バング博士は無脊椎動物の循環系に非常に興味を持っていました。 1950年代初頭、メイン州ウッズホールの海洋生物学研究所にいたとき、バングはカブトガニの循環系と細菌感染に対する反応を研究しました。
彼は淡水から得た細菌を、さまざまなサイズのカブトガニに注射して、その反応を調べました。
しかしある日、バングはカブトガニの1匹が未知の感染症で死亡し、カブトガニの血液のほぼ全量が半固形の塊に凝固していることに気づきました。
さらに調べてみると、この反応を起こすのは「グラム陰性菌」だけであることがわかりました。
Note: In 1884, Hans Christian Gram invented a staining procedure for microscopy which came to be called The Gram stain. It stains the bacteria either red (Gram-negative) or violet (Gram-positive) depending on the chemicals they have in their cell walls.
グラム陰性菌は肺炎や髄膜炎などの感染症を引き起こします。 バングが注射の前に細菌を加熱殺菌しても、同じ凝固反応が見られた。 このことは、カブトガニの血液を凝固させるのに、生きた細菌は必要ないことを意味する。
彼は1956年にこの発見を発表し、最初の観察は10年近く脇に置いておいた。
1963年に、Bangが自分のカブトガニプロジェクトのデータを議論していたとき、同僚が血液学者と協力すれば、凝血の謎を解明することができるのではないかと提案しました。 シュワルツマン反応とは、血管内に血栓を形成させ、脊椎動物の血小板機能を変化させるエンドトキシンに対する反応である。
バンはレヴィンを説得して、ウッズホールの海洋生物学研究所で夏を過ごし、リムルスアメーバ細胞とヒト血小板の類似性を研究した。
彼はすぐにカブトガニの無細胞血漿が固まらないことを証明したが、血液細胞を研究すると、血液が固まらないという問題が発生した。 夜、研究室を出たときには大丈夫だったサンプルが、朝戻ると凝固しており、市販の抗凝固剤はどれも効果がありませんでした。
Serendipity Leads to an Aha! この可能性を検証するために、彼は無菌のエンドトキシンを含まないガラス器具で新しいサンプルを用意しました。 驚くべきことに、血液は固まらなかったのです！
そこで彼は、グラム陰性細菌のエンドトキシンの存在によって引き起こされる血液凝固メカニズムを特定したのだと気づきました。
Limulus polyphemus amebocytes
「エンドトキシンを扱っていた研究者でなければ、エンドトキシンが Limulus の血液を固める原因になるという可能性は考えられなかったと思う」と Levin は述べています。
その結果、Levin は、カブトガニの血液を使って細菌性エンドトキシンを検査できる、非常に感度の高い Limulus Amebocyte Lysate (LAL) テストを作成し、特許を取得することに成功しました。 当時、米国食品医薬品局は、注射薬はすべてパイロジェン試験に合格しなければ使用が許可されないと定めていました。
しかし、ウサギのパイロジェン試験はコストがかかり、効率が悪く、不正確なことも多いプロセスだったのです。 そのウサギに熱が出れば、その薬はテストに不合格でした。
製薬会社はこれらのテストを行うために、何千匹ものウサギを飼育しなければなりませんでした。
LALテストはわずか45分で結果を出すことができ、1兆分の1以下のレベルでエンドトキシンの存在を検出できます。
レヴィンは非常に敏感で速いアッセイがあることに気づきました！LALテストが成功したのは、このような理由からでした。 これはウサギのテストにとって厳しい競争相手でした。
LAL テストはわずか 45 分で結果を出すことができ、1 兆分の 1 未満のレベルでエンドトキシンの存在を検出することができます。
LAL テストは 1965 年に初めて説明されましたが、このテストが FDA によって最終製品のエンドトキシン検査として正式に承認されるまで、ほぼ 20 年かかりました！
なぜそんなに時間がかかったのでしょうか？
率直に言って、人は物事を変えることを好まず、企業は変化に本当に抵抗します。 新しい、より感度の高いテストを採用することは、製薬会社が再調整し、まったく新しい生産ラインを立ち上げなければならないことを意味します！
それは時間とお金です！
しかし、クリームは結局トップに上り、このテストは作物の中で最もクリームでしたし、今もそうです！
LALの需要は現在非常に高く、地球上で最も価値のある液体の1つになり、2018年4月の報告価格は1ガロンあたり3万5000ドル〜6万ドルになっています！
そして、このテストが成功すれば、LALは地球で最も価値のある液体の1つになります。
LALテストのスケールアップ
LALテストは、ジョンズ・ホプキンス大学ブルームバーグ公衆衛生大学院の「公衆衛生への最も重要な貢献100選」に選ばれました
ジャック・レヴィンによると、世界中のエンドトキシン汚染に対する標準スクリーニングテストで、毎年約1750万サンプル（およそ7000万テストの実行分に相当します）が検査されているとのことでした。 LALはどのようにして作られるのでしょうか。
カブトガニを捕獲し、チューブを刺して血を吸い上げる（上の写真参照）。 そして、採取した血液を遠心分離してアメーバ細胞を濃縮する。 詰め込まれたアメーバ細胞に水を加えると、アメーバ細胞はバラバラになり、エンドトキシンと反応する凝固タンパク質（溶解液）を放出します。
