Hevosenkenkärapuja kutsutaan joskus ”eläviksi fossiileiksi”, koska ne ovat olleet jossain muodossa yli 450 miljoonaa vuotta. on käynyt läpi useita suuria jääkausia, suuri kuolema, Pangean muodostuminen ja sen jälkeinen hajoaminen sekä asteroidi-isku, joka tappoi jälleen dinosaurukset ja suurimman osan elämästä maapallolla. / p>
Luulen kuitenkin, että heidän kummallisimmista kokemuksistaan on täytynyt olla tulossa viime vuosikymmeninä yhtenä pehmeän ruumiin nisäkkäistä, jotka tuli sen jälkeen, kun dinosaurukset alkoivat käyttää käsiään kaatamaan hevosenkengrapuja valtamerestä joukkoon. Nykyaikaiset ihmiset eivät tapa tarkoituksellisesti hevosenkengrapuja – samoin kuin aikaisemmat vuosisatat viljelijät saivat niitä lannoitteena tai kalastajat käyttivät niitä syöttiä. raput puhtaiksi torneista, taita saranoidut verhot ja tarttuvat ruostumattomaan teräkseen neulat pehmeään, heikkoon kohtaan veren ottamiseksi. Hevosenkengrapujen veri on sinistä ja läpinäkymätöntä, kuten maitoon sekoitettu jäätymisenestoaine.
Ja mihin ihmiset tarkalleen tarvitsevat elävän fossiilin verta? Eräänlainen noituus, saatat sanoa, sillä se kirjaimellisesti pitää ihmiset hengissä. Hevosenkenkäveren veri on erittäin herkkä bakteerien myrkkyille. Sillä testataan kontaminaatiota valmistettaessa mitä tahansa ihmiskehoon mahdollisesti menevää ainetta: jokainen laukaus, jokainen tiputus IV ja jokainen implantoitu lääkinnällinen laite.
Nykyaikainen biolääketieteellinen teollisuus on verestä niin riippuvainen, että hevosenkengärapujen katoaminen lamauttaa sen heti. Viime vuosina hevosenkenkärapuja, erityisesti Aasiassa, on kohdeltu useita uhkia: elinympäristön menetys, kun meriseinät korvaavat rantoja, joissa ne kutevat, pilaantuminen, liikakalastus ruokana ja syöttiä varten. Yhdysvalloissa biolääketieteellistä käyttöä varten vuodatetut hevosenkenkäraput palautetaan valtamerelle, mutta arviolta 50 000 kuolee myös prosessin aikana vuodessa.
On kuitenkin toinenkin tapa – tapa modernille lääketieteelle hyödynnetään nykyaikaista tekniikkaa muinaisen eläimen veren sijasta. Synteettinen korvike hevosenkenkäveren verelle on ollut saatavilla 15 vuoden ajan. Tämä on tarina siitä, kuinka tutkijat onnistuivat hiljaa ylittämään miljoonien vuosien evoluution ja miksi muualle maailmaan on kulunut niin kauan kiinni.
Lisää tarinoita
Jeak Ling Ding sanoo olevansa ”aina laboratoriorotta” – eräänlainen biologi, joka pukeutui valkoisiin takkeihin sen sijaan, että se kahluisi mutaan. 1980-luvun puolivälissä hän kuitenkin löysi itsensä kutistuvan mutan läpi etsimään hevosenkengän rapuja. suisto, jossa he asuivat, hän muistelee aliarvioidusti, ei ”ollut ollenkaan kovin makeahajuinen”.
Ding yhdessä aviomiehensä ja tutkimuksen kanssa kumppani Bow Ho, oli tullut hevosenkengärapuihin kiertävästi, ja heidän perimmäisenä tavoitteena oli tehdä eläimistä enää tarpeettomia biolääketieteellisessä tutkimuksessa. Tuolloin hän oli molekyylibiologi Singaporen kansallisessa yliopistossa, ja sairaalan in vitro -viljelyosasto oli tullut Dingiin ja Ho: han ongelmalla: Heidän alkionsa eivät selviäisi tarpeeksi kauan – johtuuko se bakteerikontaminaatiosta ?
Normaali testi tuolloin – ja nyt – on LAL, joka tarkoittaa limulusamebosyyttilysaattia. Limulus viittaa Limulus polyphemusiin, Pohjois-Amerikan Atlantin rannikolla kotoisin olevaan hevosenkengrapuun. Amebosyytti viittaa rapujen veren soluihin. Ja lysaatti on materiaali, joka vapautuu soluista, kun ne on ”hajotettu” tai rikkoutunut. Tämä on hieno herkkä bakteeritoksiinille.
