Ποιος ανακάλυψε την ινσουλίνη;
Η ινσουλίνη είναι κεντρική για τη θεραπεία του διαβήτη, καθώς όλοι οι τύποι διαβήτη εμφανίζονται λόγω της αδυναμίας του σώματος να χρησιμοποιεί αποτελεσματικά το σάκχαρο στο αίμα ως αποτέλεσμα ανεπαρκών, αναποτελεσματικών ή ανύπαρκτων αναλωσίμων ινσουλίνης.
Οι καινοτόμοι επιστήμονες που ανακάλυψαν την ινσουλίνη κέρδισαν βραβείο Νόμπελ, αλλά η ανακάλυψη προκάλεσε επίσης διαμάχη.
Η ανακάλυψη της ινσουλίνης συνέβη το 1921 μετά από τις ιδέες ενός καναδικού ορθοπεδικού χειρουργού με το όνομα Frederick G. Banting, τις δεξιότητες χημείας του βοηθού του Charles Best και του John MacLeod του Πανεπιστημίου του Τορόντο στον Καναδά.
Αρκετές αντιφατικές αναφορές σχετικά με την ανακάλυψη της ινσουλίνης έχουν κυκλοφορήσει με την πάροδο των ετών, και ακόμη και το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψή του το 1923 τέθηκε υπό αμφισβήτηση χρόνια αργότερα.
Σε αυτό το άρθρο, εξετάζουμε τα άτομα που είναι υπεύθυνα για αυτήν την πρωτοποριακή θεραπεία διαβήτη.
Το ιστορικό της ινσουλίνης
Η κατανόηση του διαβήτη αναπτύσσεται εδώ και χιλιάδες χρόνια. Ακόμα και οι αρχαίοι Έλληνες το γνώριζαν και θα διαγνώσουν τον διαβήτη δοκιμάζοντας ούρα.
Η συνειδητοποίηση ότι ορισμένες καταστάσεις ούρων και επίπεδα δίψας που σχετίζονται με τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα έχει αυξηθεί κατά τη διάρκεια των αιώνων.
Ενώ οι φυσιολόγοι του 19ου αιώνα κατάλαβαν ότι το πάγκρεας είχε βασική συμμετοχή στην επεξεργασία ενέργειας σε όλο το σώμα, δεν κατάλαβαν τον άμεσο ρόλο του παγκρέατος στον διαβήτη μέχρι που δύο φυσιολόγοι αφαίρεσαν το πάγκρεας από ένα σκύλο το 1890.
Αυτοί οι δύο επιστήμονες παρατήρησαν την ανάπτυξη σοβαρού διαβήτη εντός 3 εβδομάδων, συμπεριλαμβανομένων συμπτωμάτων που θα είναι εξοικειωμένα με τα άτομα με την πάθηση σήμερα, όπως:
- υψηλό σάκχαρο στο αίμα
- πολύ αραιωμένα ούρα, όπως φαίνεται στο διαβήτη insipidus
- διαβητικό κώμα
- θάνατος από κέτωση
Ο πρώτος φυσιολόγος που πρότεινε ότι τα παγκρεατικά νησάκια, ή τα νησάκια του Langerhans, θα μπορούσαν να οδηγήσουν τις επιδράσεις του παγκρέατος στον έλεγχο του σακχάρου στο αίμα ήταν ο Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, ο οποίος υπέβαλε για πρώτη φορά αυτούς τους ισχυρισμούς γύρω στο 1894.
Ενώ δεν απομόνωσε την ουσία που τώρα καταλαβαίνουμε ότι είναι ινσουλίνη, χρησιμοποίησε τον όρο «ινσουλίνη» για να περιγράψει αυτήν την ακόμη μη ανακαλυφθείσα ουσία και επεσήμανε τόσο την ύπαρξή της όσο και τη σημασία της το 1913.
Το 1901, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η απολίνωση ή η σύνδεση του παγκρεατικού πόρου σε σκύλους, γάτες και κουνέλια κατέστρεψαν πολλά από τα κύτταρα που παρήγαγαν ορμόνες στο πάγκρεας.
Ωστόσο, τα νησάκια του Langerhans, τα οποία οι σύγχρονοι επιστήμονες γνωρίζουν ότι παράγουν ινσουλίνη, ήταν ακόμη ανέπαφα. Είναι σημαντικό ότι δεν υπήρχαν σημάδια σακχάρου στο αίμα στα ούρα, που είναι ένα κοινό σύμπτωμα του διαβήτη. Αυτή ήταν η πρώτη σαφής ένδειξη ότι τα νησάκια έπαιξαν ρόλο στην ανάπτυξη του διαβήτη.
