Η σύγχρονη ιατρική δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς αυτό το αρχαίο πλάσμα της θάλασσας

Εάν έχετε κάνει ποτέ εμβόλιο ή έχετε λάβει ένα ενδοφλέβιο φάρμακο και δεν εμφανίσατε πολύ υψηλό πυρετό, μπορείτε να ευχαριστήσετε την ξιφόσουρα, γνωστή ως πεταλοειδές καβούρι ή καβούρι-πέταλο,(Limulus polyphemus).
Πώς μπορούν κάποια ζώα, τα οποία συχνά αποκαλούνται ζωντανά απολιθώματα επειδή έχουν αλλάξει ελάχιστα κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, να είναι τόσο σημαντικά στη σύγχρονη ιατρική; Το αίμα από πεταλοειδή καβούρια χρησιμοποιείται για την παραγωγή μιας ουσίας που ονομάζεται Limulus amebocyte lysate ή LAL, την οποία οι επιστήμονες χρησιμοποιούν σε εξετάσεις για την ανίχνευση τοξικών ουσιών, που ονομάζονται ενδοτοξίνες, σε ενδοφλέβια φάρμακα.  Ουσιαστικά, τo Limulus amebocyte lysate (LAL) είναι ένα υδατικό εκχύλισμα κυττάρων αίματος (αμοιβαδοκύτταρα) από το πεταλοειδές καβούρι (horseshoe crab), Limulus polyphemus.

Αυτές οι τοξίνες, που παράγονται από βακτήρια, είναι πανταχού παρούσες στο περιβάλλον και δεν μπορούν να αφαιρεθούν απλά μέσω της αποστείρωσης. Μπορούν να προκαλέσουν μια αντίδραση που ιστορικά αναφέρεται ως «έγχυση πυρετού». Μια ισχυρή συγκέντρωση τέτοιων τοξινών μπορεί να οδηγήσει σε σοκ και ακόμη και θάνατο.

Η αναγνώριση του εκχυλίσματος LAL ως ενός εξαιρετικά ευαίσθητου ανιχνευτή ενδοτοξινών ήταν μια σημαντική ανακάλυψη για την ιατρική ασφάλεια του 20ου αιώνα. Τώρα, ωστόσο, οι επικριτές εγείρουν ερωτήματα σχετικά με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις και τη διαδικασία για την επανεξέταση και την έγκριση συνθετικών εναλλακτικών λύσεων για το αίμα από πεταλοειδή καβούρια.

Πρόσφατα δημοσιεύτηκε μια βίβλος που εξετάζει κοινωνικά, πολιτικά και οικονομικά ζητήματα που σχετίζονται με τη χρήση πεταλοειδών καβουριών για την παραγωγή LAL. Αυτό το ζήτημα είναι ενδεικτικό των περίπλοκων προβλημάτων που αφορούν πολλούς φορείς και απαιτούν προσοχή τόσο για τη φύση όσο και την ανθρώπινη υγεία.

Πώς ξεκίνησαν όλα – Οι δοκιμές σε κουνέλια
Οι γιατροί άρχισαν να κάνουν ενέσεις σε ασθενείς με διάφορα διαλύματα στα μέσα του 1800, αλλά μόλις τη δεκαετία του 1920 η βιοχημικός Florence Seibert ανακάλυψε ότι οι εμπύρετες αντιδράσεις οφείλονταν στο μολυσμένο νερό σε αυτά τα διαλύματα. Η ίδια δημιούργησε μια μέθοδο για την ανίχνευση και την αφαίρεση των ουσιών που προκάλεσαν αυτή την αντίδραση και αυτό αποτέλεσε το ιατρικό μοντέλο τη δεκαετία του 1940.

Γνωστή ως μέθοδος ανίχνευσης πυρετογόνου σε κουνέλια, απαιτούσε από τους επιστήμονες να χορηγούν ενδοφλέβια φάρμακα σε κουνέλια και στη συνέχεια να παρακολουθούν τα ζώα. Ένα εμπύρετο κουνέλι σήμαινε ότι μια παρτίδα φαρμάκων ήταν μολυσμένη.

