Kuka löysi insuliinin?
Insuliini on keskeistä diabeteksen hoidossa, koska kaiken tyyppinen diabetes johtuu siitä, että keho ei kykene käyttämään verensokeria tehokkaasti riittämättömien, tehottomien tai olemattomien insuliinivarastojen vuoksi.
Insuliinin löytäneet innovatiiviset tutkijat voittivat Nobelin palkinnon, mutta löytö aiheutti myös kiistoja.
Insuliini löydettiin vuonna 1921 kanadalaisen Frederick G. Banting -nimisen ortopedisen kirurgin, hänen avustajansa Charles Bestin ja John MacLeodin Toronton yliopistosta Kanadasta ideoiden perusteella.
Vuosien varrella on kiertänyt useita ristiriitaisia kertomuksia insuliinin löytämisestä, ja jopa sen löytämisestä vuonna 1923 myönnetty Nobelin palkinto kyseenalaistettiin vuosia myöhemmin.
Tässä artikkelissa tarkastelemme ihmisiä, jotka ovat vastuussa tästä uraauurtavasta diabeteksen hoidosta.
Insuliinin historia
Ymmärtäminen diabeteksesta on kehittynyt tuhansia vuosia; jopa muinaiset kreikkalaiset tiesivät siitä ja diagnosoivat diabeteksen maistamalla virtsaa.
Tietoisuus siitä, että tietyt verensokeritasoon liittyvät virtsatilat ja jano ovat kasvaneet vuosisatojen ajan.
Vaikka 1800-luvun fysiologit ymmärsivät, että haimassa oli keskeinen merkitys energian prosessoinnissa koko kehossa, he eivät ymmärtäneet haiman suoraa roolia diabeteksessa, ennen kuin kaksi fysiologia poisti haiman koiralta vuonna 1890.
Nämä kaksi tutkijaa havaitsivat vakavan diabeteksen kehittymisen kolmen viikon kuluessa, mukaan lukien oireet, jotka ovat tuttuja nykypäivän sairaudelle, mukaan lukien:
- korkea verensokeri
- erittäin laimennettu virtsa, kuten nähdään diabetes insipidusissa
- diabeettinen kooma
- kuolema ketoosista
Ensimmäinen fysiologi, joka ehdotti, että haimasaaret tai Langerhansin saarekkeet voisivat ajaa haiman vaikutuksia verensokerin hallintaan, oli Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, joka esitti nämä väitteet ensimmäisen kerran noin vuonna 1894.
Vaikka hän ei eristänyt ainetta, jonka nyt ymmärrämme olevan insuliinia, hän käytti termiä "insuliini" kuvaamaan tätä vielä tuntematonta ainetta ja huomautti sekä sen olemassaolosta että sen merkityksestä vuonna 1913.
Vuonna 1901 tutkijat olivat havainneet, että koirien, kissojen ja kaneiden haimasolun sitominen tai sitominen tuhosi monet solut, jotka tuottivat hormoneja haimassa.
Langerhansin saaret, jotka nykyajan tiedemiehet tietävät nyt tuottavan insuliinia, olivat kuitenkin ehjiä. Tärkeää on, että virtsassa ei ollut merkkejä verensokerista, joka on yleinen diabeteksen oire. Tämä oli ensimmäinen selkeä osoitus siitä, että saarekkeen soluilla oli rooli diabeteksen kehittymisessä.
Löytö
Vuonna 1921 tohtori Frederick G.Bantingista tuli ensimmäinen yksilö, joka eristää eritteet saarekesoluista ja mainostaa niitä potentiaalisena diabeteksen hoitona.
Hän huomautti, että muut tiedemiehet eivät välttämättä löytäneet insuliinia, koska ruoansulatusentsyymit olivat tuhonneet insuliinin ennen kuin kukaan pystyi uuttamaan sitä.
Bantingin suunnitelmana oli sitoa laboratoriokoirien haimatietokanavat, kunnes entsyymejä tuottavat solut rappeutuivat, jättäen tukevat saarekesolut eloon. Sitten hän otti jäännöksen.
Banting ei ollut tarpeeksi tietoinen verensokerin testaamisen uusista kehityksistä diabeteksen tarkkuuden tarkistamiseksi, joten hän tarkasti vähemmän luotettavan virtsan.
Idea ei kuitenkaan ollut uusi - muut tutkijat olivat myös yrittäneet tuottaa haimasta otteita, jotka alensivat verensokeria - eikä se ollut erityisen hyödyllinen, koska Banting pystyi eristämään vain pieniä määriä hormonia.
Lisäksi uutteella näytti olevan myrkyllisiä ominaisuuksia ja se aiheutti eläimille vakavia sivuvaikutuksia, kuten kipua ja kuumetta.