Ανακάλυψη
Το 1921, ο Δρ Frederick G. Banting έγινε το πρώτο άτομο που απομόνωσε τις εκκρίσεις από τα νησάκια και τα χαρακτηρίζει ως πιθανή θεραπεία για τον διαβήτη.
Παρατήρησε ότι άλλοι επιστήμονες ενδέχεται να έχουν αποτύχει να βρουν ινσουλίνη επειδή τα πεπτικά ένζυμα είχαν καταστρέψει την ινσουλίνη πριν κανείς μπορούσε να την εξαγάγει.
Το σχέδιο του Banting ήταν να δέσει τους παγκρεατικούς αγωγούς των σκύλων εργαστηρίου μέχρι τα κύτταρα που παράγουν τα ένζυμα να εκφυλιστούν, αφήνοντας τα ανθεκτικά νησάκια ζωντανά. Στη συνέχεια θα εξαγάγει το υπόλειμμα.
Ο Μπάντινγκ δεν γνώριζε αρκετά τις νέες εξελίξεις στον έλεγχο του σακχάρου στο αίμα για να ελέγξει με ακρίβεια τον διαβήτη, οπότε έλεγξε τα ούρα, τα οποία ήταν λιγότερο αξιόπιστα.
Ωστόσο, η ιδέα δεν ήταν νέα - άλλοι επιστήμονες είχαν επίσης προσπαθήσει να παράγουν εκχυλίσματα από το πάγκρεας που μείωσαν το σάκχαρο στο αίμα - ούτε ήταν ιδιαίτερα χρήσιμο, διότι ο Μπάντινγκ μπορούσε μόνο να απομονώσει μικρές ποσότητες της ορμόνης.
Εκτός αυτού, το εκχύλισμα φάνηκε να έχει τοξικές ιδιότητες και προκάλεσε σοβαρές παρενέργειες, όπως πόνο και πυρετό, στα ζώα.
Ανάπτυξη
Ο Μπάντινγκ δεν ήταν ειδικός στον τομέα του μεταβολισμού των υδατανθράκων, οπότε όταν ζήτησε εργαστηριακό χώρο και εγκαταστάσεις από τον καθηγητή John James Rickard Macleod, Επικεφαλής Φυσιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο, ο αξιότιμος φυσιολόγος ήταν στην αρχή απρόθυμος.
Ωστόσο, η επιμονή του Banting και η πιθανότητα πιο αξιόπιστων αποτελεσμάτων έπεισαν τον MacLeod να δωρίσει εργαστηριακό χώρο. Ενώ το δέσιμο του παγκρέατος για να καταστραφεί δεν ήταν ένα νέο ερευνητικό εργαλείο, η ιδέα της απομόνωσης των νησίδων λόγω του βραδύτερου εκφυλισμού τους είχε έντονο ενδιαφέρον για τον Macleod.
Κανείς δεν είχε προσπαθήσει να εξαγάγει νησίδες από ένα πλήρως εκφυλισμένο πάγκρεας.
Ο Μπάντινγκ ανέλαβε έναν βοηθό, τον Charles Herbert Best, για να βοηθήσει στην απομόνωση της ινσουλίνης. Ο Macleod βοήθησε στη γενική δομή της έρευνας και το Best εξειδικεύτηκε στον χημικό έλεγχο του αίματος για τον έλεγχο των επιπέδων γλυκόζης.
Η έρευνα ξεκίνησε στις 17 Μαΐου 1921.
Ο στόχος ήταν να απολινωθεί το πάγκρεας ενός σκύλου μέχρι να σπάσει και άρχισε να παράγει το εκχύλισμα νησίδων. Αυτό το εκχύλισμα στη συνέχεια θα δοθεί σε άλλους σκύλους χωρίς παγκρέατα για να μετρηθεί η επίδρασή του στον διαβήτη.
Η πρόοδος ήταν αρχικά αργή. Ο Μπάντινγκ αγωνίστηκε με χειρουργική επέμβαση σε ζώα και 7 από τα 10 σκυλιά που είχαν δεθεί με αγωγούς πέθαναν. Οι Banting και Best έπρεπε να καταφύγουν στην αγορά δυνητικά σκύλων μαύρης αγοράς στο δρόμο με λίγα δολάρια Καναδά.
