Les crabes fer à cheval sont parfois appelés «fossiles vivants» car ils existent sous une forme ou une autre depuis plus de 450 millions d’années. a traversé plusieurs périodes glaciaires majeures, un Great Dying, la formation et la dissolution de la Pangée qui a suivi, et un impact dastéroïde qui a tué à nouveau les dinosaures et la majeure partie de la vie sur Terre. En dautres termes, les crabes en fer à cheval ont vraiment vu de la merde.
Pourtant, je suppose que certaines de leurs expériences les plus étranges doivent avoir eu lieu au cours des dernières décennies, en tant que lun des mammifères à corps mou qui est venu après que les dinosaures ont commencé à utiliser leurs mains pour ramasser en masse les crabes fer à cheval de locéan. Les humains contemporains ne tuent pas délibérément les crabes fer à cheval – comme lont fait les siècles précédents dagriculteurs les attrapant comme engrais ou les pêcheurs les utilisant comme appât. crabes propres de balanes, plier leurs carapaces à charnières, et coller lacier inoxydable el aiguilles dans un point mou et faible, afin de prélever du sang. Le sang du crabe fer à cheval est bleu et opaque, comme de lantigel mélangé avec du lait.
Et pour quoi les humains ont-ils besoin exactement du sang dun fossile vivant? Une sorte de sorcellerie, pourrait-on dire, car elle maintient littéralement les gens en vie. Le sang de fer à cheval est extrêmement sensible aux toxines des bactéries. Il est utilisé pour tester la contamination lors de la fabrication de tout ce qui pourrait pénétrer dans le corps humain: chaque injection, chaque perfusion intraveineuse et chaque dispositif médical implanté.
Lindustrie biomédicale moderne dépend tellement de ce sang que la disparition du crabe fer à cheval la paralyserait instantanément. Et ces dernières années, le crabe fer à cheval, en particulier en Asie, a été soumis à un certain nombre de menaces: perte dhabitat lorsque les digues remplacent les plages où il fraye, pollution, surpêche pour être utilisé comme nourriture et appât. Les crabes fer à cheval saignés à des fins biomédicales aux États-Unis sont renvoyés dans locéan, mais environ 50000 meurent également chaque année.
Il existe cependant un autre moyen – un moyen pour la médecine moderne de utiliser la technologie moderne plutôt que le sang dun animal ancien. Un substitut synthétique du sang de fer à cheval est disponible depuis 15 ans. Cest une histoire sur la façon dont les scientifiques ont tranquillement réussi à surpasser des millions dannées dévolution, et pourquoi il a fallu si longtemps au reste du monde pour se rattraper.
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Jeak Ling Ding dit quelle était «toujours une rat de laboratoire» – le genre de biologiste qui portait des blouses blanches plutôt que celui qui pataugeait dans la boue. Pourtant, au milieu des années 1980, elle sest retrouvée à se faufiler dans la boue à la recherche de crabes fer à cheval. Lestuaire où ils vivaient, se souvient-elle de façon discrète, «navait pas du tout une odeur très douce».
Ding, avec son mari et sa recherche Le partenaire Bow Ho, était venu aux crabes fer à cheval en circuit fermé, et leur objectif ultime était de rendre les animaux plus nécessaires à la recherche biomédicale. À lépoque, elle était biologiste moléculaire à lUniversité nationale de Singapour, et le département de fécondation in vitro dun hôpital était venu à Ding and Ho avec un problème: leurs embryons ne survivraient pas assez longtemps – serait-ce à cause dune contamination bactérienne? ?
Un test standard à lépoque – et maintenant – est LAL, qui signifie limulus amebocyte lysate. Limulus fait référence à Limulus polyphemus, lespèce de limule originaire de la côte atlantique de lAmérique du Nord. L’amébocyte fait référence aux cellules du sang du crabe. Et le lysat est le matériau libéré des cellules une fois quelles ont été «lysées» ou brisées. Cest le matériel extrêmement sensible aux toxines bactériennes.
