Η ανάπτυξη μεθόδου ανίχνευσης συνθετικής ενδοτοξίνης θα μπορούσε να προστατεύσει τα καβούρια πετάλου από βλάβη κατά τη διάρκεια βιοϊατρικών δοκιμών

Τέσσερα είδη πεταλοειδή καβούρι, το καβούρι του Ατλαντικού (Limulus polyphemus ) και τρία επιπλέον ασιατικά είδη, αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της ασφαλούς παρασκευής ενέσιμων φαρμάκων τα τελευταία 40 χρόνια. Οι πληθυσμοί και των τεσσάρων υφιστάμενων ειδών πεταλοειδούς καβουριού μειώνονται σε ολόκληρο τον κόσμο, εν μέρει λόγω της εκτεταμένης χρήσης αίματος από πεταλοειδή καβούρι σε βιοϊατρικές δοκιμές. Η αφαίμαξη ζωντανών πεταλοειδών καβουριών, μια διαδικασία που αφήνει χιλιάδες νεκρούς ετησίως, είναι μια οικολογικά μη βιώσιμη πρακτική όχι μόνο για τα πεταλοειδή καβούρια αλλά και για τα παραθαλάσσια πτηνά που βασίζονται στα αυγά τους ως κύρια πηγή τροφής κατά τη μετανάστευση της άνοιξης. Μια συνθετική εναλλακτική λύση στο βιοϊατρικό τεστ που προέρχεται από το πέταλο καβούρι αναπτύχθηκε πριν από αρκετές δεκαετίες, αλλά η υιοθέτηση στην αγορά ήταν ελάχιστη, κυρίως λόγω των παρατεταμένων αμφιβολιών για την αποτελεσματικότητά του.

Η μη κερδοσκοπική εταιρεία διατήρησης της Καλιφόρνια Revive &Restore ξεκίνησε να διαλύσει αυτές τις αμφιβολίες, αναλύοντας δέκα ανεξάρτητες μελέτες που η καθεμία απέδειξε την αποτελεσματικότητα και την αξιοπιστία αυτής της συνθετικής εναλλακτικής λύσης. Το έγγραφο ανασκόπησης που προέκυψε, "Σώζοντας το καβούρι πεταλούδας:Μια συνθετική εναλλακτική λύση στο αίμα από πεταλοειδή καβούρι για ανίχνευση ενδοτοξίνης", δημοσιεύτηκε στο PLOS Biology το 2018 και καθιερώνει μια πορεία προς τα εμπρός για τη φαρμακοβιομηχανία για την εξάλειψη της πρακτικής της αφαίμαξης πεταλοειδών καβουριών για βιοϊατρικές δοκιμές.

Το αίμα του πέταλου του καβουριού είναι εξαιρετικά ευαίσθητο σε βακτηριακές προσμείξεις που μπορεί να προκαλέσουν απειλητικό για τη ζωή πυρετό και τοξικό σοκ εάν εισαχθεί στην κυκλοφορία του αίματος. Μια μοναδική πρωτεΐνη πήξης στο αίμα του καβουριού εξάγεται για να δημιουργηθεί το τεστ Limulus amebocyte lysate (LAL), το οποίο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο κάθε ενέσιμου φαρμάκου που έχει εγκριθεί από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ. Στην πραγματικότητα, οτιδήποτε μπορεί να μπει μέσα στο ανθρώπινο σώμα – κάθε βολή, ενδοφλέβια ενστάλαξη ή εμφυτευμένη ιατρική συσκευή – ελέγχεται με LAL για μόλυνση.