Kehitys
Banting ei ollut asiantuntija hiilihydraattien aineenvaihdunnan alalla, joten kun hän pyysi laboratoriotilaa ja -laitteita Toronton yliopiston fysiologiaosaston johtajalta professori John James Rickard Macleodilta, arvostettu fysiologi oli aluksi vastahakoinen.
Bantingin sitkeys ja mahdollisuus luotettavampiin tuloksiin saivat kuitenkin MacLeodin lahjoittamaan laboratoriotilaa. Vaikka haiman sitominen sen hajoamiseksi ei ollut uusi tutkimustyökalu, ajatus saarekkeiden eristämisestä niiden hitaamman rappeutumisen vuoksi kiinnosti Macleodia.
Kukaan ei ollut yrittänyt uuttaa saarekkeita täysin rappeutuneesta haimasta.
Banting otti avustajan Charles Herbert Bestin auttamaan insuliinin eristämisessä. Macleod auttoi tutkimuksen yleisessä rakenteessa ja oli parhaiten erikoistunut veren kemiallisiin testeihin verensokeritasojen tarkistamiseksi.
Tutkimus aloitettiin 17. toukokuuta 1921.
Tavoitteena oli ligoida koiran haima, kunnes se hajosi ja alkoi tuottaa saarekkeiden uutetta. Tämä uute annettaisiin sitten muille koirille ilman haimaa, jotta voidaan arvioida sen vaikutukset diabetekseen.
Edistyminen oli aluksi hidasta. Banting kamppaili eläinleikkausten kanssa, ja seitsemän kymmenestä kanavaan sidotusta koirasta kuoli. Banting ja Best joutuivat ostamaan kadulta mahdollisesti mustan pörssin koiria muutamalla Kanadan dollarilla.
He olivat 27. heinäkuuta vihdoin valmistaneet koiran, jolla oli onnistuneesti poistettu haima, ja koiran, jolla oli sidottu haiman kanava. Kolme päivää myöhemmin tutkijat jäädyttivät rappeutuneen haiman, jauhivat sen tahnaksi ja suodattivat ennen lämpenemistä huoneenlämpötilaan ja ruiskuttamalla 5 millilitraa (ml) koiraan ilman haimaa.
Tutkijat ottivat verinäytteitä koiralta 30 minuutin välein ja näkivät verensokerin väliaikaisen pudotuksen 0,2 prosentista 0,12 prosenttiin. Koira kuoli seuraavana aamuna infektion takia, mutta tutkijat huomasivat ensimmäiset merkit diabeteksen vastaisesta toiminnasta otteesta, jonka he olivat nimenneet isletiiniksi.
Vaikka monet heidän kokeistaan epäonnistuivat, mikä johti laboratoriokoirien kuolemaan, Banting ja tiimi näkivät verensokeripitoisuuksiensa riittävän säännöllisen pudotuksen uutteensa seurauksena, että he olivat luottavaisia isletiinin, josta myöhemmin tulee insuliinia, diabeteslääkkeisiin. .
Sitten Banting ja Best päättivät, että haiman hajoamisen sijasta asteittain sen sijaan, että he käyttävät sekretiiniksi kutsuttuja hormoneja haiman ylikuormittamiseen ja uupumiseen, toivoen, että tämä vähentäisi myrkyllisiä vaikutuksia samalla, kun ne tarjoavat edelleen insuliinia.
Sekretiinin saaminen oli vaikeaa ja epäkäytännöllistä, mutta osoitti turvallisemman tavan uuttaa insuliinia haimasta.
He kohtaivat myös haasteen yrittää kerätä ote haimaliuoksesta tuhoamatta vaikuttavaa ainetta - lääkeaineessa terapeuttisen vaikutuksen luovan aineen - tässä tapauksessa insuliinia.
Seuraavat vaiheet
Seuraava haaste oli löytää menetelmä saarekesolujen ja siten insuliinin tuottamiseksi massamittakaavassa, jotta sillä olisi jonkin verran käyttöä laajamittaisena diabeteksen lääkkeenä.
Banting ja Best ymmärsivät, että koirien tarjonta haiman ligaatiota varten rajoitti tutkimuksen etenemistä ja jatkoi lehmien haiman käyttöä lähdemateriaalina.
Mukauttamalla liuoksen uutto- ja väkevöintiprosessejaan tutkijat onnistuivat tuottamaan aineen, joka sisälsi suuremman määrän vaikuttavaa ainetta (insuliinia). Sitten he injektoivat tämän uutteen johonkin laboratorion koirasta, jolla ei ollut haimaa.