Στις 27 Ιουλίου, είχαν προετοιμάσει επιτέλους ένα σκύλο με ένα επιτυχώς αφαιρεμένο πάγκρεας και ένα σκύλο με δεμένους παγκρεατικούς αγωγούς. Τρεις ημέρες αργότερα, οι ερευνητές πάγωσαν το εκφυλισμένο πάγκρεας, το αλέστηκαν σε πάστα και το φιλτράρισαν, προτού το ζεσταθεί σε θερμοκρασία δωματίου και εγχύσουν 5 χιλιοστόλιτρα (ml) στον σκύλο χωρίς πάγκρεας.
Οι επιστήμονες πήραν δείγματα αίματος από τον σκύλο κάθε 30 λεπτά και είδαν μια προσωρινή πτώση του σακχάρου στο αίμα από 0,2% σε 0,12%. Ο σκύλος πέθανε το επόμενο πρωί λόγω λοίμωξης, αλλά οι επιστήμονες σημείωσαν τα πρώτα σημάδια αντιδιαβητικής δράσης από το εκχύλισμα, το οποίο ονόμασαν Isletin.
Ενώ πολλά από τα πειράματά τους απέτυχαν, με αποτέλεσμα τους θανάτους των εργαστηριακών σκύλων, ο Μπάντινγκ και η ομάδα είδαν αρκετά τακτικές πτώσεις στα επίπεδα σακχάρου στο αίμα ως αποτέλεσμα του εκχυλίσματος τους ότι ήταν σίγουροι για τις αντι-διαβητικές ιδιότητες της ισλετίνης, οι οποίες αργότερα θα γινόταν ινσουλίνη .
Ο Banting και ο Best αποφάσισαν τότε ότι αντί να καταστρέψουν σταδιακά το πάγκρεας, θα χρησιμοποιούσαν μια ορμόνη που ονομάζεται εκκριτική για να καταπολεμήσουν υπερβολικά και να εξαντλήσουν το πάγκρεας, με την ελπίδα ότι αυτό θα μείωνε τις τοξικές επιδράσεις ενώ παράλληλα θα παρέχει την ινσουλίνη.
Η διαδικασία λήψης εκκριτικής ήταν δύσκολη και ανέφικτη, αλλά έδειξε έναν ασφαλέστερο τρόπο για την εξαγωγή ινσουλίνης από το πάγκρεας.
Αντιμετωπίζουν επίσης την πρόκληση να προσπαθήσουν να συλλέξουν ένα εκχύλισμα παγκρεατικού διαλύματος χωρίς να καταστρέψουν το δραστικό συστατικό - την ουσία που δημιουργεί το θεραπευτικό αποτέλεσμα στην ιατρική - σε αυτήν την περίπτωση, την ινσουλίνη.
Επόμενα βήματα
Η επόμενη πρόκληση ήταν να βρεθεί μια μέθοδος παραγωγής κυττάρων νησιδίων, και επομένως ινσουλίνης, σε μαζική κλίμακα, έτσι ώστε να έχει κάποια χρήση ως φάρμακο ευρείας κλίμακας για τον διαβήτη.
Συνειδητοποιώντας ότι η παροχή σκύλων για απολίνωση του παγκρέατος θα περιόριζε την πρόοδο της έρευνας, ο Μπάντινγκ και ο Βασ Μπιντ προχώρησαν στη χρήση του παγκρέατος αγελάδων ως αρχικού υλικού.
Προσαρμόζοντας τις διαδικασίες εξαγωγής και συγκέντρωσης του διαλύματος, οι επιστήμονες κατάφεραν να παράγουν μια ουσία που περιείχε μεγαλύτερη ποσότητα του δραστικού συστατικού (ινσουλίνη). Στη συνέχεια ένεσαν αυτό το εκχύλισμα σε ένα από τα εργαστηριακά σκυλιά που δεν είχαν πάγκρεας.
Το σάκχαρο στο αίμα του σκύλου μειώθηκε από 0,46% σε 0,18% - μια τεράστια βελτίωση. Οικονομικά αποδοτικό και ευρέως διαθέσιμο, πίστευαν ότι το πάγκρεας αγελάδας ήταν ο τρόπος τους προς τα εμπρός.
