Los cangrejos herradura a veces se denominan «fósiles vivientes» porque han existido de alguna forma durante más de 450 millones de años. En este tiempo, la Tierra ha atravesó varias edades de hielo importantes, una Gran Muerte, la formación y posterior desintegración de Pangea y el impacto de un asteroide que mató a los dinosaurios y a la mayor parte de la vida en la Tierra una vez más. En otras palabras, los cangrejos herradura realmente han visto algo de mierda.
Sin embargo, conjeturaría que algunas de sus experiencias más extrañas deben haber ocurrido en las últimas décadas, como uno de los mamíferos de cuerpo blando que se produjo después de que los dinosaurios comenzaran a usar sus manos para sacar en masa cangrejos herradura del océano. Los humanos contemporáneos no matan deliberadamente a los cangrejos herradura, como lo hicieron siglos anteriores de granjeros que los capturaban como fertilizante o de pescadores que los usaban como cebo. cangrejos limpios de percebes, doblan sus caparazones con bisagras y pegan acero inoxidable las agujas en un punto blando y débil para extraer sangre. La sangre del cangrejo herradura es azul y opaca, como anticongelante mezclado con leche.
¿Y para qué exactamente los humanos necesitan la sangre de un fósil viviente? Una especie de brujería, podría decirse, porque literalmente mantiene viva a la gente. La sangre de cangrejo herradura es exquisitamente sensible a las toxinas de las bacterias. Se utiliza para probar la contaminación durante la fabricación de cualquier cosa que pueda entrar en el cuerpo humano: cada inyección, cada goteo intravenoso y cada dispositivo médico implantado.
La industria biomédica moderna depende tanto de esta sangre que la desaparición de los cangrejos herradura la paralizaría instantáneamente. Y en los últimos años, los cangrejos herradura, particularmente en Asia, se han enfrentado a una serie de amenazas: pérdida de hábitat debido a que los malecones reemplazan las playas donde desovan, contaminación, sobrepesca para su uso como alimento y cebo. Los cangrejos herradura sangrados para uso biomédico en los Estados Unidos son devueltos al océano, pero se estima que 50.000 también mueren en el proceso cada año.
Sin embargo, hay otra forma: una forma para que la medicina moderna hacer uso de la tecnología moderna en lugar de la sangre de un animal antiguo. Desde hace 15 años se dispone de un sustituto sintético de la sangre de cangrejo herradura. Esta es una historia sobre cómo los científicos lograron superar silenciosamente millones de años de evolución, y por qué el resto del mundo ha tardado tanto en ponerse al día.
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Jeak Ling Ding dice que ella fue «siempre una rata de laboratorio», la clase de bióloga que usaba batas blancas en lugar de las que se metían en el barro. Sin embargo, a mediados de la década de 1980, se encontró chapoteando en el barro en busca de cangrejos herradura. el estuario donde vivían, recuerda de manera discreta, «no olía muy bien».
Ding, junto con su esposo y la investigación su socio Bow Ho, había llegado a los cangrejos herradura de manera indirecta, y su objetivo final era hacer que los animales ya no fueran necesarios en la investigación biomédica. En ese momento, ella era bióloga molecular en la Universidad Nacional de Singapur, y el departamento de fertilización in vitro de un hospital había llegado a Ding y Ho con un problema: sus embriones no sobrevivirían lo suficiente, ¿podría ser debido a la contaminación bacteriana? ?
Una prueba estándar en ese momento, y ahora, es LAL, que significa lisado de amebocitos de limulus. Limulus se refiere a Limulus polyphemus, la especie de cangrejo herradura nativo de la costa atlántica de América del Norte. Amebocito se refiere a las células en la sangre del cangrejo. Y el lisado es el material liberado de las células una vez que han sido «lisas» o rotas. Este es el material exquisitamente sensible a las toxinas bacterianas.