La première personne à comprendre cela à propos de LAL était Frederik Bang. Trente ans avant Ding – et à 15 000 kilomètres de là, à Cape Cod – lui aussi ramassait des crabes fer à cheval sur le rivage (pour des raisons qui ne sont pas entièrement comprises, les crabes fer à cheval ne se trouvent que sur les côtes orientales de lAmérique du Nord et de lAsie.) Bang, un pathologiste, sintéressait au système immunitaire primitif de la créature. Il a opté pour un protocole dinjection de bactéries provenant de leau de mer directement dans les crabes fer à cheval, ce qui fait que leur sang sagglutine en «masses filandreuses».
Bang soupçonnait que cette coagulation avait un but. Il a immobilisé les bactéries, isolant le reste du corps du crabe fer à cheval d’un agent pathogène envahissant. Curieusement, leur sang sest transformé en gel même sil a dabord fait bouillir linjection de bactéries pendant cinq ou 10 minutes. Cela aurait dû tuer les bactéries et stériliser la solution injectée. Bang sest rendu compte que le sang était sensible non seulement aux bactéries vivantes mais aux toxines bactériennes qui persistent même après la stérilisation.
Le système immunitaire humain est peut-être beaucoup plus sophistiqué quun crabe fer à cheval, mais il réagit également à ces toxines. Les médecins sen sont rendu compte pour la première fois à la fin du XIXe siècle, où les patients recevant des injections stériles ont néanmoins souffert de «fièvre par injection» ou de «fièvre saline». Dans les pires cas, les toxines peuvent provoquer un choc septique et même la mort.
À lépoque où Bang faisait cette recherche dans les années 1950, la méthode standard pour tester les toxines bactériennes était dinjecter un échantillon dans les lapins. Il fallait que quelquun vienne vérifier la température des lapins toutes les 30 minutes pendant trois heures pour déceler des signes de fièvre, ce qui suggérerait une contamination bactérienne.
Sous le microscope, les cellules sanguines du lapin avaient également tendance à sagglutiner autour de la toxine, une similitude notée par Bang dans son article de 1956 sur le sang de fer à cheval. Au cours de la décennie et demie qui a suivi, lui et un jeune pathologiste nommé Jack Levin ont conçu un moyen standardisé dextraire la LAL. Ce nest cependant quen 1977 que la Food and Drug Administration a autorisé les sociétés pharmaceutiques à remplacer leurs grandes colonies de lapins par des kits LAL. Maintenant, vous avez simplement ajouté LAL au matériau testé et retourné le flacon pour voir sil devenait solide – beaucoup plus rapide et plus pratique. Le test LAL nécessitait toujours lutilisation danimaux, mais le processus macabre consistant à coller des aiguilles dans les animaux est devenu caché et sous-traité à une autre partie de la chaîne dapprovisionnement.
Au moment où Ding cherchait des crabes fer à cheval à Singapour , LAL était devenue une industrie de plusieurs millions de dollars. Un quart de sang de crabe fer à cheval vaut jusquà 15 000 dollars. Et les kits LAL dont elle avait besoin pour tester la contamination des embryons de FIV étaient beaucoup trop chers. Un kit, se souvient-elle, lui a coûté 1 000 $ à Singapour.
Cest pourquoi elle a envisagé de fabriquer son propre lysat. Mais l’espèce de crabe fer à cheval qu’elle étudiait à Singapour, Carcinoscorpius rotundicauda, est beaucoup plus petite que le crabe fer à cheval de l’Atlantique, et on ne pouvait pas beaucoup saigner sans mourir. Ding a donc décidé de créer une alternative à la LAL qui ne nécessiterait finalement pas du tout de crabes fer à cheval.
Ce quil faudrait, cétait manipuler lADN. Son idée était dépisser le gène du fer à cheval responsable de la capacité de chasse aux toxines de LAL dans des cellules qui se développent facilement dans un laboratoire, comme la levure. La biotechnologie en tant que domaine évoluait déjà dans le sens de lADN recombinant, ce qui implique de prélever lADN dune espèce et den mettre une autre. Quelques années plus tôt en 1982, Eli Lilly a commencé à vendre de linsuline humaine cultivée dans des cuves contenant des bactéries.