このLALの製造方法は、カニから血を得るための致死性のない方法として宣伝されています。 しかし、そうではありません。 なぜなら、すべてのカニが生き残るわけではないからです！
大西洋州立海洋漁業委員会によると、2019年のカブトガニのストックベンチマーク資源評価とピアレビュー報告書において、60万匹のカブトガニが捕獲され、年間のLAL需要を満たすために血を流されています
その60万匹のうち、およそ42～54万匹（70～90％）がその処置を生き残っているのです。 生息地の侵食、地球温暖化、さらにウナギやツブ貝漁の餌として毎年50万匹以上が捕獲され殺されていることを考えれば、カブトガニの個体数が激減している理由がわかるでしょう。
それだけでなく、カニは、交尾し、卵を産み、うまくいけば生存を維持するために大量に上陸する5月と6月に収穫されます。
これは持続可能な状況ではありません！
LALを作るもっと良い方法はありませんか？
「アメリカカブトガニは恐竜よりも長生きし、過去 4 回の大量絶滅を生き延びたが、現在は製薬業界、漁業コミュニティ、生息地の喪失、気候変動、そして最近ではアメリカ東海岸沖の紅藻の窒息潮によって危機にさらされている。ガーディアン』誌のジョナサン・ワッツより
この不幸な状況を緩和する方法として、主に2つの取り組みが注目されています。
製薬業界が試しているアプローチの1つに、カブトガニの養殖があります。 3～4ヶ月の培養で、血球タンパク質濃度が死亡に至るレベルまで低下してしまったようです。 これらの死は栄養不足に関係していると考えられていました。
Dr. Anthony Dellinger はノースカロライナ大学グリーンズボロ校の神経科学科の教授で、ノースカロライナ州グリーンズボロの Kepley Biosystems Incorporated の科学者です。
Dellinger と KBI は新しく改良した水産培養システムを懸命に開発中でした。 彼らの前提は、「監視され、よく管理されたカブトガニの養殖から LAL を制御して収集することで、LAL 供給量を増やし、種の生存率を確保し、新しい臨床イノベーションを可能にする」ことです。
Dellinger 氏らは、この 4 月に Frontiers of Marine Science に掲載された論文で、彼らの養殖システムがどのように動作するかを詳細に説明しています。
その研究のハイライトと結果を見てみましょう。 彼らの目標は、動物の健康を維持しながら、反復的なLALの収穫を促進することでした。
次のマイルストーンは、低負荷の反復的な収穫の方法を達成することでした。 これを実現するために、彼らはカブトガニに外科的にカテーテルを埋め込みました。 すべてのテストで、カブトガニがこのカテーテルによく耐えることがわかりました。
その結果を簡単にまとめると、
24匹のカニを収穫して1年間維持し、生存率は100％だったそうです。 カブトガニは、LAL活性、卵と精子の放出、および健康障害を示すかもしれない他の徴候についてチェックされました。
カニは月に3回ほどカテーテルから出血し、12ヶ月間でカニ1匹あたり約36回の出血をした可能性があります。 この期間中、移植されたカテーテルによる問題は発生しませんでした。
養殖システムの初期レイアウト以外で発生したコストを計算すると、カニの維持費は1ポンドあたり約0.76ドルで、非常に手頃な金額でした!
答えなければならない最も重要な疑問は、
自社で維持したカブトガニの LAL は、収穫したばかりのカニから得た LAL と比較してどうなのか？
彼らの論文の図 6 で示したように、養殖カニと野生カニの間で LAL エンドトキシン凝固活性に大きな違いはなかったのです。 また、1日目、16日目、23日目に採取した出血からの活性にも実質的な差はありませんでした。
これらの結果から、彼らは次のように結論づけました。「…養殖は、1年の年間漁獲量の5～10%に相当するもので数年間業界のニーズを満たすことができ、その後毎年60万近くの造血幹細胞を野生に残します。 実際、これらの知見は、年間 12 ～ 24 回、養殖造血幹細胞を持続的に採取することができ、現在の生物医学的 LAL の需要を上回ることを示唆しています」
2番目のアプローチは、カニを完全に不要にします。
Jeak Ling Ding は、彼女の夫で研究パートナーの Bow Ho とともに、シンガポールで、完全にカブトガニを必要としなくなるという目標がありました。
彼女は、大西洋のカブトガニよりもはるかに小さいアジア種のCarcinoscorpius rotundicaudaを研究しており、彼らは死なずにあまり血を流すことができませんでした。
ディンのLALに関する研究により、C因子という分子がその凝血作用に関係していることが発見されました。 丁はC因子の遺伝子を単離し、ウイルスを使って昆虫の腸の細胞に挿入した。 4521>
改良された昆虫は十分な量のC因子を作り、LALの代替品として遺伝子組み換えC因子（rFC）として市場で販売することができるようになったのです。
* Note: The word recombinant is a term used in molecular genetics to indicate a gene that has been isolated (cloned) and inserted into another organism's DNA so that organism makes the protein that gene specifies. Using a virus is one of many ways to accomplish this.