Ensimmäinen henkilö, joka selvitti tämän LAL: sta, oli Frederik Bang. vuotta ennen Dingiä – ja 9000 mailin päässä Cape Codista – hänkin keräsi hevosenkenkärapuja rannalla. (Hyvin ymmärretyistä syistä hevosenkengrapuja löytyy vain Pohjois-Amerikan ja Aasian itärannikolta.) Bang, patologi, oli kiinnostunut olennon alkeellisesta immuunijärjestelmästä. Hän sopi protokollasta, jossa merivedestä bakteereja injektoitiin suoraan hevosenkengrapuihin, jotka aiheuttavat niiden veren paakkuuntumisen ”sitkeisiin massaihin”.
Bang epäili hyytymisen olevan tarkoitusta. Se immobilisoi bakteerit sulkemalla muun hevosenkengurapun rungon hyökkäävältä taudinaiheuttajalta. Kiehtovasti heidän verensä muuttui geeleiksi, vaikka hän keittäisi ensin bakteeri-injektiota viisi tai 10 minuuttia. Tämän olisi pitänyt tappaa bakteerit ja steriloida injektoitu liuos. Bang tajusi, että veri oli herkkä paitsi eläville bakteereille myös bakteerimyrkkeille, jotka jatkuvat jopa steriloinnin jälkeen.
Ihmisen immuunijärjestelmä voi olla paljon kehittyneempi kuin hevosenkengrapu, mutta se reagoi myös näihin toksiiniin. Lääkärit tajusivat tämän ensimmäisen kerran 1800-luvun lopulla, jolloin steriilejä laukauksia saaneilla potilailla oli kuitenkin ”injektiokuume” tai ”suolaliuoskuume”. Pahimmassa tapauksessa toksiinit voivat aiheuttaa septisen sokin ja jopa kuoleman.
Tuolloin, kun Bang teki tätä tutkimusta 1950-luvulla, tavanomainen tapa testata bakteerimyrkkyjä oli injektoida näyte kaneihin. Se vaati jonkun tulemaan tarkastamaan kaneiden lämpötilat 30 minuutin välein kolmen tunnin ajan kuumeen oireiden varalta, mikä viittaa bakteerikontaminaatioon.
mikroskoopilla, kanin verisoluilla oli taipumus tarttua toksiinin ympärille, samankaltaisuuden Bang totesi vuonna 1956 julkaisussaan hevosenkengän rapujen verestä. Seuraavan puolentoista vuosikymmenen aikana hän ja nuori patologi nimeltä Jack Levin suunnittelivat standardoidun tavan poimia LAL. Vasta vuonna 1977 Elintarvike- ja lääkevirasto kuitenkin antoi lääkeyrityksille mahdollisuuden korvata suuret kaniinipesäkkeensä LAL-sarjoilla. Lisäsit yksinkertaisesti LAL testattuun materiaaliin ja käännit injektiopullon nähdäksesi, muuttuiko se kiinteäksi – paljon nopeammin ja helpommin. LAL-testi vaati edelleen eläinten käyttöä, mutta neulojen tarttuminen eläimiin piiloutui ja piiloutui ja ulkoistettiin toimitusketjun eri osaan.
Siihen aikaan, kun Ding etsinyt hevosenkengärapuja Singaporesta , LAL: sta oli tullut monen miljoonan dollarin teollisuus. Yksi hevosenkengän rapu veri on ilmoitettu olevan jopa 15 000 dollaria. Ja LAL-sarjat, joita hän tarvitsi IVF-alkioiden saastumisen testaamiseksi, olivat aivan liian kalliita. Yksi pakkaus, hän muistelee, maksoi hänelle Singaporessa 1000 dollaria.
Siksi hän harkitsi oman lysaatin valmistamista. Mutta Singaporessa tutkittu hevosenkenkä-rapu, Carcinoscorpius rotundicauda, on paljon pienempi kuin Atlantin hevosenkengän rapuja, eikä niistä voinut vuotaa paljon verta kuolematta. Joten Ding päätti tehdä vaihtoehdon LAL: lle, joka ei lopulta vaadi hevosenkenkärapuja lainkaan.
Se edellyttäisi DNA: n manipulointia. Hänen ajatuksensa oli liittää LAL: n toksiininetsintäkyvystä vastuussa oleva hevosenkengän rapu geeni soluihin, jotka kasvavat helposti laboratoriossa, kuten hiiva. Biotekniikka kenttänä oli jo siirtymässä rekombinantti-DNA: n suuntaan, mikä tarkoittaa DNA: n ottamista yhdestä lajista ja sen sijoittamista toiseen. Muutama vuosi aiemmin vuonna 1982 Eli Lilly alkoi myydä bakteerisäiliöissä kasvatettua ihmisinsuliinia.
Dingillä oli hyvä lähtökohta LAL-vaihtoehdolle. Siihen mennessä tutkijat olivat tunnistaneet tekijän C, spesifisen molekyylin LAL: ssa, joka havaitsee bakteeritoksiinit. Joten hän alkoi etsiä tekijää C tekevää geeniä. Hänen tutkimusryhmänsä otti solut hevosenkengän rapuista, joita he keräsivät ja vuodattivat niitä mahdollisimman vähän. (He yrittivät myös kasvattaa hevosenkengärapuja laboratoriossa ja kasvattaa niitä IVF: n kautta.)
Hevosenkengrapujen herkkyys bakteeritoksiinille valitettavasti teki siitä tuskan myös opiskella. Toksiinit, käy ilmi, ovat kaikkialla – vedessä, koeputkissa, petrimaljoissa. ”Sinun on leipottava kaikki leivottavat lasiesineet 200 – 220 astetta useita tunteja.” Ding sanoo. Heidän oli ostettava myös erityistä vettä, joka oli käsitelty bakteeritoksiinittomaksi. Jos et ollut varovainen, liuosputkesi voi helposti muuttua geeliksi.
Kun Ding ja Ho tunnistivat lopulta tekijän C geenin, ne silmukoivat sen hiivaan. Se epäonnistui, koska vaikka hiiva teki tekijää C, se ei erittänyt molekyyliä. ”Hiivaa oli erittäin vaikea murtaa auki. Se oli erittäin epäpuhdas ja sotkuinen ”, hän sanoo. He kokeilivat toisen tyyppisiä hiiva- ja nisäkässoluja – myös ne epäonnistui. 1990-luvun lopulla Ding ja Ho kävivät kursseilla Yhdysvalloissa ja oppivat bakulovirusvektorijärjestelmistä. Tässä virusta käytetään lisäämään tekijä C hyönteissuolisoluihin, mikä tekee niistä pieniä tehtaita molekyylille. Hyönteisillä ja hevosenkengillä on yhteinen evoluutio: He ovat molemmat niveljalkaisia. Ja nämä solut toimivat ihmeellisesti.
Lopuksi, puolitoista vuosikymmentä hänen aloittamisensa jälkeen, Dingillä oli LAL: lle vaihtoehto, joka toimi vahingoittamatta enää hevosenkengän rapuja. Hän teki yhteistyötä kirjastossa tutkimaan patentteja ja laati itse hakemuksen. Sitten hän lähetti sen ja odotti maailman muuttuvan.
Maailma ei muuttunut, ainakaan hevosenkengän rapuja. Kesti kolme vuotta, ennen kuin Dingin patenttiin perustuva ensimmäinen rekombinantti tekijä C -testipakkaus ilmestyi vuonna 2003, mutta jo silloin lääkeyhtiöt osoittivat vain vähän kiinnostusta.
Yrityksillä oli useita syitä. Pakkauksia oli vain yksi, yritys, joka on nykyään osa sveitsiläistä kemianteollisuuden yritystä Lonzaa. Lääkeyhtiöt varoivat luottaa yhteen lähteeseen niin tärkeässä osassa valmistustaan. Entä jos Lonzalle tapahtui jotain?Tai luonnonkatastrofi iski sen tuotantolaitokseen? Rapuja vuotavat yritykset menettävät myös paljon rahaa, jos tekijä C otetaan laajasti käyttöön. Kuudesta yrityksestä, joilla on rapujen vuotoa Yhdysvalloissa, kaksi hylkäsi haastattelut, yksi ei vastannut haastattelupyyntöön ja kahdella ei käytännössä ole julkista läsnäoloa. Kuudes on Lonza, joka myy tällä hetkellä sekä LAL: ta että rekombinanttitekijää.
Lonza puolestaan syytti sääntelyn hidasta käyttöönottoa. Yhdysvalloissa FDA kehottaa bakteerimyrkkykokeita suorittavia yrityksiä noudattamaan Yhdysvaltojen Pharmacopeiaa, käsikirjaa, jossa esitetään lääkestandardit. Vuoden 2012 ohjeistuksessa FDA sanoi, että yritykset voisivat käyttää rekombinanttia tekijää C, jota ei esiinny Pharmacopeiassa, jos ne tekivät omat validointitestit. ”Riski on tietysti se, että FDA ei välttämättä hyväksy vahvistustasi, etkä voi tuoda tuotteitasi markkinoille”, Lonzan tiedottaja Katrin Hoeck sanoo. ”Lääkeyhtiöt ovat riskin välttäviä.” Alalla kesti vuosikymmeniä siirtyä myös kanista LAL: iin.
Liiketoiminnan todellisuus aiheutti Dingille todellisen pettymyksen. ”Olimme vain niin innokkaita tutkijoina, niin onnellisia, että se toimii”, hän sanoo. ”Ja ajattelimme, että rekombinantti tekijä C otetaan käyttöön ympäri maailmaa, ja hevosenkengrapu säästyisi.”
