Diese uralten Kreaturen (manchmal als lebende Fossilien bezeichnet) sind praktisch unverändert geblieben, seit sie vor über 450 Millionen Jahren zum ersten Mal auf der Erde gekrochen sind. Sie haben fast alle anderen Arten überlebt - hauptsächlich dank ihres unglaublich robusten Immunsystems. Die einzigartige Art und Weise, wie ihr Blut in Gegenwart von Endotoxinen gerinnt, macht sie unglaublich nützlich für den Nachweis schädlicher Bakterien.
In diesem Artikel schauen wir uns Pfeilschwanzkrebse genauer an und was sie für uns tun.
Die Pfeilschwanzkrebs ist eine Arthropodenart, die trotz ihres Namens technisch enger mit Spinnen und Skorpionen verwandt ist als mit Krabben. Es gibt vier Arten, die zur Familie der Pfeilschwanzkrebse gehören: den Atlantik, die Mangrove, den Indopazifik und die chinesische Pfeilschwanzkrebsart.
Ganz einfach - ihr Blut. Überraschenderweise ist die hypnotisierende blaue Farbe aufgrund ihres hohen Kupfergehalts nicht das faszinierendste Merkmal von Pfeilschwanzkrebsblut. Was für Wissenschaftler von größtem Interesse ist, sind die darin enthaltenen "Amöbozyten" -Zellen. Diese spezialisierten Zellen schützen Pfeilschwanzkrebse vor Bakterien und Viren, indem sie ein Gel bilden und um diese Eindringlinge herum gerinnen, wodurch verhindert wird, dass sie sich im System der Krabben ausbreiten und vermehren. Dieser Immunabwehrmechanismus ist für Tiere nicht ungewöhnlich. Das Einzigartige an den Amöbozyten im Blut von Pfeilschwanzkrebsen ist ihre extreme Empfindlichkeit gegenüber tödlichen Endotoxinen (Molekülen aus den Zellwänden bestimmter Bakterien) und die schnelle und kräftige Gerinnung, die auftritt, sobald diese in ihre Blutströme gelangen.
Als dieser hochempfindliche und schnelle Gerinnungsprozess 1968 erstmals beobachtet wurde, stellten die Wissenschaftler sofort das Potenzial für eine Anwendung in der menschlichen Gesundheit fest. So begann die Entwicklung des Limulus-Amöbozyten-Lysat-Tests (LAL) zum Nachweis von Endotoxinen, die von schädlichen Bakterien produziert werden.
Der LAL-Test ist nach der Kreatur benannt, deren beobachtetes Immunverhalten zur Entdeckung des Tests führte, der Atlantischen Pfeilschwanzkrebs (wissenschaftlicher Name) Limulus polyphemus).
Der LAL-Produktionsprozess umfasste das Sammeln von Pfeilschwanzkrebsen vom Strand und den Transport zu einem von nur fünf Produktionslabors weltweit. Dort werden 30% ihres Blutes abgelassen, bevor sie ins Wasser zurückgeführt werden. Das geerntete Blut wird dann verarbeitet, gereinigt und gefriergetrocknet, um LAL herzustellen.
Vor der Einführung des LAL-Tests mussten bei der Prüfung auf Endotoxine einer Gruppe von Kaninchen eine bestimmte Probe injiziert und ihr Zustand in den nächsten vier Stunden genau überwacht werden. Da die Reaktion der Kaninchen auf Endotoxine unserer menschlichen Reaktion ähnlich ist, würde ein daraus resultierendes Fieber bei den Kaninchen bedeuten, dass die betreffende Probe von Endotoxinen befallen ist.
Zu dieser Zeit wurde diese Kaninchen-Testmethode als hochwirksame, wenn auch sehr zeitaufwendige und kostspielige Methode zum Nachweis von Endotoxinen angesehen. Es wurde schnell klar, dass der LAL-Test eine viel billigere, einfachere, schnellere und effektivere Lösung bot, und der Test wurde als globaler Standard für das Screening von bakterieller Kontamination übernommen.
