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如果您曾經接種過疫苗或接受過靜脈注射藥物，並且沒有出現可能危及生命的發燒，那麼您可以感謝鱟（鱟）。
那些常被稱為活化石的動物，因為它們幾百萬年來幾乎沒有變化，為何在現代醫學中如此重要？ 鱟血用於生產一種稱為鱟阿米巴細胞裂解物（LAL）的物質，科學家用它來測試靜脈注射藥物中稱為內毒素的有毒物質。
這些由細菌產生的毒素在環境中普遍存在，並且不能簡單地透過滅菌來去除。 它們可能會引起歷史上稱為「注射熱」的反應。 濃度過高會導致休克甚至死亡。
將 LAL 確定為高度靈敏的內毒素檢測器是 20 世紀醫療安全的突破。 然而現在，批評者對環境影響以及審查和批准鱟血合成替代品的過程提出了質疑。
我們研究科學、技術和公共政策，最近發表了一份白皮書，探討與使用鱟生產鱟試劑相關的社會、政治和經濟問題。 我們將此問題視為跨越多個機構並需要關注自然和人類健康的複雜問題的測試案例。
海洋解決方案
1800 年代中期，醫生開始給病人注射各種溶液，但直到 1920 年代，生物化學家 Florence Seibert 才發現發燒反應是由於這些溶液中的水受污染造成的。 她創造了一種方法來檢測和去除引起這種反應的物質，並成為 20 世紀 40 年代的醫學標準。
它被稱為兔子熱原測試，要求科學家向兔子靜脈注射藥物，然後對動物進行監測。 一隻兔子發燒，代表一批藥品被污染了。
LAL 方法是偶然發現的。 1950 年代和1960 年代，病理生物學家弗雷德里克·邦(Frederik Bang) 和醫學研究員傑克·萊文(Jack Levin) 在馬薩諸塞州伍茲霍爾的海洋生物實驗室研究鱟時發現，這些動物的藍色血液以一種奇怪的方式凝固。 透過一系列實驗，他們分離出內毒素作為凝固劑，並設計了從血液中提取鱟亞胺的方法。 當存在引起發燒的毒素時，這種化合物幾乎會立即凝膠或凝結。
學術研究人員、生物醫學公司和美國食品和藥物管理局改進了鱟試劑的生產，並通過兔子測試對其進行了測量。 到了 1990 年代，鱟試劑 (LAL) 成為 FDA 批准的藥物內毒素檢測方法，很大程度上取代兔子。
生產 LAL 需要從海洋和海灘捕獲鱟，在實驗室中抽乾 30% 的血液，然後將活鱟放回海洋。 關於有多少螃蟹在此過程中死亡（估計範圍從百分之幾到 30% 或更多）以及對倖存者可能產生的有害影響存在爭議。
目前，美國東岸有五家獲得 FDA 許可的鱟試劑生產商。 他們生產的 LAL 數量及其銷售價值都是專有的。
誘餌與生物技術
隨著 1990 年代生物醫學鱟試劑產量的增加，捕撈鱟以用作其他物種的誘餌，特別是外國海鮮市場上的鰻魚和海螺的產量也隨之增加。 過去 25 年來，每年為此目的捕撈數十萬隻鱟，早年捕撈數百萬隻鱟。 這兩個漁業每年總共殺死超過 50 萬隻鱟。
沒有商定的總人口估計 鱟屬但最近對鱟漁業的聯邦評估發現，其數量既沒有強勁增長也沒有下降。
環保人士擔心的不僅是螃蟹。 數以百萬計的濱鳥沿著大西洋海岸遷徙，許多濱鳥在春天鱟在大西洋中部海灘產卵時停下來，以蟹卵為食。 特別是對於紅腹濱鷸來說——這種物種可以在南美洲尖端和加拿大北極之間遷徙長達 9,000 英里——吃鱟卵可以為它們艱苦的旅程提供重要的豐富能量。
2015 年，紅腹濱鷸被《瀕危物種法》列為受威脅物種，主要是因為鱟捕撈威脅到了這個重要食物來源。 隨著生物醫學蟹的產量達到或超過誘餌產量，保護組織開始呼籲 LAL 產業尋找新的來源。