そのため、カブトガニを収穫または養殖して血を流す代わりに、昆虫を大量に育ててrFCを分離することができます。
rFCを使用した製薬会社は、それがLALと同じように機能し、生産コストが同等であることを確認しています。 「そして、遺伝子組み換えC因子が世界中で採用され、カブトガニが救われると思っていました」
残念ながら、rFCは導入時にLALと同じように普及への障害に直面したのです。 rFCは2003年に発売されましたが、普及には時間がかかりました。 しかし、少しずつFDAの認可への障害を乗り越えつつある。 もともとrFCを製造していたのは、スイスの化学メーカー、ロンザグループの1社のみでした。
2013年には、ハイグロス社が2社目のrFC製造メーカーとなりました。 Hyglos社のシニアサイエンティストであるKevin Williams氏は、rFCの取り込みと承認はずっと先だと見ていると言う。 Hyglos GmbH は、ヨーロッパの複数の規制機関からその使用の承認を得ています。
今日、専門家は、最終的に rFC がエンドトキシンを検出する主要な方法となり、カブトガニが工業生産のフックから完全に外れると信じています。
これで、カブトガニは共存できるようになりました！
Note: In these times of COVID-19, I wouldn't be surprised to see the obstacles removed even faster. Taking and applying research knowledge to improve patient wellbeing is happening faster than ever before. And in cases like this, that's a really good thing!
そこで、最後に見ておきたい疑問があります：
そもそも、なぜカブトガニが生き残るかどうかを気にするのでしょうか？
現代のエコシステムが簡単になし得る、古代の遺物ではないですか？
それは妥当な質問なので、もう少し深く調べてみましょう。 この地球上には、すでに絶滅の危機に瀕しているか、絶滅してしまった生き物が十分にいます。
私が言ったように、それは直感的な反応であり、あなたが帽子をかぶることができる答えではないのです。 より良い答えのためには、カブトガニが全体像の中でどのように位置づけられるかを見る必要があります。
カブトガニの成体は、アオイガイやホッキガイなどの小さな軟体動物、および環形動物を捕食します。
ストーニー ブルック大学のサフィナ センターによるこの報告によれば、2017 年現在、アオイガイは深刻な危機に陥ってはいないとのことです。 環形動物もホッキ貝も同様です。
幼生は、藻類と動物性物質の両方の小さな粒子を食べます。
全体として、カブトガニは獲物の種に有害な影響を与えていないようです。
さて、これはコインの片面です。 もう一方はどうでしょうか。 カブトガニを食べるものは何でしょうか。
Horseshoe Crab eggs are a food source for many organisms.
These includes shorebirds, some fish – striped bass, striped killifish, silversides, flounder – as well as sea turtle, Crabs, and whelks.この記事から引用したのは、シギ・チドリ類、いくつかの魚類-シマアジ、メダカ、シイラ、カレイなどです。 また、11種の渡り鳥の重要な食料源でもある。
アカウミガメやアカヒゲなどの海岸鳥はカブトガニに依存しています。
何千ものこれらのカメは、カブトガニを食べるために夏にチェサピークとデラウェア湾に移動します。
いくつかの逸話では、カブトガニがワニやサメの腹の中に出てきたと報告している。 夏から秋にかけて、幼生や初期段階のカブトガニが浅瀬に群がっています。 これらの食品は間違いなく魚やヒヨドリにも食べられています。
また、カブトガニを非常においしく感じる動物は他にもたくさんいるようで、簡単に代替品を見つけるのは難しいようです。
4億5000万年前から存在する生物であるにもかかわらず、Limulus polyphemusが沿岸の生態系で果たす役割について、私たちの理解は完全とはいえません。
カブトガニの生態に関する現在の知識では、その役割がどれほど不可欠であるかについて、はっきりとした結論は出せないのです。
それでも、私はカブトガニを保護する必要性に賛成します! それは、「転ばぬ先の杖」的な考え方です。
では、何かできることはありますか？
たまたまカブトガニが産卵に来る場所の近くに住んでいるなら、投書して手伝うのは簡単です。 ボランティアに頼ったカニ返しのプログラムや産卵期のカニ調査もあります。
最後に、お医者さんに行くときはカブトガニのことを思い出してください。
次回まで
リッチ
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カブトガニは、私たちにとって、とても身近な存在です。
この記事のために使用される情報のソース。
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