten, auf Endotoxine zu testen.

Die Aufsichtsbehörden für die Fischerei im Atlantik erwägen derzeit Neue Erntegrenzen für Pfeilschwanzkrebse, und die USAPharmakopöe ist Wiegeanleitung zu rekombinanten Alternativen zu LAL.Öffentliche Kommentare werden im Winter 2024 eingeholt, gefolgt von US-amerikanischen Kommentaren.Pharmakopöe und FDA-Überprüfung.

Auch wenn rFC und rCR nicht sofort die Genehmigung erhalten, glauben wir, dass die Erhebung vollständigerer Daten über Pfeilschwanzkrebspopulationen und die Forderung nach mehr Transparenz seitens der LAL-Industrie erforderlich sein werden wie es mit den Krabben umgeht würde einen Fortschritt bedeuten.Dies gilt auch für medizinische Unternehmen, die rekombinante Produkte für Tests während des Herstellungsprozesses verwenden und LAL ausschließlich für die Endprodukttests einsparen.

Es ist nie einfach, Richtlinien zu komplexen wissenschaftlichen Themen über verschiedene Behörden hinweg zu formulieren.Doch unserer Ansicht nach könnten schrittweise Maßnahmen, die sowohl die menschliche Gesundheit als auch die Umwelt schützen, wichtige Fortschritte sein.