Εκτιμάται ότι πραγματοποιούνται 70 εκατομμύρια δοκιμές LAL κάθε χρόνο, οι οποίες, στις Ηνωμένες Πολιτείες, έχουν ως αποτέλεσμα την αιμορραγία περίπου 500.000 πεταλοειδών καβουριών ετησίως. Τα πεταλοειδή καβούρια αιχμαλωτίζονται και αποστραγγίζονται όσο το ένα τρίτο του αίματός τους πριν επιστραφούν στον ωκεανό. Υπολογίζεται ότι το 15 τοις εκατό πεθαίνει από τη διαδικασία αφαίμαξης, με παρόμοιο ποσοστό να πωλείται ως δόλωμα σε άλλα είδη αλιείας. Τα απελευθερωμένα καβούρια συχνά υφίστανται υποθανατηφόρα αποτελέσματα της αιμορραγικής διαδικασίας, όπως τραυματισμό και αποπροσανατολισμό, αυξημένη συχνότητα ασθενειών και πιθανώς χαμηλότερα ποσοστά ωοτοκίας.

Σήμερα, ο πληθυσμός των πεταλοειδών καβουριών στον κόλπο του Ντέλαγουερ (ο μεγαλύτερος πληθυσμός στις Η.Π.Α.) έχει εξαντληθεί από τη χρήση του ως δόλωμα για την αλιεία φλοιού και χελιού. ο πληθυσμός υπολογίζεται τώρα περίπου στο ένα τρίτο της φέρουσας ικανότητας του Bay. Από αυτόν τον ήδη εξαντλημένο πληθυσμό συλλέγονται τα καβούρια για δόλωμα και για χρήση στη φαρμακοβιομηχανία. Η αργή ανάκτηση των πεταλοειδών καβουριών καθιστά σαφές ότι τα τρέχοντα επίπεδα συγκομιδής για την παραγωγή δολωμάτων και LAL είναι οικολογικά μη βιώσιμα.

Η τρέχουσα υπερεκμετάλλευση των πεταλοειδών καβουριών είναι επικίνδυνα παρόμοια με αυτή άλλων κακοδιαχειριζόμενων ειδών που οδηγήθηκαν στην εξαφάνιση. Το 2016, η Διεθνής Ένωση για τη Διατήρηση της Φύσης μετέφερε τους πληθυσμούς του μέσου Ατλαντικού ένα βήμα πιο κοντά στην εξαφάνιση στην Κόκκινη Λίστα της. Επιπλέον, στην περιοχή του μέσου Ατλαντικού της Βόρειας Αμερικής, η υπερβολική συγκομιδή του πεταλοειδούς καβουριού προκαλεί σημαντικές επιπτώσεις σε επίπεδο οικοσυστήματος. Τα έξι είδη παραθαλάσσιων πτηνών που συγχρονίζουν τη μετανάστευση προς τα βόρεια κατά μήκος του διαδρόμου του Ατλαντικού για να φαραγγίσουν τα αυγά των καβουριών που γεννούν πεταλοειδή στον κόλπο του Ντέλαγουερ είναι μερικά από τα πιο γρήγορα παρακμάζοντα παραθαλάσσια πτηνά στη Βόρεια Αμερική. Το 2014, ο μειούμενος πληθυσμός πεταλοειδών καβουριών στη Βόρεια Αμερική προκάλεσε την ταξινόμηση του κόκκινου κόμπου (Calidris canutus rufa ), του οποίου η μετανάστευση 9.500 μιλίων από το άκρο της Νότιας Αμερικής στην Αρκτική είναι ένα από τα μεγαλύτερα σε μήκος από οποιοδήποτε άλλο πτηνό στον κόσμο, όπως απειλείται βάσει του Νόμου των ΗΠΑ για τα απειλούμενα είδη.

Ωστόσο, η φαρμακευτική βιομηχανία έχει τώρα μια εξαιρετική ευκαιρία να βοηθήσει στη διατήρηση του πεταλοειδούς καβούρι ηλικίας 450 εκατομμυρίων ετών και, με αυτόν τον τρόπο, να μεταμορφώσει τη διατήρηση των αποδημητικών παραθαλάσσιων πτηνών, την αθλητική αλιεία και τις εκβολές ποταμών της Ανατολικής Θάλασσας.