Viime aikoina muutama asia on kuitenkin muuttanut lääkeyritysten viimeaikaista riski-hyöty-laskelmaa. Ensinnäkin Lonza ei ole enää ainoa toimittaja. Vuonna 2013 Hyglosista tuli toinen yritys, joka valmistaa rekombinanttitekijää C.Kevin Williams, Hygloksen vanhempi tutkija, sanoo pitävänsä kauan myöhässä olevaa modernisointia: Lääkeyhtiöt lopettivat sioihin luottamisen ja alkoivat valmistaa insuliinia hiiva- ja bakteerisoluissa vuosikymmeniä sitten. Miksi samaa tekniikkaa ei voida soveltaa juuri testiin, jota käytetään tarkistamaan, että insuliini on turvallista injektiota varten?
Lainsäädännön puolella Euroopan farmakopea lisäsi rekombinanttitekijän C hyväksyttynä bakteeritokkitestinä vuonna 2016, joka avaa tietä muutoksille Yhdysvalloissa. Useat lääkeyhtiöt, etenkin Eli Lilly, ovat verranneet yhdistelmä-C-tekijän ja LAL: n tehokkuutta.
Bakteereiden asiantuntija Jay Bolden toksiinien havaitseminen Eli Lillyssä, muistelee Lonzaa, joka tuli laboratorioihinsa rekombinantti tekijä C -sarjan kanssa yli vuosikymmen sitten. Hän oli kiinnostunut tuolloin, mutta ei ollut vielä valmis ottamaan askelta. Käännekohta tuli vuonna 2013, jolloin Eli Lilly alkoi suunnitella insuliininvalmistuslaitosta Kiinaan, jossa kotoperäiset hevosenkenkä-rapurajot ovat vähentyneet. ”Kuulet asioita joskus, että hevosenkenkärapu saattaa olla rajoitettua”, sanoo Bolden. Sen sijaan rekombinanttitekijän C toimitusketju näytti turvallisemmalta toimittajina sekä Hyglosin että Lonzan kanssa. LAL ja tekijä C ovat myös kustannuksiltaan vertailukelpoisia. / p>
Bolden sanoo, että Eli Lilly päätti ”piirtää viivan hiekkaan”: Kaikki uudet tuotteet tietyn ajan kuluttua testataan rekombinanttitekijällä C.Yhtiö toimitti äskettäin FDA: lle ensimmäisen lääkehakemuksensa – galcanetsumabi migreenin estämiseksi – missä lopullinen lääke testataan laatutekijällä C. Se on myös tutkinut rekombinanttitekijän C käyttöä valmistusprosessissa veden ja laitteiden testaamiseen, mikä tällä hetkellä on valtaosa LAL: n käytöstä. Bolden sanoo, että Eli Lilly on lobbautunut Yhdysvaltain Pharmacopeiassa rekombinanttitekijä C. > Restore, voittoa tavoittelematon järjestö, joka tunnetaan parhaiten työstään sukupuuttoon joutuneiden lajien palauttamiseksi eloon. ”Tavoitteenamme on käyttää biotekniikkaa säilyttämiseen”, kertoo Revive & Restore -yhtiön perustaja ja toimitusjohtaja Ryan Phelan. Phelan tapasi Dingin ensimmäisen kerran matkustaessaan Singaporeen synteettisen -biologiakonferenssi vuonna 2017, ja hän tajusi, että rekombinanttitekijää C koskeva tutkimus istui täydellisesti luonnonsuojelun ja biotekniikan risteyksessä.
Revive & Restore ja sen suojelukumppanit – New Jersey Audubon, American Littoral Society ja Delaware River Keeper Network – valitsivat Cape Mayn sijainnin, koska hevosenkenkärapuja tulee tänne joka kevät kutemaan. Hevosenkengää ei voi enää kiinni. rapuja, koska ne ovat tärkeitä uhanalaisille muuttolintulajeille, joita kutsutaan punaiseksi solmuksi. Nämä linnut näkyvät täällä myös keväällä. Muutto on ajoitettu niin, että Etelä-Amerikasta arktiselle alueelle lentävät linnut voivat solmia kaviaarin kaltaisiksi hevosenkengän rapujen munat. Rannat muuttuvat rapuista mustiksi Napsautettavasti tarttuva, kun naaraat rypistyvät munimaan munia ja urokset hedelmöittämään niitä.Punaiset solmut sekoittavat syödä. Heidän melkein kaksinkertainen paino matkalleen arktiselle alueelle.
Se on muinainen synkronia lajien välillä, joka alkoi kauan ennen kuin ihmiset alkoivat kerätä hevosenkengärapuja verestä ja toivottavasti kestää kauan sen jälkeen.