Koiran verensokeri laski 0,46 prosentista 0,18 prosenttiin - valtava parannus. Kustannustehokkaasti ja laajalti saatavilla, he uskoivat lehmän haiman olevan tie eteenpäin.
Tässä vaiheessa MacLeod ohjasi kaikki muut resurssit tämän tutkimuksen tukemiseen. Bantingin ja MacLeodin välinen jännite oli kuitenkin lisääntymässä, koska Bantingin mielestä MacLeod otti ansiota työstään.
Toisaalta MacLeod oli turhautunut Bantingin asenteesta ja jatkuvasta epäilystä.
James Bertram Collip, vakiintunut kanadalainen biokemisti, tuli taisteluun työskentelemään insuliinin puhdistamiseksi. Kun hän oli saavuttanut sopivan puhtaustason, he testasivat sen ensin kaneilla, sitten ihmisillä.
Insuliini ei kuitenkaan läpäissyt ensimmäisiä kliinisiä kokeitaan.
Ensimmäiseen testiin osallistui 14-vuotias poika, jolla oli vaikea diabetes. Vaikka uute johti verensokerin pudotukseen 0,44 prosentista 0,32 prosenttiin ja erittyneen glukoosin määrän pienenemiseen, injektiokohtaan kehittynyt paise ja ketonitasot, toinen diabeteksen indikaattori, eivät muuttuneet.
Collip työskenteli uutteen puhdistamiseksi entisestään, ja toinen kliininen tutkimus, joka tapahtui 23. tammikuuta 1922, saavutti välitöntä ja syvällistä menestystä. Saman 14-vuotiaan pojan verensokeritaso laski 0,52 prosentista 0,12 prosenttiin 24 tunnin sisällä, ja ketonit hävisivät virtsasta. Erittyvän glukoosin määrä putosi 71,1 grammasta (g) 8,7 grammaan.
Tutkimuksen johtajat toistivat nämä merkittävät parannukset vielä kuudella potilaalla seuraavan kuukauden aikana.
Kaikkien näiden kokeiden aikana Banting oli lähinnä valmistellut koiria kokeita varten ja löytänyt uusia tapoja valmistaa insuliinia massatuotantoon, eikä hänellä ollut juurikaan osallistumista kokeisiin tai niistä saatuihin papereihin.
Bantingista tuli epätoivoinen tunnustuksen saamiseksi, ja vuoden 1922 loppupuolella hänen vihansa ja pettymyksensä alkoivat aiheuttaa konflikteja. Yhdessä vaiheessa Collip uhkasi lähteä ryhmästä siirtämättä puhdistamisprosessiaan. Banting ilmoitti puhuneen hänen kanssaan yliopiston auloissa.
Vaikka monta erilaista raporttia kiertää edelleen siitä, kenelle olisi annettava kunnia insuliinin löytämisestä, Banting aloitti pyörät liikkeessä - huolimatta hänen vähäisestä kokemuksestaan kentällä - ja kokosi joukkueen, joka kehitti merkittävimmän edistyksen diabeteksen hoidossa.
Nobelin palkinnon kiista
Vuonna 1923 tanskalainen fysiologi August Kroch kutsui Bantingin ja MacLeodin yhteisen Nobel-ehdokkuuden Bantingin idean ja MacLeodin ohjauksen perusteella.
Banting oli ensimmäinen Nobel-ehdokas Kanadasta, ja pullo insuliinia on nyt ylpeä Kanadan 100 dollarin setelistä.
Nobelin komitea pystyi kuitenkin jakamaan himoitun palkinnon vain yhdestä kolmeen ihmistä. Banting oli raivoissaan kuullessaan MacLeodin yhteisehdokkaasta, uskoen, että ehdokas olisi pitänyt antaa Bestille, ja melkein hylkäsi palkinnon.
Hänellä oli kuitenkin mielenmuutos ja hän jakoi luotto- ja palkintorahansa Bestin kanssa. Kun MacLeod sai tietää, hän teki saman Collipin kanssa.
Vuosia myöhemmin, kauan sen jälkeen, kun Banting kuoli lento-onnettomuudessa vuonna 1941, Nobelin palkinnon virallisessa historiassa tunnustettiin julkisesti Bestin panos insuliinin kehittämiseen.
Yhteenveto
Joukko ihmisiä löysi insuliinin.
Frederick G.Banting keksi keinon saada haimauutetta vuonna 1921; Toronton yliopiston fysiologian johtaja John MacLeod valvoi tätä prosessia; Bantingin avustaja Charles Best auttoi prosessia tarkentamaan, ja biokemisti nimeltä James Collip auttoi puhdistamaan insuliinia entisestään, jotta siitä olisi kliinistä hyötyä.