Ding avait un bon point de départ pour son alternative LAL. À ce moment-là, les scientifiques avaient identifié le facteur C, la molécule spécifique de LAL qui détecte les toxines bactériennes. Elle a donc commencé à rechercher le gène qui fabrique le facteur C. Son équipe de recherche a prélevé des cellules de crabes fer à cheval quils ont prélevés et les a saignées de manière minimale. (Ils ont également essayé, mais sans succès, de faire pousser des crabes fer à cheval dans un laboratoire et de les reproduire par FIV.)
La sensibilité du crabe fer à cheval aux toxines bactériennes malheureusement, cela a également rendu difficile létude. Il savère que les toxines sont partout – dans leau, dans les tubes à essai, dans les boîtes de Pétri. « Vous devez cuire toute la verrerie pouvant être cuite à 200 à 220 degrés pendant plusieurs heures. » dit Ding. Ils ont également dû acheter de leau spéciale qui avait été traitée pour être exempte de toxines bactériennes. Si vous ne faisiez pas attention, votre tube de solution pourrait facilement se transformer en gel.
Quand Ding et Ho ont finalement été identifiés le gène du facteur C, ils lont épissé en levure. Cela a échoué parce que si la levure fabriquait le facteur C, elle ne sécrétait pas la molécule. « La levure était très difficile à casser. Cétait très impur et salissant », dit-elle. Ils ont essayé un autre type de levure et de cellules de mammifères – ceux-ci ont également échoué. À la fin des années 1990, Ding et Ho ont suivi un cours aux États-Unis et se sont familiarisés avec les systèmes de vecteurs de baculovirus. Ici, un virus est utilisé pour insérer le facteur C dans les cellules intestinales des insectes, les transformant en petites usines pour la molécule. Les insectes et les fers à cheval ont une lignée évolutive commune: ce sont tous les deux des arthropodes. Et ces cellules fonctionnaient à merveille.
Enfin, une décennie et demie après ses débuts, Ding avait une alternative à LAL qui fonctionnait sans nuire plus. crabes fer à cheval. Elle sest enfermée dans la bibliothèque pour étudier les brevets et a rédigé la demande elle-même. Puis elle la envoyé et a attendu que le monde change.
Le monde na pas changé, du moins pas pour les crabes fer à cheval. Il a fallu trois ans pour que le premier kit de test du facteur C recombinant basé sur le brevet de Ding sorte en 2003, mais même alors, les sociétés pharmaceutiques ont montré peu dintérêt.
Les entreprises avaient un certain nombre de raisons. Il ny avait quun seul fournisseur du kit, une entreprise qui fait aujourdhui partie de la société chimique suisse Lonza. Les sociétés pharmaceutiques hésitaient à compter sur une seule source pour une partie aussi importante de leur fabrication. Et si quelque chose arrivait à Lonza?Ou une catastrophe naturelle a frappé son usine de production? Les entreprises qui saignent des crabes risquent également de perdre beaucoup dargent si le facteur C est largement adopté. Sur les six entreprises possédant des installations de saignement du crabe aux États-Unis, deux ont refusé les entrevues, une na pas répondu à une demande dentrevue et deux nont pratiquement aucune présence publique. Le sixième est Lonza, qui vend actuellement à la fois le LAL et le facteur recombinant.
Lonza, pour sa part, a imputé la lenteur de ladoption à la réglementation. Aux États-Unis, la FDA dit aux entreprises effectuant des tests de toxines bactériennes de suivre la United States Pharmacopeia, un manuel qui définit les normes pharmaceutiques. Dans une directive de 2012, la FDA a déclaré que les entreprises pourraient utiliser le facteur C recombinant, qui napparaît pas dans la pharmacopée, si elles effectuaient leurs propres tests de validation. « Le risque est, bien sûr, que la FDA peut ne pas accepter votre validation et que vous ne pouvez pas mettre votre produit sur le marché », déclare la porte-parole de Lonza, Katrin Hoeck. « Les sociétés pharmaceutiques sont réticentes au risque. » Il a également fallu des décennies à lindustrie pour passer des lapins à la LAL.
