Кіріспе
Бактериялық эндотоксиндерді анықтау және мөлшерлеу үшін қолданылатын химиялық зат. Limulus amebocyte lysate (LAL) – Атлантикалық жылқының тікенегі Limulus polyphemus крабының қозғалмалы қан жасушаларының (амебоциттер) сулы экстракты. LAL бактериялық эндотоксиндермен, мысалы липополисахаридтермен (LPS) әрекеттеседі, олар грам-теріс бактериялардың жасушалық қабығының ең сыртқы мембранасы болып табылатын бактериялық капсуланың құрамдас бөліктері. Осы реакция бактериялық эндотоксиндерді анықтау және мөлшерлеу үшін кеңінен қолданылатын LAL тестінің негізі болып табылады. Азияда кейде жергілікті жылқының тікенегі крабтары Tachypleus gigas немесе Tachypleus tridentatus негізінде ұқсас Tachypleus amebocyte lysate (TAL) тесті қолданылады. Рекомбинантты C факторын (rFC) анықтау әдісі ұқсас реакцияға негізделген LAL және TAL әдістерін алмастырады.
Limulus amebocyte lysate (LAL) is an aqueous extract of motile blood cells (amebocytes) from the Atlantic horseshoe crab Limulus polyphemus. LAL reacts with bacterial endotoxins such as lipopolysaccharides (LPS), which are components of the bacterial capsule, the outermost membrane of cell envelope of gram negative bacteria. This reaction is the basis of the LAL test, which is widely used for the detection and quantification of bacterial endotoxins. In Asia, a similar Tachypleus amebocyte lysate (TAL) test based on the local horseshoe crabs Tachypleus gigas or Tachypleus tridentatus is occasionally used instead. The recombinant factor C (rFC) assay is a replacement of LAL and TAL based on a similar reaction.
Өмірбаян
1956 жылы американдық зерттеуші Фред Банг грам-теріс бактериялар, тіпті өлтірілсе де, атқұйрықты крабтың қанын гельге, яғни жартылай қатты массаға айналдыратынын хабарлады. Кейіннен жануардың қан жасушаларында, амебоциттер деп аталатын жылдам қозғалатын жасушаларда, коагулоген деп аталатын қан ұю факторы бар түйіршіктер бар екені анықталды; бұл бактериялық эндотоксиндер кездескен кезде жасушадан сыртқа шығарылады. Қан ұйып, кейін гельге айналғаннан кейін алынған гель жануардың жартылай жабық қан айналымы жүйесіндегі бактериялық инфекцияларды ұстап тұрады деп есептеледі. Лизатты қазіргі заманғы талдау нәтижесінде осы каскадтық жүйенің қалай жұмыс істейтіні түсінілді, онда бірнеше ферменттер тізбектей жұмыс істеп гельді құрайды. Эндотоксинмен шақырылған қан ұюының бастапқы нүктесі – Limulus C қан ұю факторы. 1977 жылы АҚШ-тың Тамақ және Дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) LAL-ды қанмен байланысатын дәрі-дәрмектерді, өнімдерді және құрылғыларды тексеруге бекітті. Осыған дейін бұл мақсатта қоян үстіндегі әлдеқайда баяу және қымбат сынақ қолданылатын. Атқұйрықты крабтар жиналады және олардың жүрекшесінен қан алынады; кейбіреулері суға қайтарылады, ал қалғандары жеуге немесе балық аулауға қолданылатын жем ретінде сатылады. 2008 жылға дейін LAL-ды атқұйрықты крабтардан өндіретін компаниялар өлім көрсеткіші 3%-дан төмен екенін мәлімдеді. 2009 жылы Массачусетс Теңіз балық шаруашылығы бөлімінің зерттеуі бұрынғы зерттеулерде еркектерде 5-15%, ал әйелдерде 29% өлім-жітім болғанын көрсетті. Зерттеудің өзі әйелдердің 22%-ы бірден суға қайтарылса, ал әйелдердің 30%-ы коммерциялық тәжірибені көрсету үшін түнеуге қалдырылса, олардың өлімі жоғары екенін анықтады. Қан жасушалары сарысудан центрифугалау арқылы бөлінеді, содан кейін дистильденген суға салынады, бұл олардың ісінуіне және жарылуына («лизге») әкеледі. Бұл жасуша ішіндегі химиялық заттарды («лизатты») босатады, содан кейін олар тазартылып, мұздатып кептіріледі. Үлгіде эндотоксин бар-жоқ екенін тексеру үшін оны лизат пен сумен араластырады; егер қан ұйыса, онда эндотоксин бар.
