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2019年12月30日

活化石『鱟魚』,細胞治療背後的隱形守護天使

生科人梁智强

(技術人員採集鱟血中)



俗話說,每個成功的男人,背後都有一位傑出且付出的女人。而每一次成功的細胞療法,背後都有一群『鱟』幫我們把關。 

細胞產品必須無菌,但卻不可以消毒或滅菌


生活周遭到處都有細菌。所以任何會接觸到傷口,或進入人體的醫療用品和注射針劑,都必須無菌才可以。否則輕則讓人發燒與感染,重則令人死亡。

即使是微小的棉花棒或注射用水,原料雖然不是無菌狀態,但只要從工廠出貨前,產品經過最終滅菌 (高溫滅菌、紫外線滅菌、臭氧滅菌…等) 處理並且通過無菌測試,就能夠放行。

但是,活細胞製成的產品或針劑,可無法加熱滅菌,一加熱細胞就死囉。因此打從製程的第一步,所有的東西都必須是無菌狀態。所以細胞產品對於生產環境的要求,可是比醫材或針劑高出許多。


但產品即使無菌,仍可能導致人體發燒


外毒素是細菌分泌到菌體外的毒性物質,例如肉毒桿菌素。雖然對人體有害,但外毒素大部分是蛋白質組成,因此加熱滅菌時它的活性也會被移除。

而脂多醣 (lipopolysaccharide; LPS) 不但是革蘭氏陰性菌的細胞壁主要成分,也是一種內毒素。細菌死亡或破裂後,LPS 會被釋放出來;因此內毒素在自然界到處都有,包含了自來水、空氣,甚至是食物當中。

當 LPS 進入人體血液後,會造成人類嚴重的發燒、凝血、休克。但 LPS 不是蛋白質,即使用 100℃ 高溫加熱一小時也不受影響;必須用 160℃ 加熱 2~4 小時,或使用強鹼、強酸或強氧化劑加溫煮沸30分鐘,才能破壞它的生物活性。

而細胞培養過程中,若使用的水或塑膠耗材帶有 LPS,那麼製成的細胞產品即使無菌,但可能帶有 LPS。注射到病患身上後,可能引起發燒或其他健康風險。

因此在細胞產品出廠前,內毒素檢測是十分重要且必須執行的安全性試驗項目之一。


內毒素檢測,早期利用家兔,後來用鱟血


在過去,藥廠利用家兔來確認注射輸液或包材是否含有會讓病患發燒的「熱原物質」。方法是把產品注射到家兔體內,觀察兔子是否產生發燒反應,又稱熱原試驗

這種試驗方式全程都必須把兔子固定住,讓它無法行動。但兔子仍可能因為緊張或掙扎導致體溫上升,因此實驗不但不精準,且非常不人道。

後來科學家找到了替代方案。這次倒楣的是鱟魚,一種比恐龍還古老的活化石動物。

鱟魚的血遇到 LPS 會產生凝集反應,因此科學家將鱟魚血加工做成內毒素檢測試劑。由於檢測十分靈敏且操作方便,這種試劑 (LAL, Limulus Amebocyte Lysate) 成為最普遍且受歡迎的內毒素試劑,廣泛使用於藥物、生物製品及醫療器材等的內毒素檢測。

鱟血試驗又稱「細菌內毒素試驗」,在 1980 年就被收錄於美國藥典。隨後英、德、意、日以及中國相繼在藥典中收載了這一檢查法。此後鱟血試驗逐漸替代家兔熱原試驗。

但鱟血試驗只能檢測內毒素,但無法檢測 LPS 以外的熱原,例如革蘭氏陽性菌、病毒、黴菌…,因此無法全面取代家兔試驗。


但採鱟血,可能會加速鱟魚絕種





鱟魚又叫馬蹄蟹、夫妻魚。目前全世界有 4 種鱟,多分佈於美國東海岸與亞洲東海岸;台灣的金門、澎湖沿岸及嘉義也有分布。

生技公司取鱟血做成內毒素檢測試劑。但由於養殖技術還不成熟,現在鱟最大的來源仍然是野外。野生鱟被捕捉、上架、抽血後,就被野放。

鱟魚血是藍色的,市價高達 50 萬台幣,有「藍血」之稱。所以有部分不肖廠商會選擇把鱟血抽乾,並將死去的鱟魚賣到餐廳,謀取更多的獲利。

即使抽完血後被野放回大海,根據調查有 10% 到 25% 的鱟,仍會在遭到大量抽血後的幾天內死亡。

因此鱟魚的野外數量與處境,是越來越嚴峻。


鱟血試劑好貴又不耐放,卻是必要之惡


一瓶鱟血試劑好幾千元,最多只能檢測 3 個檢體;而且開封後若沒使用完,最多也只能解凍一次或 7 天內用完。所以內毒素檢測一直是成本很高的檢測項目。

對於細胞療法中使用的細胞產品,整個生產製程都必須無菌,且實驗室會透過「無菌試驗」檢測,確保產品未遭受細菌汙染;但生產過程使用的儀器耗材仍可能受到 LPS 汙染,因此內毒素檢測是不可以少的。

任何要注射到人體、血管內的東西,務必用最高安全標準來把關!


MAT熱原檢測法或許是個好的替代方案


家兔與鱟血,目前仍是最常見的熱原試驗方法。而鱟血試劑更是全球主流的內毒素檢測法,短時間內在醫藥領域中仍難以被取代。

但為了符合減少動物試驗的需求與趨勢,新的取代方案仍有需要。

既然是偵測會導致人體發燒的熱原物質,比起家兔或鱟血,用人血更能反應人體的發燒機制。因此科學家利用這個原理開發出以人類血液為模式的熱原試驗法 ─ MAT (Monocyte Activation Test),又稱 WBT (Whole Blood Test)。

2010 年時,歐洲藥典(European Pharmacopoeia)已正式收錄五種人血熱原試驗模式。而台灣在 2013 年時,也在中華藥典第七版的通則中收錄了 MAT 試驗法。

採用 MAT 法時,實驗室或工廠必須提出佐證,證明 MAT 法適合用於自家的產品,且結果可以取代家兔或 LAL test。以實驗室的角度來說,確實是增加了許多麻煩。但這確實是符合減少動物實驗的全球趨勢。 


延伸閱讀:實驗兔、實驗鱟 痛苦、犧牲無人知--以學名藥為例,檢視台灣不必要的實驗動物犧牲


結論


全球鱟魚的野生數量日益稀少。在台灣本島鱟幾乎已經絕跡,而金門的野生鱟魚數量也正在減少,故學者們不斷呼籲政府將鱟魚列為保育類動物。

當我們在關心細胞療法的最新發展時,也別忘了在後面默默守護我們的鱟魚,和牠們日趨嚴重的生存壓力。 



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