Beim Testen mit LAL muss der Techniker einfach die LAL zur Probe hinzufügen und die Reaktion beobachten. Selbst bei Konzentrationen von 1 Teil pro Billion werden die Endotoxine fast sofort durch die Bildung eines geleeartigen Gerinnsels in der Probe sichtbar.
Der LAL-Test ist unglaublich wichtig, um das Vorhandensein von Endotoxinen in Arzneimitteln und auf medizinischen Implantaten / Prothesen aufzudecken. Jedes von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (USFDA) zertifizierte Medikament (einschließlich medizinischer Prothesen und Implantate) muss zuerst den LAL-Test bestehen. Wenn Sie jemals eine Injektion erhalten haben, können Sie der Pfeilschwanzkrebs für ihre Sicherheit danken!
Hersteller von LAL geben an, dass die gemessene Sterblichkeitsrate der 500,000 jährlich ausgebluteten Krabben nur 3% beträgt. Jüngste unabhängige Studien haben jedoch gezeigt, dass diese Zahl näher bei 15–30% liegt, was 75,000–150,000 toten Pfeilschwanzkrebsen pro Jahr entspricht. Da LAL so selten und hoch geschätzt ist (ein Liter kann bis zu 15,000 USD kosten!), Ist es kein Wunder, dass die Hersteller ihre Sterblichkeitsraten herunterspielen.
Mit ihrem Erhaltungszustand, der derzeit als "gefährdet" eingestuft wird, ist die Atlantische Pfeilschwanzkrebs nur eine Ebene von "gefährdet" entfernt, wobei "vom Aussterben bedroht", "in freier Wildbahn ausgestorben" und "ausgestorben" in Kürze folgen, wenn nicht bald Maßnahmen ergriffen werden . Das Schicksal dieser Art ist gefährdet, wenn wir die aktuellen LAL-Erntepraktiken nicht neu bewerten und nicht nur Menschen leiden, wenn diese Art ausstirbt. Viele Landvögel, Fische und Schildkröten, die sich auf die Ernährung der Pfeilschwanzkrebseier verlassen, leiden ebenfalls unter ihrem Aussterben.
Es sind jedoch nicht alle schlechten Nachrichten. 1995 konnten Forscher der National University of Singapore das Gen identifizieren und isolieren, das für die empfindliche Gerinnung verantwortlich ist, die LAL charakterisiert. Dieses als "Faktor C" bekannte Gen wurde synthetisch in Hefe reproduziert, was zur Bildung von "rekombinantem Faktor C" (rFC) führte. Synthetisches LAL unterscheidet sich von organischem LAL darin, dass synthetisches LAL anstelle der Gerinnung als Reaktion auf das Vorhandensein von Endotoxinen bewirkt, dass Endotoxine fluoreszierende Farben emittieren.
Obwohl seine Entdeckung ein großer Durchbruch war, haben regulatorische und sicherheitstechnische Bedenken hinsichtlich dieser LAL-Alternative die allgemeine Akzeptanz von synthetischem LAL verlangsamt. Europa erkannte rFC erst 2015 als Alternative zu LAL an, und die USFDA genehmigte erst 2018 das erste mit rFC getestete Medikament. Im Jahr 2020 lehnte das United States Pharmacopeia, das den wissenschaftlichen Standard für Medikamente in den USA festlegt, die Anerkennung von rFC als ab ein Äquivalent zu LAL, das darauf besteht, dass seine Sicherheit noch bewiesen werden muss. Dies trotz der Tatsache, dass ihre europäischen, japanischen und chinesischen Kollegen die Verwendung von synthetischem LAL anerkannt und übernommen haben.
Da sich die Ideale und Meinungen der Industrie nur langsam ändern, ist es wahrscheinlich, dass das biomedizinische Feld auf absehbare Zeit weiterhin ihren unstillbaren Durst nach dem blauen Blut dieser alten Tiere stillen wird. Dies ist kaum nachhaltig und wir können nur hoffen, dass wir durch das Aussterben der Pfeilschwanzkrebs nicht den Punkt erreichen, an dem die Wahl für uns getroffen wird.
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Quellen:
