Skorpiony są stawonogami należącymi do klasy Arachnida, rzędu Scorpiones, który obejmuje około 2 621 gatunków1,2. Zwierzęta te mają szeroki zasięg geograficzny i występują na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Antarktydy1. Ukąszenia przez skorpiony prowadzą każdego roku do zachorowań lub śmierci tysięcy ludzi na całym świecie3. W 2019 roku oszacowano, że zwierzęta te spowodowały ponad 1,2 miliona wypadków i 3 500 zgonów rocznie. W Brazylii liczba przypadków wzrasta wykładniczo, osiągając od 2017 roku ponad 100 000 przypadków rocznie4,5,6. Niekontrolowana urbanizacja obserwowana w Brazylii w ciągu ostatnich dziesięcioleci, brak odpowiedniego oczyszczania ścieków oraz regularnego zbierania i utylizacji odpadów, w połączeniu z degradacją środowiska i zmianami klimatycznymi, stworzyły warunki do proliferacji inwazyjnych skorpionów, takich jak T. serrulatus, co zwiększyło kontakt z ludźmi i w konsekwencji doprowadziło do szkodliwych wypadków4,7,8. W Brazylii występuje około 178 gatunków skorpionów, jednak ukąszenia o znaczeniu medycznym są powodowane przez rodzaj Tityus, z czego cztery gatunki (T. serrulatus, T. bahiensis, T. stigmurus i T. obscurus) budzą niepokój medyczny, przy czym Tityus serrulatus odpowiada za najcięższe przypadki i zgony7,9.
Instituto Butantan to główne laboratorium produkujące antytoksyny w Brazylii, dostarczające około 70 000 fiolek antytoksyny przeciwko jadowi skorpionów do brazylijskiego systemu zdrowia. W skrócie, etapy produkcji antytoksyny obejmują inokulację koni antygenami pochodzącymi z jadu, a następnie pobieranie i oczyszczanie osocza bogatego w przeciwciała, co skutkuje uzyskaniem fiolek o pojemności 5 mL antytoksyny przeciwko jadowi skorpionów. Każda fiolka jest w stanie zneutralizować co najmniej 1 mg jadu skorpiona na 1 mL antytoksyny. Bioterium Bezkręgowców jest integralną częścią centrum przemysłowego, odpowiedzialną za dostarczanie materiału źródłowego do produkcji antytoksyny przeciwko jadowi skorpionów.
Bioterium Stawonogów w Instituto Butantan pierwotnie nazywało się Laboratorium Stawonogów i zostało założone w 1967 roku. Dopiero w 1995 roku Laboratorium przeniosło się do wyłącznego obiektu przeznaczonego do hodowli jadowitych stawonogów10,11. W tamtym czasie skorpiony były trzymane w pomieszczeniu o powierzchni 12 m2 bez kontroli temperatury, rozmieszczone w około 13 terrariach, z których każde mieściło maksymalnie 300 zwierząt10. W związku z rosnącym zapotrzebowaniem na jad na przestrzeni lat i wynikającą z tego koniecznością zwiększenia liczby zwierząt, a także usprawnieniami w procesie ekstrakcji jadu, w 2016 roku nastąpiła istotna zmiana. Laboratorium zostało włączone do centrum przemysłowego Instituto Butantan i przemianowane na Bioterium Stawonogów. Dodatkowo w 2016 roku Bioterium przeniosło się do nowego, celu zbudowanego obiektu. Nowe pomieszczenie dla skorpionów obejmuje powierzchnię 24 m2 i zawiera około 48 polipropylenowych terrariów, z których każde mieści do 300 zwierząt, jak pokazano na Rysunku 1. W rezultacie w kontrolowanych warunkach niewoli utrzymywanych jest od 10 000 do 20 000 osobników, z wahaniami w ciągu roku. Skorpiony są starannie zarządzane zgodnie ze ścisłymi protokołami hodowlanymi, aby zapewnić im dobrostan, przy jednoczesnym spełnieniu wysokich wymagań produkcyjnych oraz przestrzeganiu dobrych praktyk i standardów etycznych opieki nad zwierzętami. Do ekstrakcji jadu zaprojektowano i zbudowano specjalne pomieszczenie, w którym znajdują się dwie komory z przepływem powietrza, jak pokazano na Rysunku 2A. Komory te służą jako środki bezpieczeństwa, aby zapobiec wdychaniu cząsteczek jadu przez techników podczas procedury ekstrakcji. Środki ochrony indywidualnej (ŚOI) są obowiązkowe dla techników, w tym fartuchy syntetyczne i maski FFP2, aby uniknąć jakiegokolwiek zanieczyszczenia i zapewnić im bezpieczeństwo.