Η μέθοδος LAL ανακαλύφθηκε τυχαία. Δουλεύοντας με πεταλοειδή καβούρια στο Marine Biological Laboratory στο Woods Hole της Μασαχουσέτης, τις δεκαετίες του 1950 και του 1960, ο παθοβιολόγος Frederik Bang και ο ιατρικός ερευνητής Jack Levin παρατήρησαν ότι το μπλε αίμα τους πήζει με περίεργο τρόπο. Μέσα από μια σειρά πειραμάτων, απομόνωσαν την ενδοτοξίνη ως πηκτικό και επινόησαν μια μέθοδο για την εξαγωγή του εκχυλίσματος LAL από το αίμα. Αυτή η ένωση θα πήξει ή θα πήξει σχεδόν ακαριαία με την παρουσία τοξινών που προκαλούν πυρετό.

Ακαδημαϊκοί ερευνητές, βιοϊατρικές εταιρείες και ο Οργανισμός Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ βελτίωσαν την παραγωγή LAL και τη μέτρησαν σε σχέση με τη μέθοδο του κουνελιού. Μέχρι τη δεκαετία του 1990, το LAL ήταν η εγκεκριμένη από την FDA μέθοδος για τον έλεγχο φαρμάκων για ενδοτοξίνες, αντικαθιστώντας σε μεγάλο βαθμό τη μέθοδο ανίχνευσης πυρετογόνου σε κουνέλια.

Οι ανησυχίες για τα πεταλοειδή καβούρια και τα πτηνά
Η παραγωγή LAL απαιτεί τη συγκομιδή πεταλοειδών καβουριών από τους ωκεανούς και τις παραλίες, την αποστράγγιση έως και 30% του αίματός τους σε εργαστήριο και την επιστροφή των ζωντανών καβουριών στον ωκεανό. Υπάρχει μια διαφωνία σχετικά με το πόσα καβούρια πεθαίνουν κατά τη διαδικασία (υπάρχουν εκτιμήσεις για έως 30% ή και περισσότερο) – και σχετικά με τις πιθανές επιβλαβείς επιπτώσεις στους επιζώντες.

Σήμερα, υπάρχουν πέντε παραγωγοί LAL με άδεια από τον FDA κατά μήκος της Ανατολικής Ακτής των ΗΠΑ. Η ποσότητα του εκχυλίσματος LAL που παράγουν και η αξία πωλήσεων δεν είναι γνωστή.

Η βιοϊατρική παραγωγή LAL αυξήθηκε τη δεκαετία του 1990. Το ίδιο έγινε και με την συγκομιδή πεταλοειδών καβουριών για χρήση ως δόλωμα για άλλα είδη, ιδιαίτερα για το χέλι και και θαλασσινά σαλιγκάρια όπως το βούκινο, για ξένες αγορές. Τα τελευταία 25 χρόνια, εκατοντάδες χιλιάδες – και τα πρώτα χρόνια, εκατομμύρια –  πεταλοειδή καβούρια μαζεύονται κάθε χρόνο για αυτούς τους σκοπούς. Σκοτώνονται πάνω από μισό εκατομμύριο καβούρια – πέταλα κάθε χρόνο.

Δεν υπάρχει συμφωνημένη εκτίμηση για τον συνολικό πληθυσμό του είδους, αλλά η πιο πρόσφατη αξιολόγηση από τις αρχές για την αλιεία καβουριών – πέταλων διαπίστωσε ότι ο πληθυσμός ούτε αυξανόταν έντονα ούτε μειωνόταν.

Οι οικολόγοι ανησυχούν, και όχι μόνο για τα καβούρια. Εκατομμύρια παραθαλάσσια πτηνά μεταναστεύουν κατά μήκος της ακτής του Ατλαντικού και πολλά σταματούν την άνοιξη, όταν τα πεταλοειδή καβούρια γεννιούνται στις παραλίες του κεντρικού Ατλαντικού για να τραφούν με τα αυγά των καβουριών. Ιδιαίτερα για τις Κοκκινοσκαλίδρες – ένα είδος που μπορεί να μεταναστεύσει έως και 9.000 μίλια μεταξύ της άκρης της Νότιας Αμερικής και της Καναδικής Αρκτικής – τα αυγά από καβούρια – πέταλα είναι σημαντικά. Δίνουν στα πτηνά ενέργεια για να συνεχίσουν το εξαντλητικό ταξίδι τους.

Οι κοκκινοσκαλίδες καταγράφηκαν ως είδος υπό απειλή το 2015, κυρίως επειδή το ψάρεμα τέτοιων καβουριών απειλούσε αυτή τη βασική πηγή τροφής τους. Καθώς οι συγκομιδές βιοϊατρικών καβουριών έφτασαν να ισοδυναμούν ή να ξεπερνούν τις συγκομιδές των δολωμάτων, οι ομάδες προστασίας της φύσης άρχισαν να καλούν τη βιομηχανία να βρει νέες πηγές.

