拥有“蓝血”的生物

鲎(Limulidae),亦称马蹄蟹,出现在3亿年前的泥盆纪 ,这个时期经历了多个冰川时期、物种大灭绝、板块漂移、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样貌,是阅尽地球历史长河的生物之一,被称为现代活化石。

但是在最近的几十年里,它们却成了人类的救命药。鲎的血液可以制成专用于细菌内毒素检测的试剂LAL,目前这已发展为庞大的产业,由美国食品药品监督管理局(FDA)授权生产的每种药物,都必须经过LAL测试。


人类为什么需要这种蓝色血液?

其实,上文提到的救命药主要都在这种蓝色血液里了。在鲎血液的循环阿米巴样细胞中,有一种裂解物叫作鲎阿米巴样细胞裂解物( Limulus Amebocyte Lysate,下文简写为LAL ),它可以被用于检测革兰氏阴性细菌细胞壁的成分脂多糖(内毒素)。


濒临灭绝的鲎,用它的血液制成的LAL都有啥作用?

LAL可以准确、快速地检测人体内部组织是否因细菌感染而致病;在制药和食品工业中,可用它对毒素污染进行监测血液中的变形细胞(少量,离心得到沉淀白色物)甚至被带上外太空,侦测有机体及保护太空人免于疾病伤害。鲎的血液在现代生物产业也有举足轻重的作用,其功能价值在较长一段时间内都具有不可替代性。

因此鲎如果一旦消失,对现代生物医学将会有巨大的冲击。很不幸的是,现有的鲎的生存情况并不好,特别是生活在亚洲地区的鲎:海堤的建设,导致其产卵的海滩面积逐步缩减;海洋的污染、过度捕捞都成了鲎数量不断减少的原因,我国广东、广西 、福建等省已将其列入二级保护动物。 

在美国,虽然用于生物医学用途的鲎最后会被运回海洋,但送回去之后还是会面临死亡,据估计,每年有5万只鲎在被运回沙滩后死去。

现在,LAL已经成为一个价值数百万美元的行业。据报道,1夸脱(1夸脱约为0.946升)马蹄蟹血液价值高达15,000美元,而一套试剂的价格高达1000美元。昂贵的试剂价格以及濒危的数量都成为了科学家寻找替代LAL的动力。

 

替代LAL,科学家想出了这个方法

现在我们已经知道,C因子导致了鲎的血液有凝结性,只需要找到其相关的基因片段即可。科学家想通过转基因的技术,将鲎可以与毒素相结合的基因剪切出来,转移到在实验室容易生长的酵母细胞中。

这个思路听起来很简单,但试验的难度是非常大的。因为鲎对细菌毒素极其敏感,在实验室环境下鲎血动不动就会在试管凝结,因为在正常环境下毒素无处不在,所以制造一个彻底的无菌实验室就极其必要了。

而有一位科学家克服了这些困难。丁玲是新加坡国立大学的分子生物学家,从上个世纪80年代开始,通过十余年的努力,基于转基因技术终于开发出了LAL的替代品,第一个非鲎血指试剂测试盒在2003年问世。

但即使这样,最初制药公司对此也没有多大兴趣,究其原因,是这项技术是基于丁玲的个人专利,并且只允许了一家瑞士化学公司Lonza供应这种合成试剂。 然而最近一些事情正在发生改变。首先,Lonza不再是唯一的供应商。在2013年,Hyglos成为第二家生产合成因子C的公司。其次,,欧洲药典于2016年增加了因子C作为公认的细菌-毒素测试,这也为蓝血试剂的变革铺平了道路。现在,越来越多的制药企业加入合成毒素指示剂的制造中。

 

也许你会想,鲎这一存活了数亿年的古老物种终于可趴在沙滩上,晒着太阳安详地生活了。但即使制药企业不再需要鲎,渔民又会将它们用作捕捉蛾螺的诱饵,它们的悲惨命运似乎没有尽头。