生物醫學替代品
許多重要的藥物都源自於生物體。 青黴素是第一種重要的抗生素，最初是由黴菌生產的。 目前使用的其他藥物來自牛、豬、雞和魚等。 海洋是此類產品的一個有前途的來源。
如果可能的話，在實驗室合成這些物質——尤其是胰島素等廣泛使用的藥物——可以帶來很多好處。 它通常更便宜、更有效，並且可以避免將物種置於危險之中，並解決一些患者對使用動物性醫療產品的擔憂。
1990 年代，新加坡國立大學的研究人員發明了第一個利用鱟 DNA 和重組 DNA 技術製造合成內毒素檢測化合物的工藝，並獲得了專利。 這結果稱為重組因子 C (rFC)，模仿了 LAL 暴露於內毒素時發生的三部分級聯反應的第一步。
後來，幾家生物醫學公司生產了自己版本的 rFC 和稱為重組級聯試劑 (rCR) 的化合物，它們無需使用鱟血液即可重現整個 LAL 反應。 然而，時至今日，鱟試劑仍是醫學中檢測內毒素的主導技術。
主要原因是，制定醫療產品安全標準的準監管組織美國藥典將 rFC 和 rCR 視為檢測內毒素的「替代」方法，因此需要逐案驗證才能使用，這可能是一個漫長的過程。和昂貴的過程。 FDA 通常遵循美國藥典。
一些財力雄厚的大型製藥公司已承諾從 LAL 轉向 rFC。 但大多數藥品生產商仍堅持使用經過驗證的方法。
保育組織希望美國藥典能夠完全認證 rFC 可以在工業中使用，而無需額外的測試或驗證。 他們認為，LAL 生產商正在推遲 rFC 和 rCR 批准，以保護其內毒素檢測市場。 美國藥典和鱟試劑生產商反駁稱，他們正在盡職調查以保護公眾健康。
改變即將來臨
改變可能即將到來。 所有主要的 LAL 生產商現在都有自己的重組產品——這默認了市場和法規正在朝著 鱟屬-免費檢測內毒素的方法。
大西洋漁業監管機構目前正在考慮新的鱟捕撈限制，美國藥典正在權衡鱟試劑的重組替代品的指導。 將於 2024 年冬季徵求公眾意見，隨後接受美國藥典和 FDA 審查。
即使 rFC 和 rCR 沒有立即獲得批准，我們相信收集更完整的鱟種群數據並要求 LAL 行業在如何處理鱟方面提高透明度將代表進步。 指導醫療公司在製造過程中使用重組產品進行測試，同時保留鱟試劑僅用於最終產品測試也是如此。
要跨不同機構就複雜的科學問題制定政策絕非易事。 但我們認為，保護人類健康和環境的漸進行動可能是向前邁出的重要一步。
本文轉載自 The Conversation，一個獨立的非營利新聞網站，致力於分享學術專家的想法。 如果您覺得有趣，可以訂閱我們的每週通訊。
作者：克里斯多福‧惠特尼 (Kristoffer Whitney) 羅徹斯特理工學院 和朱莉·克魯內爾， 羅徹斯特理工學院。
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本資料基於美國國家科學基金會獎勵編號 2121146 以及 Leverhulme 信託基金透過 Leverhulme 信託研究計畫撥款支持的工作。 本資料中所表達的任何意見、發現、結論或建議均屬於作者的觀點，不一定反映美國國家科學基金會或 Leverhulme Trust 的觀點。
朱莉·克魯內爾 (Jolie Crunelle) 獲得羅徹斯特理工學院阿伯格家族獎學金 (Aberg Family Fellowship) 的資助。
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