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鱟的藍色血液提取物是救命藥LAL

作者:佚名 2018-07-06 瀏覽: 15,200 評論:0

摘要: 鱟(Limulidae),讀音hòu,亦稱(chēng)馬蹄蟹,出現在3億年前的泥盆紀 ,這個(gè)時(shí)期經(jīng)歷了多個(gè)冰川時(shí)期、物種大滅絕、板塊漂移、小行星撞地球等地球大事件,但至今,它仍保留其原始而古老的樣貌,是閱盡地球歷史長(cháng)河的生物之一,被稱(chēng)為現代活化石。 鱟 但是在最近的幾十...

鱟(Limulidae),讀音hòu,亦稱(chēng)馬蹄蟹,出現在3億年前的泥盆紀 ,這個(gè)時(shí)期經(jīng)歷了多個(gè)冰川時(shí)期、物種大滅絕、板塊漂移、小行星撞地球等地球大事件,但至今,它仍保留其原始而古老的樣貌,是閱盡地球歷史長(cháng)河的生物之一,被稱(chēng)為現代活化石。

鱟的藍色血液提取物是救命藥LAL

但是在最近的幾十年里,它們卻成了人類(lèi)的救命藥。鱟的血液可以制成專(zhuān)用于細菌內毒素檢測的試劑LAL,目前這已發(fā)展為龐大的產(chǎn)業(yè),由美國食品藥品監督管理局(FDA)授權生產(chǎn)的每種藥物,都必須經(jīng)過(guò)LAL測試。

捕獲它,獲得的是藍色血液

其實(shí),捕獲鱟并不是那么難。在得到美國自然資源部授權后,漁民在美國卡羅萊納州的淺灘將其拾起,放入漁船中即完成了捕獲。

圖片來(lái)源: Andrew Tingle圖

圖片來(lái)源: Andrew Tingle圖

漁民在捕獲鱟之后并不會(huì )馬上殺死它們,而是將其擦洗干凈,把身上的藤壺、沙子清除掉,然后把甲殼剝離開(kāi)。

圖片來(lái)源:Andrew Tingl

圖片來(lái)源:Andrew Tingl

最后將其固定在工作臺上,用不銹鋼針刺入鱟的心包(心包是一個(gè)圓錐形雙層纖維漿膜囊)以提取鱟的血液。

和其他動(dòng)物不同,鱟的血液是藍色的,這是因為在它們的血液中含有銅離子。這種藍色血液并不是澄澈的藍,而是像混了牛奶的藍莓汁。

圖片來(lái)源:Andrew Tingle

圖片來(lái)源:Andrew Tingle

人類(lèi)為什么需要這種藍色血液?

其實(shí),上文提到的救命藥主要都在這種藍色血液里了。在鱟血液的循環(huán)阿米巴樣細胞中,有一種裂解物叫作鱟阿米巴樣細胞裂解物( Limulus Amebocyte Lysate,下文簡(jiǎn)寫(xiě)為L(cháng)AL ),它可以被用于檢測革蘭氏陰性細菌細胞壁的成分脂多糖(內毒素)。

使用 LAL 進(jìn)行內毒素檢測來(lái)源于 Frederik Bang的發(fā)現。

Frederick B。 Bang(圖片來(lái)源:by unidentified photographerblack and white photograph)

Frederick B。 Bang(圖片來(lái)源:by unidentified photographerblack and white photograph)

在Bang發(fā)現之前,檢測細菌毒素的標準方法是將樣品注射到兔子體內。這要求有人每隔30分鐘檢查一次兔子的體溫,在3小時(shí)內是否有發(fā)熱跡象,如果有則表明有細菌毒素。在顯微鏡下,兔子的血細胞也傾向于聚集在毒素周?chē)?/p>

在1956年發(fā)表這項研究后的十五年半的時(shí)間里,Bang 觀(guān)察發(fā)現, Limulus polyphemus 革蘭氏陰性感染后導致致命性的血管內凝聚。后來(lái)Bang與一位名叫杰克萊文(Jack Levin)的年輕病理學(xué)家共同發(fā)現,這種凝結現象是內毒素與鱟血中的循環(huán)阿米巴樣細胞中的一種可凝結蛋白相互作用的結果。因此,Levin 和 Bang 從洗滌后的阿米巴樣細胞中制備了一種裂解物,該裂解物是內毒素的一種非常敏感的指示劑。

不過(guò),直到1977年,美國食品和藥物管理局(FDA)才允許制藥公司用LAL試劑盒替換低效的兔子毒素測試試驗。

圖片來(lái)源:https://kepleybiosystems.com/hcrbi/

圖片來(lái)源:https://kepleybiosystems.com/hcrbi/

如今,你只需要將LAL添加到測試材料中,然后將小瓶翻過(guò)來(lái),查看它是否變成固體,就可以知道其是否含有毒素。

圖片來(lái)源:http://www.lalendotoxin.com/lal-reagent/gel-clot-lal/limulus-amebocyte-lysate-assay-lal-reagent.html

圖片來(lái)源:http://www.lalendotoxin.com/lal-reagent/gel-clot-lal/limulus-amebocyte-lysate-assay-lal-reagent.html

瀕臨滅絕的鱟,用它的血液制成的LAL都有啥作用?