La primera persona que descubrió esto sobre LAL fue Frederik Bang. Treinta años antes de Ding, y a 14.000 kilómetros de distancia en Cape Cod, él también estaba recolectando cangrejos herradura en la costa (por razones que no se comprenden del todo, los cangrejos herradura solo se encuentran en las costas orientales de América del Norte y Asia). Bang, patólogo, estaba interesado en el sistema inmunológico primitivo de la criatura. Se decidió por un protocolo de inyección de bacterias del agua de mar directamente en los cangrejos herradura, lo que hace que su sangre se aglomere en «masas fibrosas».
Bang sospechaba que esta coagulación tenía un propósito. Inmovilizó las bacterias, sellando el resto del cuerpo del cangrejo herradura de un patógeno invasor. Curiosamente, su sangre se convirtió en gel incluso si primero hirvió la inyección de bacterias durante cinco o 10 minutos. Esto debería haber matado las bacterias y esterilizado la solución inyectada. Bang se dio cuenta de que la sangre era sensible no solo a las bacterias vivas sino a las toxinas bacterianas que persisten incluso después de la esterilización.
El sistema inmunológico humano puede ser mucho más sofisticado que el del cangrejo herradura, pero también reacciona a estas toxinas. Los médicos se dieron cuenta de esto por primera vez a fines del siglo XIX, cuando los pacientes que recibieron inyecciones estériles, sin embargo, contrajeron «fiebre por inyección» o «fiebre salina». En el peor de los casos, las toxinas pueden causar un shock séptico e incluso la muerte.
En el momento en que Bang estaba haciendo esta investigación en la década de 1950, la forma estándar de analizar toxinas bacterianas era inyectar una muestra en conejos. Se requería que alguien viniera a revisar la temperatura de los conejos cada 30 minutos durante tres horas para detectar signos de fiebre, lo que sugeriría contaminación bacteriana.
Debajo del microscopio, las células sanguíneas del conejo también tenían una tendencia a agruparse alrededor de la toxina, una similitud que Bang observó en su artículo de 1956 sobre la sangre de cangrejo herradura. Durante la siguiente década y media, él y un joven patólogo llamado Jack Levin idearon una forma estandarizada de extraer LAL. Sin embargo, no fue hasta 1977 que la Administración de Alimentos y Medicamentos permitió que las compañías farmacéuticas reemplazaran sus grandes colonias de conejos con kits LAL. Ahora simplemente agregó LAL al material probado y dio la vuelta al vial para ver si se solidificó, mucho más rápido y más conveniente. La prueba LAL todavía requería el uso de animales, pero el espeluznante proceso de clavar agujas en los animales se ocultó y se subcontrató a una parte diferente de la cadena de suministro.
Para cuando Ding estaba buscando cangrejos herradura en Singapur , LAL se había convertido en una industria multimillonaria. Según los informes, un litro de sangre de cangrejo herradura vale hasta $ 15,000. Y los kits LAL que necesitaba para analizar la contaminación de los embriones de FIV eran demasiado caros. Un kit, recuerda, le costó $ 1,000 en Singapur.
Por eso consideró hacer su propio lisado. Pero la especie de cangrejo herradura que estaba estudiando en Singapur, Carcinoscorpius rotundicauda, es mucho más pequeña que los cangrejos herradura del Atlántico y no se pueden desangrar mucho sin morir. Entonces Ding se propuso hacer una alternativa a LAL que eventualmente no requeriría cangrejos herradura en absoluto.
Lo que sí requeriría era manipular el ADN. Su idea era unir el gen del cangrejo herradura responsable de la capacidad de caza de toxinas de LAL en células que crecen fácilmente en un laboratorio, como la levadura. La biotecnología como campo ya se movía en la dirección del ADN recombinante, lo que implica tomar el ADN de una especie y ponerlo en otra. Unos años antes, en 1982, Eli Lilly comenzó a vender insulina humana cultivada en cubas de bacterias.
Ding tenía un buen punto de partida para su alternativa LAL. Para entonces, los científicos habían identificado el factor C, la molécula específica de LAL que detecta toxinas bacterianas. Entonces comenzó a buscar el gen que produce el factor C. Su equipo de investigación tomó células de cangrejos herradura que recolectaron y las desangraron mínimamente. (También intentaron, pero no pudieron, cultivar cangrejos herradura en un laboratorio y criarlos mediante FIV).
La sensibilidad del cangrejo herradura a las toxinas bacterianas desafortunadamente también hizo que estudiarlo fuera un dolor. Resulta que las toxinas están en todas partes: en el agua, en los tubos de ensayo, en las placas de Petri. «Tienes que hornear toda la cristalería horneable entre 200 y 220 grados durante varias horas». dice Ding. También tuvieron que comprar agua especial que había sido tratada para que no tuviera toxinas bacterianas. Si no tenía cuidado, su tubo de solución podría convertirse fácilmente en gel.
Cuando Ding y Ho finalmente identificaron el gen del factor C, lo empalmaron en la levadura. Eso falló porque aunque la levadura producía el factor C, no secretaba la molécula. «La levadura era muy difícil de romper. Era muy impuro y desordenado ”, dice. Probaron otro tipo de levadura y células de mamíferos, pero también fallaron. A finales de la década de 1990, Ding y Ho asistieron a un curso en los Estados Unidos y aprendieron sobre los sistemas de vectores de baculovirus. Aquí, se usa un virus para insertar el factor C en las células intestinales de los insectos, convirtiéndolas en pequeñas fábricas de la molécula. Los insectos y las herraduras tienen un linaje evolutivo compartido: ambos son artrópodos. Y estas células funcionaron maravillosamente.
Finalmente, una década y media después de que ella comenzara, Ding tenía una alternativa a LAL que funcionaba sin dañar más cangrejos herradura. Se encerró en la biblioteca para estudiar patentes y redactó la solicitud ella misma. Luego lo envió y esperó a que el mundo cambiara.
El mundo no cambió, al menos no para los cangrejos herradura. Fueron necesarios tres años para que el primer kit de prueba de factor C recombinante basado en la patente de Ding saliera a la luz en 2003, pero incluso entonces las compañías farmacéuticas mostraron poco interés.
Las compañías tenían varias razones. Solo había un proveedor del kit, una empresa que hoy forma parte de la empresa química suiza Lonza. Las empresas farmacéuticas desconfiaban de depender de una única fuente para una parte tan importante de su fabricación. ¿Y si le pasara algo a Lonza?¿O un desastre natural golpeó su planta de producción? Las empresas que sangran cangrejos también pueden perder mucho dinero si el factor C se adopta ampliamente. De las seis empresas con instalaciones de sangrado de cangrejos en los Estados Unidos, dos rechazaron entrevistas, una no respondió a una solicitud de entrevista y dos prácticamente no tienen presencia pública. El sexto es Lonza, que actualmente vende tanto LAL como el factor recombinante.
Lonza, por su parte, culpó a las regulaciones de la lenta adopción. En los Estados Unidos, la FDA les dice a las empresas que realizan pruebas de toxinas bacterianas que sigan la Farmacopea de los Estados Unidos, un manual que establece los estándares de los medicamentos. En una guía de 2012, la FDA dijo que las empresas podrían usar el factor C recombinante, que no aparece en la Farmacopea, si llevaban a cabo sus propias pruebas de validación. «El riesgo es, por supuesto, que la FDA puede no aceptar su validación y usted no puede llevar su producto al mercado», dice Katrin Hoeck, portavoz de Lonza. «Las compañías farmacéuticas son reacias al riesgo». La industria también tardó décadas en pasar de los conejos a LAL.
La realidad de los negocios fue una verdadera decepción para Ding. «Estábamos tan entusiastas como investigadores, tan felices de que esté funcionando», dice. «Y pensamos que el factor C recombinante se adoptará en todo el mundo y que el cangrejo herradura se salvará».
