鲎血、内毒素检测与替代

一、 历史：一项改变现代医学的意外发现

鲎（hòu），一种已在地球上存活了超过4.5亿年的“活化石”，其命运的转折点发生在20世纪50年代。1956年，美国约翰斯·霍普金斯大学的动物学家弗雷德里克·邦（Frederick Bang）在研究鲎的血液循环时意外发现，当某种革兰氏阴性菌侵入鲎体内后，它的血液会迅速凝固成胶状物。

邦与他的同事进一步研究后揭示，这一神奇现象的背后是鲎血细胞中的一种特殊变形细胞。这些细胞对细菌内毒素（即脂多糖，是革兰氏阴性菌细胞壁的主要成分）极度敏感，即使浓度极低（万亿分之一级别），也能产生剧烈的免疫反应，形成肉眼可见的凝块。这项发现直接导致了鲎试剂（Limulus Amebocyte Lysate, LAL） 的诞生。

图片来源：https://onehundredmiles.org/horseshoecrabs/

自1970年代被美国食品药品监督管理局（FDA）批准以来，LAL测试彻底改变了药品、医疗器械（如注射器、植入物）以及疫苗的安全性检测方式。它取代了传统且不精确的家兔热原测试，以其极高的灵敏度、速度和可靠性，成为了全球医药行业不可或缺的“黄金标准”。每一支注射到人体内的注射液，几乎都得益于鲎血的守护，确保了其无内毒素污染的安全性。可以说，现代医学的飞速发展，深深地依赖着这种远古生物独特的蓝色血液。

二、 对鲎生存的严峻挑战

然而，医药产业巨大的需求对鲎的生存构成了巨大的压力。

1. 取血过程： 每年，在美国大西洋沿岸和亚洲部分地区，会有数十万只鲎被捕获。它们会被送往实验室进行“献血”——采集其约30%的血液。随后，大多数鲎会被放归大海。

死亡率与后遗症： 尽管行业声称放归后的死亡率“仅”为15%-30%，但多项独立研究表明，实际的综合死亡率可能更高。此外，幸存下来的鲎也常常表现出显著的行为后遗症，如活力下降、运动迟缓、繁殖能力受损。雌鲎在取血后往往难以回到产卵地，这直接影响了种群的繁衍。

2. 栖息地破坏： 鲎种群的危机并非仅来自采血。它们的产卵地——沿海滩涂和湿地，正因海岸开发、环境污染和气候变化而不断丧失和退化。

3. 种群数量锐减： 多重压力之下，尤其是中国鲎（Tachypleus tridentatus）和美洲鲎（Limulus polyphemus）的数量在过去几十年里急剧下降。中国鲎已被世界自然保护联盟（IUCN）列为“濒危（EN）”物种，美洲鲎则为“易危（VU）”物种。种群的崩溃不仅威胁到物种本身，也破坏了依赖鲎卵为食的候鸟等生物的沿海生态系统。

三、 生产鲎血替代品的必要性

鉴于鲎种群的濒危状态和医药行业对测试技术的长期需求，开发并推广鲎血替代品显得迫在眉睫且至关重要。其必要性体现在以下几个方面：

1. 生态保护与伦理责任： 减少乃至最终停止对野生鲎资源的依赖，是保护这些古老物种、维持海洋生态平衡的最根本途径。人类有责任在利用自然资源的同时，避免导致一个物种走向灭绝。

2. 供应链的可持续性与稳定性： 依赖一种濒危野生资源作为全球医药供应链的关键环节具有高风险。种群数量的持续波动或法规的突然收紧（如更严格的捕捞限制）都可能威胁到LAL试剂的稳定供应，从而影响全球药品安全。

3. 技术与性能优势： 目前最成功的替代品是重组C因子检测法（rFC）。它通过基因工程技术重组出鲎血中负责检测内毒素的关键蛋白——C因子。rFC法具有诸多优势：

• 高特异性与一致性： 避免了动物源产品固有的批次差异问题，结果更均一、可靠。
• 无动物源性： 彻底摆脱了对活体鲎的依赖，符合动物福利原则。
• 更少干扰： 不易受到如葡聚糖等物质的干扰，在某些情况下特异性更强。

尽管rFC等替代品在监管审批和行业接受度方面仍面临一些挑战，但欧盟、美国药典等机构已逐步将其纳入标准。推动其广泛应用，是实现医药行业可持续发展、践行生态保护承诺的必然选择。

四、 利用杆状病毒-昆虫细胞表达系统表达重组C因子

西北农林科技大学团队利用qBac-IIIG表达载体表达重组C因子，经过长期探索和优化，实现了每升发酵液支持50万个检测反应的产量，未经纯化的重组FC检测灵敏度达到0.05 EU/mL，优化检测条件后灵敏度可达0.005 EU/mL。研究论文发表在《生物工程学报》2025年第41卷第4期 点击下载pdf格式论文全文。

后记

鲎的蓝色血液是自然进化馈赠给现代医学的珍贵礼物，它守护了无数人类的生命。然而，这份礼物的代价正由鲎种群自身承担。从依赖捕猎野生鲎转向使用高科技的重组替代品，不仅是科技进步的体现，更是人类与自然和谐共处、走向更负责任未来的关键一步。保护鲎，也是在保护一个脆弱的生态系统，并确保医药检测领域拥有一个更可靠、更伦理的明天。