LAL可以準確、快速地檢測人體內部組織是否因細菌感染而致??;在制藥和食品工業(yè)中,可用它對毒素污染進(jìn)行監測血液中的變形細胞(少量,離心得到沉淀白色物)甚至被帶上外太空,偵測有機體及保護太空人免于疾病傷害。鱟的血液在現代生物產(chǎn)業(yè)也有舉足輕重的作用,其功能價(jià)值在較長(cháng)一段時(shí)間內都具有不可替代性。

因此鱟如果一旦消失,對現代生物醫學(xué)將會(huì )有巨大的沖擊。很不幸的是,現有的鱟的生存情況并不好,特別是生活在亞洲地區的鱟:海堤的建設,導致其產(chǎn)卵的海灘面積逐步縮減;海洋的污染、過(guò)度捕撈都成了鱟數量不斷減少的原因,我國廣東 、廣西 、福建等省已將其列入二級保護動(dòng)物。

在美國,雖然用于生物醫學(xué)用途的鱟最后會(huì )被運回海洋,但送回去之后還是會(huì )面臨死亡,據估計,每年有5萬(wàn)只鱟在被運回沙灘后死去。

被放回海洋的鱟(圖片來(lái)源:Andrew Tingle)

被放回海洋的鱟(圖片來(lái)源:Andrew Tingle)

現在,LAL已經(jīng)成為一個(gè)價(jià)值數百萬(wàn)美元的行業(yè)。據報道,1夸脫(1夸脫約為0.946升)馬蹄蟹血液價(jià)值高達15,000美元,而一套試劑的價(jià)格高達1000美元。昂貴的試劑價(jià)格以及瀕危的數量都成為了科學(xué)家尋找替代LAL的動(dòng)力。

圖片來(lái)源:Timothy Fadek / Corbis / Getty

圖片來(lái)源:Timothy Fadek / Corbis / Getty

替代LAL,科學(xué)家想出了這個(gè)方法

現在我們已經(jīng)知道,C因子導致了鱟的血液有凝結性,只需要找到其相關(guān)的基因片段即可??茖W(xué)家想通過(guò)轉基因的技術(shù),將鱟可以與毒素相結合的基因剪切出來(lái),轉移到在實(shí)驗室容易生長(cháng)的酵母細胞中。

這個(gè)思路聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單,但試驗的難度是非常大的。因為鱟對細菌毒素極其敏感,在實(shí)驗室環(huán)境下鱟血動(dòng)不動(dòng)就會(huì )在試管凝結,因為在正常環(huán)境下毒素無(wú)處不在,所以制造一個(gè)徹底的無(wú)菌實(shí)驗室就極其必要了。

而有一位科學(xué)家克服了這些困難。丁玲是新加坡國立大學(xué)的分子生物學(xué)家,從上個(gè)世紀80年代開(kāi)始,通過(guò)十余年的努力,基于轉基因技術(shù)終于開(kāi)發(fā)出了LAL的替代品,第一個(gè)非鱟血指試劑測試盒在2003年問(wèn)世。

但即使這樣,最初制藥公司對此也沒(méi)有多大興趣,究其原因,是這項技術(shù)是基于丁玲的個(gè)人專(zhuān)利,并且只允許了一家瑞士化學(xué)公司Lonza供應這種合成試劑。將來(lái)如果Lonza這家供應商倒了怎么辦?其他制藥企業(yè)不是跟著(zhù)倒大霉了嗎?

在南卡羅來(lái)納州查爾斯頓的查爾斯河實(shí)驗室,馬蹄蟹被運送出血 (圖片來(lái)源:Timothy Fadek / Corbis / Getty)

在南卡羅來(lái)納州查爾斯頓的查爾斯河實(shí)驗室,馬蹄蟹被運送出血 (圖片來(lái)源:Timothy Fadek / Corbis / Getty)

然而最近一些事情正在發(fā)生改變。首先,Lonza不再是唯一的供應商。在2013年,Hyglos成為第二家生產(chǎn)合成因子C的公司。其次,在監管方面,歐洲藥典于2016年增加了因子C作為公認的細菌-毒素測試,這也為藍血試劑的變革鋪平了道路?,F在,越來(lái)越多的制藥企業(yè)加入合成毒素指示劑的制造中。

也許你會(huì )想,鱟這一存活了數億年的古老物種終于可趴在沙灘上,曬著(zhù)太陽(yáng)安詳地生活了。但即使制藥企業(yè)不再需要鱟,漁民又會(huì )將它們用作捕捉蛾螺的誘餌,它們的悲慘命運似乎沒(méi)有盡頭。