Recientemente, sin embargo, algunas cosas han cambiado el cálculo reciente de riesgo-recompensa para las compañías farmacéuticas. Por un lado, Lonza ya no es el único proveedor. En 2013, Hyglos se convirtió en la segunda compañía en producir factor recombinante C. Kevin Williams, científico senior de Hyglos, dice que ve como una modernización muy esperada: las compañías farmacéuticas dejaron de depender de los cerdos y comenzaron a producir insulina en levaduras y células bacterianas hace décadas. ¿Por qué no se puede aplicar la misma tecnología a la prueba que se usa para verificar que la insulina es segura para inyectarse?
En el lado regulatorio, la Farmacopea Europea agregó factor C recombinante como prueba aceptada de toxina bacteriana en 2016, allanando el camino para el cambio en Estados Unidos. Varias empresas farmacéuticas, sobre todo Eli Lilly, han comparado la eficacia del factor C recombinante y LAL.
Jay Bolden, experto en bacterias detección de toxinas en Eli Lilly, recuerda que Lonza llegó a sus laboratorios con el kit de factor C recombinante hace más de una década. Estaba intrigado en ese momento, pero aún no estaba dispuesto a dar el paso. El punto de inflexión llegó en 2013, cuando Eli Lilly comenzó a planificar una planta de fabricación de insulina en China, donde la especie nativa de cangrejo herradura ha ido disminuyendo. «Se oirían cosas sobre algún día que el cangrejo herradura podría verse restringido», dice Bolden. Por el contrario, la cadena de suministro del factor C recombinante parecía más segura con Hyglos y Lonza como proveedores. LAL y factor C también son comparables en costo.
Bolden dice que Eli Lilly decidió «trazar una línea en la arena»: todos los productos nuevos después de cierto punto serían probados con factor recombinante C. La compañía presentó recientemente a la FDA su primera solicitud para un medicamento— galcanezumab para prevenir migrañas, donde la calidad del fármaco final se probará con factor C. También se ha estudiado el uso de factor C recombinante durante el proceso de fabricación para analizar el agua y el equipo, que actualmente representa la gran mayoría del uso de LAL. Bolden dice que Eli Lilly ha estado presionando a la Farmacopea de EE. UU. Para que incluya el factor C recombinante.
El jueves, Bolden hablará en Cape May, Nueva Jersey, en un evento organizado por Revive & Restore, una organización sin fines de lucro mejor conocida por su trabajo para devolver la vida a especies extintas. «Nuestra misión es utilizar la biotecnología para la conservación», dice Ryan Phelan, cofundador y director ejecutivo de Revive & Restore. Phelan conoció a Ding cuando viajó a Singapur por un -biología en 2017, y se dio cuenta de que su investigación sobre el factor C recombinante encajaba perfectamente en la intersección de la conservación y la biotecnología.
Revive & Restore y sus socios conservacionistas, New Jersey Audubon, American Littoral Society y Delaware River Keeper Network, eligieron la ubicación de Cape May porque los cangrejos herradura vienen aquí cada primavera para desovar. Ya no se pueden pescar herraduras cangrejos aquí debido a su importancia para una especie de ave migratoria amenazada llamada el nudo rojo. Estas aves también aparecen aquí en la primavera. Su migración está programada para que las aves que vuelan desde América del Sur hasta el Ártico puedan atiborrarse de caviar huevos de cangrejo herradura. Las playas se vuelven negras con cangrejos, su Suena como un clic cuando las hembras se apresuran a poner sus huevos y los machos para fertilizarlos.Los nudos rojos se apresuran a comer. Casi duplican su peso para su viaje al Ártico.
Es una antigua sincronía entre especies, una que comenzó mucho antes de que los humanos comenzaran a cosechar cangrejos herradura para obtener sangre y, con suerte, durará mucho después.