In 1977 the U. S. Food and Drug Administration (FDA) approved LAL for testing drugs, products and devices that come in contact with the blood. Prior to that date, a much slower and more expensive test on rabbits had been used for this purpose. Horseshoe crabs are collected and blood is removed from the horseshoe crab's pericardium; some crabs are then returned to the water, while others are sold to be eaten or used as bait. Companies extracting LAL from horseshoe crabs stated before 2008 that mortality rates were below 3%. A 2009 Massachusetts Division of Marine Fisheries study stated that earlier studies found 5 to 15% mortality for males and one estimate of 29% for females. The study itself found 22% for females returned immediately to the water, and 30% for females kept overnight to represent commercial practice. The blood cells are separated from the serum using centrifugation and are then placed in distilled water, which causes them to swell and burst ("lyse"). This releases the chemicals from the inside of the cell (the "lysate"), which is then purified and freeze dried. To test a sample for endotoxins, it is mixed with lysate and water; endotoxins are present if coagulation occurs.
LAL сынағы
Үш негізгі әдіс бар: гельді ұю, бұлдырлаулық және хромогендік. LAL-дың негізгі қолданылуы – қанға немесе омыртқалық сұйықтыққа жанасатын парентеральді фармацевтикалық препараттар мен медициналық құрылғыларды тексеру болып табылады. АҚШ-та FDA мұндай өнімдер үшін эндотоксиндік тест ретінде LAL тестін жарамдылау туралы нұсқаулық жариялаған. LAL каскады басқа G факторы арқылы (1,3) β D глюканмен де іске қосылады. Бактериялық эндотоксиндер де, (1,3) β D глюкан да патогенге байланысты молекулалық үлгілер немесе PAMP ретінде қарастырылады, олар сүтқоректілерде қабыну реакцияларын тудыратын заттар.
Ингибицияны жеңу және күшейту
LAL қолданып эндотоксиндерді тексерудің ең көп уақыт алатын жайттарының бірі – LAL тестіне кедергі келтіретін және эндотоксиндердің анықталуын әсер ететін үлгілерді алдын ала өңдеу. Егер сыналып жатқан өнімнен эндотоксин күтілгеннен аз қалпына келсе, онда ол LAL тестін тежейді. Күтілгеннен жоғары мәнді нәтижелер беретін өнімдер күшейткіш болып табылады. Өнімнің тежеу және күшейту қасиеттерін жою, FDA талабы бойынша, инъекциялық препараттар мен медициналық құралдардың соңғы шығарылым тестілерінде LAL тестін қолдануды бекіту процесінің бір бөлігі болып табылады. LAL-ды өнімді шығаруға пайдалану алдында эндотоксиннің дұрыс қалпына келтірілуі дәлелденуі керек.
Рекомбинантты С факторды талдау
LAL сынағы биомедициналық өнеркәсіпте жануарлардан алынатын өнімдерге тәуелділіктің маңызды көзі болып табылады және жануарларды сынақтарда қолдануға қатысты ғылымның үш қағидасына (Three Rs) қарсы келеді. 2003 жылдан бері LAL сынағында қолданылатын рекомбинантты ақуызға балама ретінде жасалған препарат коммерциялық түрде қолжетімді. Бұл препарат рекомбинантты С факторы (rFC) деп аталады, ол Лимулдың С қан ұю факторының ақуызына негізделген, бірақ генетикалық түрлендірілген жәндік жасушаларында өндіріледі (қолданылған С факторының нақты тізбегі Атлант мүйізді шағаласынан алынбауы мүмкін). rFC сынағын қабылдау баяу болды, бірақ 2012 жылы АҚШ-тың FDA және Еуропалық денсаулық сақтау министрлігі оны қабылданған балама ретінде мойындағаннан кейін жағдай өзгерді. Фармакопеяларда оның жазылмауы мәселе болып қала берді, себебі өндірісте сынақты жүргізуге арналған стандарттық нұсқаулық болған жоқ.
Моноциттердің белсендіру сынағы
Моноциттерді белсендіру сынағы (MAT) – адам қанындағы моноциттерге негізделген эндотоксиндерді анықтаудың тағы бір ұсынылған әдісі. Бұл сынақ пирогендердің болуына байланысты олардан цитокиндердің бөлінуін өлшейді, бұл токсиндердің адамдарда (және үй қояндары, бастапқы пирогендік сынақтағыдай) қызуды тудыру механизмін шамамен көрсетеді. Еуропалық Фармакопеяда егілген жасушаларды қолданатын MAT сынағының әдістемесі сипатталған. Жақында жүргізілген зерттеуде генетикалық түрлендірілген моноциттерді пайдалану арқасында моноциттерге негізделген анықтау сынақтарының сезімталдығы айтарлықтай артты, сынақ аяқталу уақыты 20 сағаттан кеміп 2-3 сағатқа дейін төмендеді.