Les réalités du monde des affaires ont été une véritable déception pour Ding. « Nous étions tellement enthousiastes en tant que chercheurs, si heureux que cela fonctionne », dit-elle. « Et nous pensions que le facteur C recombinant serait adopté dans le monde entier et que le crabe fer à cheval serait sauvé. »
Récemment, cependant, certaines choses ont changé le récent calcul du risque-récompense pour les sociétés pharmaceutiques. Dune part, Lonza nest plus le seul fournisseur. En 2013, Hyglos est devenue la deuxième entreprise à fabriquer du facteur recombinant C.Kevin Williams, un scientifique principal chez Hyglos, dit quil considère comme une modernisation attendue depuis longtemps: les sociétés pharmaceutiques ont cessé de compter sur les porcs et ont commencé à fabriquer de linsuline dans les levures et les cellules bactériennes il y a des décennies. Pourquoi la même technologie ne peut-elle pas être appliquée au test même utilisé pour vérifier que linsuline est sans danger pour linjection?
Sur le plan réglementaire, la pharmacopée européenne a ajouté le facteur C recombinant en tant que test de toxine bactérienne accepté dans 2016, ouvrant la voie au changement aux États-Unis. Un certain nombre de sociétés pharmaceutiques, notamment Eli Lilly, ont comparé lefficacité du facteur C recombinant et du LAL.
Jay Bolden, un expert en bactéries Détection de toxines à Eli Lilly, rappelle que Lonza était venu dans leurs laboratoires avec le kit de facteur C recombinant il y a plus de dix ans. Il était intrigué à lépoque mais pas encore prêt à franchir le pas. Le tournant est survenu en 2013, quand Eli Lilly a commencé à planifier une usine de fabrication dinsuline en Chine, où les espèces indigènes de limande à cheval sont en déclin. «On entendrait un jour dire que le crabe fer à cheval pourrait être restreint», dit Bolden. En revanche, la chaîne dapprovisionnement du facteur C recombinant semblait plus sûre avec Hyglos et Lonza en tant que fournisseurs. Les coûts LAL et C sont également comparables.
Bolden dit quEli Lilly a décidé de « tracer une ligne dans le sable »: tous les nouveaux produits après un certain point seraient testés avec du facteur recombinant C. La société a récemment soumis à la FDA sa première demande de médicament— galcanezumab pour prévenir les migraines – où la qualité du médicament final sera testée avec le facteur C. Il a également examiné lutilisation du facteur C recombinant pendant le processus de fabrication pour tester leau et léquipement, qui représente actuellement la grande majorité de lutilisation de LAL. Bolden dit quEli Lilly a fait pression sur la pharmacopée américaine pour inclure le facteur recombinant C.
Jeudi, Bolden prendra la parole à Cape May, New Jersey, lors dun événement organisé par Revive & Restore, une organisation à but non lucratif surtout connue pour son travail visant à redonner vie aux espèces disparues. «Notre mission est dutiliser les biotechnologies pour la conservation», déclare Ryan Phelan, cofondateur et directeur exécutif de Revive & Restore. Phelan a rencontré Ding pour la première fois lorsquelle sest rendue à Singapour pour une synthèse -Conférence de biologie en 2017, et elle a réalisé que ses recherches sur le facteur recombinant C se situaient parfaitement à lintersection de la conservation et de la biotechnologie.
Revive & Restore et ses partenaires de conservation – New Jersey Audubon, American Littoral Society et Delaware River Keeper Network – ont choisi lemplacement de Cape May, car les crabes fer à cheval viennent ici chaque printemps pour frayer. Vous ne pouvez plus attraper de fer à cheval crabes ici en raison de leur importance pour une espèce doiseaux migrateurs menacée appelée le noeud rouge. Ces oiseaux apparaissent également ici au printemps. Leur migration est chronométrée de sorte que les oiseaux qui volent dAmérique du Sud vers lArctique peuvent se gaver sur le caviar œufs de crabe fer à cheval. Les plages deviennent noires de crabes, Les femelles se démènent pour pondre leurs œufs et les mâles pour les féconder.Les nœuds rouges se bousculent pour manger. Ils ont presque doublé de poids pour leur voyage vers lArctique.
Il sagit dune ancienne synchronisation entre les espèces, qui a commencé bien avant que les humains ne commencent à récolter le crabe fer à cheval pour le sang et qui, espérons-le, durera longtemps après.