Οι εναλλακτικές
Πολλά σημαντικά φάρμακα προέρχονται από ζωντανούς οργανισμούς. Η πενικιλίνη, το πρώτο σημαντικό αντιβιοτικό, παρασκευάστηκε αρχικά από μούχλα. Άλλα φάρμακα που χρησιμοποιούνται αυτήν τη στιγμή προέρχονται από πηγές όπως αγελάδες, χοίροι, κοτόπουλα και ψάρια. Ο ωκεανός είναι μια πολλά υποσχόμενη πηγή για τέτοια προϊόντα.

Όταν είναι δυνατόν, η σύνθεση αυτών των ουσιών σε εργαστήρια – ιδιαίτερα ευρέως χρησιμοποιούμενων φαρμάκων όπως η ινσουλίνη – προσφέρει πολλά οφέλη. Είναι συνήθως φθηνότερη και πιο αποτελεσματική μέθοδος και αποφεύγει να θέσει είδη σε κίνδυνο, ενώ αντιμετωπίζει και τις ανησυχίες που έχουν ορισμένοι ασθενείς σχετικά με τη χρήση ιατρικών προϊόντων ζωικής προέλευσης.

Στη δεκαετία του 1990, ερευνητές στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης επινόησαν και κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την πρώτη διαδικασία για τη δημιουργία μιας συνθετικής ένωσης που ανιχνεύει ενδοτοξίνες χρησιμοποιώντας DNA καβουριού – πετάλου και τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA. Το αποτέλεσμα, που ονομάστηκε ανασυνδυασμένος Παράγοντας C (rFC), μιμήθηκε το πρώτο βήμα της αντίδρασης που προκαλείται όταν το εκχύλισμα LAL εκτίθεται σε ενδοτοξίνη.

Αργότερα, αρκετές βιοϊατρικές εταιρείες παρήγαγαν τις δικές τους εκδοχές rFC και ενώσεων που ονομάζονται (VCRs), τα οποία αναπαράγουν ολόκληρη την αντίδραση του εκχυλίσματος LAL χωρίς τη χρήση αίματος από πεταλοειδές καβούρι. Ωστόσο, σήμερα, η μέθοδος LAL παραμένει η κυρίαρχη τεχνολογία για την ανίχνευση ενδοτοξινών στην ιατρική.

Ο κύριος λόγος είναι ότι η Φαρμακοποιία στις ΗΠΑ, ένας σχεδόν ρυθμιστικός οργανισμός που ορίζει πρότυπα ασφαλείας για ιατρικά προϊόντα, θεωρεί το rFC και το rCR ως «εναλλακτικές» μεθόδους για την ανίχνευση ενδοτοξινών, επομένως απαιτούν επικύρωση κατά περίπτωση για χρήση, μια διαδικασία που όμως μπορεί να είναι μακρά σε διάρκεια και ακριβή φυσικά.

Μερικές μεγάλες φαρμακευτικές εταιρείες έχουν δεσμευτεί να μεταβούν από τη μέθοδο LAL στις άλλες εκδοχές. Αλλά οι περισσότεροι παραγωγοί φαρμάκων εμμένουν με τη δοκιμασμένη και πρωτότυπη μέθοδο.

Σε κάθε περίπτωση, η αλλαγή είναι πιθανό να έρθει. Όλοι οι μεγάλοι παραγωγοί LAL έχουν πλέον τα δικά τους ανασυνδυασμένα προϊόντα, κάτι που αποτελεί  μια σιωπηρή παραδοχή ότι η κατεύθυνση είναι προς μεθόδους που δεν χρησιμοποιούν εκχύλισμα από καβούρι – πέταλο (horseshoe crab) για γίνεται ο έλεγχος για ενδοτοξίνες.

Οι ρυθμιστικές αρχές της αλιείας του Ατλαντικού εξετάζουν επί του παρόντος νέα όρια συγκομιδής για τα καβούρια – πέταλα και η Φαρμακοποιία των ΗΠΑ εξετάζει καθοδήγηση σχετικά με ανασυνδυασμένες εναλλακτικές λύσεις αντί της LAL. Θα ακολουθηθεί δημόσια διαβούλευση κατά τη διάρκεια του χειμώνα του 2024, και στη συνέχεια θα υπάρξει ανασκόπηση από την Φαρμακοποιίας των ΗΠΑ και του FDA.