Το 1997, οι επιστήμονες Ling Ding Jeak και Bow Ho από το Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης ανέπτυξαν μια συνθετική εκδοχή του παράγοντα C, του μορίου-κλειδί στο αίμα του πετάλου καβουριού που πήζει παρουσία ενδοτοξινών. Αυτή η αντίδραση είναι η βάση της δοκιμής LAL. Αυτή η συνθετική εναλλακτική, που παράγεται με χρήση ανασυνδυασμένου DNA, είναι γνωστή ως Ανασυνδυασμένος Παράγοντας C (rFC). Ενώ η φαρμακευτική βιομηχανία άργησε να υιοθετήσει το rFC, πάνω από μια δεκαετία έρευνας έχει αποδείξει ότι για την ανίχνευση gram-αρνητικής βακτηριακής ενδοτοξίνης, η συνθετική εναλλακτική είναι εξίσου αποτελεσματική με την ανάλυση LAL, αν όχι πιο αποτελεσματική, στην ικανότητά της να μετρήσει ποσοτικά την ενδοτοξίνη και την ικανότητά της να ανιχνεύει ενδοτοξίνες σε μια σειρά συγκεντρώσεων.

Η άμεση μετατροπή σε rFC για τη δοκιμή του νερού και άλλων κοινών υλικών κατασκευής δεν παρουσιάζει κίνδυνο μείωσης της αξιοπιστίας ή της ευαισθησίας στην ανίχνευση ενδοτοξίνης και η διαδικασία ενεργοποιείται σύμφωνα με τις τρέχουσες ρυθμιστικές οδηγίες. Το πιο σημαντικό, η μετατροπή σε rFC μόνο για τη δοκιμή κοινών φαρμακευτικών υλικών παραγωγής όπως το νερό θα μείωνε τη ζήτηση για LAL κατά 90 τοις εκατό, σύμφωνα με εμπειρογνώμονες ενδοτοξινών στην φαρμακευτική εταιρεία Eli Lilly and Company, με εμπειρία δεκαετιών.

Η Eli Lilly έγινε η πρώτη φαρμακευτική εταιρεία που υιοθέτησε το rFC. Τρεις από τις μεγαλύτερες εγκαταστάσεις παραγωγής της στις ΗΠΑ δοκιμάζουν τώρα φαρμακευτικό νερό και άλλα κοινά υλικά κατασκευής χρησιμοποιώντας τη συνθετική εναλλακτική λύση. Η εταιρεία έκανε ένα ακόμη μεγαλύτερο βήμα προς τα εμπρός στην υιοθέτηση της συνθετικής εναλλακτικής το 2018, όταν το φάρμακο πρόληψης της ημικρανίας (galcanezumab), το οποίο είχε δοκιμαστεί μόνο με τη χρήση της ανάλυσης rFC, εγκρίθηκε από τον FDA. Η προοδευτική στροφή της Eli Lilly προς το rFC είναι το αποτέλεσμα πολυετούς έρευνας για την αποτελεσματικότητα της συνθετικής εναλλακτικής από έναν από τους κορυφαίους βιολόγους της εταιρείας. Η ηγεσία από άλλους κατασκευαστές στη φαρμακευτική βιομηχανία είναι πλέον απαραίτητη.

Οι πρόσφατες επιστημονικές εξελίξεις βασίζονται μόνο σε δεκαετίες προσπαθειών διατήρησης τόσο για τα καβούρια όσο και για τα παράκτια πτηνά με επικεφαλής τις περιφερειακές ομάδες διατήρησης του Κόλπου του Ντέλαγουερ όπως το New Jersey Audubon, η American Littoral Society και το Western Hemisphere Shorebird Reserve Network, καθώς και εθνικές υπηρεσίες όπως το U.S. Fish &Wildlife Υπηρεσίες. Αυτές οι ομάδες ώθησαν την Επιτροπή Αλιείας των Κρατών του Ατλαντικού να συμπεριλάβει τη βιοϊατρική λήψη πεταλοειδών καβουριών στα περιφερειακά ετήσια όρια αλιευμάτων αλιείας, μελετώντας εκτενώς τη σχέση μεταξύ αποδημητικών παραθαλάσσιων πτηνών και πεταλοειδών καβουριών που γεννούν και υποστηρίζοντας την υιοθέτηση της συνθετικής εναλλακτικής λύσης στο LAL.