Rysunek 1: Widok ogólny pomieszczenia dla skorpionów w Bioterium Stawonogów. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rycina 2: Obszar roboczy. (A) Widok ogólny pomieszczenia do ekstrakcji jadu w Bioterium Przegubowców. (B) Powierzchnia robocza szafy z wymuszonym przepływem powietrza. Wszystkie materiały i sprzęt są przygotowane i rozmieszczone na blacie szafy z wymuszonym przepływem powietrza. Czarna strzałka wskazuje elektrostymulator, a czerwona strzałka wskazuje pęsetę. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.
Około 90% skorpionów T. serrulatus w Bioterium Bezkręgowców pochodzi z różnych lokalizacji, gdzie zostały zebrane przez miejskich agentów zdrowia w ramach programu nadzoru i kontroli tych zwierząt. Skorpiony są chwytane na obszarach miejskich, a następnie przesyłane do Instituto Butantan w ramach programu współpracy. Skorpiony T. serrulatus są partenogenetyczne, co oznacza, że narodziny następują w wyniku rozwoju potomstwa z niezapłodnionych jaj, bez udziału osobnika przeciwnej płci12. Ze względu na ten typ rozmnażania, niektóre zwierzęta rodzą się w niewoli w naszej placówce i są utrzymywane aż do osiągnięcia fazy dorosłości, zgodnie z podobnym protokołem hodowlanym, opisanym poniżej. Po osiągnięciu stadium dorosłego są one włączane do rutyny ekstrakcji jadu. Po przybyciu skorpiony przechodzą wstępny przegląd, a osobniki w dobrym stanie zdrowia są utrzymywane w zbiorowych wygrodzeniach mieszczących maksymalnie 350 osobników, podzielonych według miejsca pochodzenia. Dla każdego wygrodzenia codziennie wypełniany jest formularz kontrolny, zawierający dane o dacie karmienia i rodzaju oferowanej zdobyczy (świerszcz lub karaluch), dostawie wody, procedurach czyszczenia, liczbie martwych zwierząt oraz liczbie pozostałych żywych osobników w wygrodzeniu.
Zgodnie z ustalonym harmonogramem zwierzęta są poddawane stymulacji elektrycznej, a uzyskany jad od setek osobników jest następnie liofilizowany, co pozwala na przygotowanie partii jadru liofilizowanego. Standaryzowany jad otrzymany w tym procesie jest przeznaczony do immunizacji koni w ramach procesu produkcji, a także służy jako materiał referencyjny do kontroli jakości substancji czynnej oraz produktu końcowego.
Na świecie istnieje bardzo niewiele placówek zdolnych do utrzymania tak licznej populacji skorpionów i przeprowadzania ekstrakcji jadu w takiej ilości, zgodnie z zasadami dobrej praktyki produkcyjnej oraz etycznego wykorzystania zwierząt, jak ma to miejsce w Arthropods Bioterium w Instituto Butantan. Dlatego naszym celem jest opisanie protokołów utrzymania skorpionów oraz procedur ekstrakcji jadu stosowanych w hodowli T. serrulatus, które pozwalają na uzyskanie niezbędnej ilości jadu do produkcji antytoksyny przeciwskorpionowej.