Σε αυτό το σημείο, το MacLeod διέθεσε όλους τους άλλους πόρους για να υποστηρίξει αυτήν την έρευνα. Ωστόσο, η ένταση μεταξύ του Μπάντινγκ και του MacLeod κλιμακώθηκε, καθώς ο Μπάντινγκ θεώρησε ότι ο MacLeod πήρε πίστωση για το έργο του.
Ο MacLeod, από την άλλη πλευρά, απογοητεύτηκε με τη στάση και τη συνεχή υποψία του Banting.
Ο James Bertram Collip, ένας καθιερωμένος Καναδός βιοχημικός, ήρθε στο προσκήνιο για να εργαστεί για τον καθαρισμό της ινσουλίνης. Μόλις είχε επιτύχει ένα κατάλληλο επίπεδο καθαρότητας, το δοκίμασαν πρώτα σε κουνέλια και μετά σε ανθρώπους.
Ωστόσο, η ινσουλίνη δεν πέρασε τις πρώτες κλινικές δοκιμές.
Το πρώτο τεστ αφορούσε ένα αγόρι 14 ετών με σοβαρό διαβήτη. Ενώ το εκχύλισμα οδήγησε σε πτώση του σακχάρου στο αίμα από 0,44 τοις εκατό σε 0,32 τοις εκατό και μια μικρή μείωση στην ποσότητα της απεκκριμένης γλυκόζης, ένα απόστημα που αναπτύχθηκε στο σημείο της ένεσης και τα επίπεδα κετόνης, ένας άλλος δείκτης του διαβήτη, δεν άλλαξε.
Ο Collip εργάστηκε για τον καθαρισμό του εκχυλίσματος ακόμη περισσότερο, και η δεύτερη κλινική δοκιμή, η οποία πραγματοποιήθηκε στις 23 Ιανουαρίου 1922, σημείωσε άμεση και βαθιά επιτυχία. Τα επίπεδα σακχάρου στο ίδιο αγόρι 14 ετών μειώθηκαν από 0,52% σε 0,12% εντός 24 ωρών και οι κετόνες εξαφανίστηκαν από τα ούρα. Η ποσότητα της απεκκριμένης γλυκόζης μειώθηκε από 71,1 γραμμάρια (g) σε 8,7 g.
Οι ηγέτες της δοκιμής επανέλαβαν αυτές τις σημαντικές βελτιώσεις σε έξι ακόμη ασθενείς τον επόμενο μήνα.
Ενώ όλα αυτά τα πειράματα γίνονταν, ο Μπάντινγκ είχε προετοιμάσει κυρίως σκύλους για πειράματα και βρήκε νέους τρόπους για να παράγει ινσουλίνη για μαζική παραγωγή και είχε μικρή συμμετοχή στις δοκιμές ή στα προκύπτοντα έγγραφα.
Ο Μπάντινγκ έγινε απελπισμένος για να αναγνωρίσει, και στα τέλη του 1922 ο θυμός και η απογοήτευσή του άρχισαν να προκαλούν συγκρούσεις. Σε ένα σημείο, ο Collip απείλησε να εγκαταλείψει την ομάδα χωρίς να περάσει τη διαδικασία καθαρισμού του. Ο Μπάντινγκ φέρεται να έρχεται μαζί του σε αίθουσες πανεπιστημίου.
Ενώ πολλές διαφορετικές αναφορές κυκλοφορούν ακόμη σχετικά με το ποιος πρέπει να λάβει την πίστωση για την ανακάλυψη της ινσουλίνης, ήταν ο Μπάντινγκ που ξεκίνησε τους τροχούς σε κίνηση - παρά την περιορισμένη εμπειρία του στον τομέα - και συνέστησε μια ομάδα που ανέπτυξε τη σημαντικότερη πρόοδο για τη διαχείριση του διαβήτη.
Διαμάχη για το βραβείο Νόμπελ
Το 1923, ένας Δανός φυσιολόγος που ονομάζεται August Kroch υπέβαλε έναν κοινό υποψήφιο για το Βραβείο Νόμπελ για το Banting και το MacLeod, με βάση την ιδέα του Banting και την καθοδήγηση του MacLeod.
Ο Μπάντινγκ ήταν ο πρώτος υποψήφιος Νόμπελ από τον Καναδά, και ως εκ τούτου ένα μπουκάλι ινσουλίνης υπερηφανεύεται για τον καναδικό λογαριασμό των 100 δολαρίων.
Ωστόσο, η επιτροπή Νόμπελ μπορούσε μόνο να απονείμει το πολυπόθητο έπαθλο σε ένα έως τρία άτομα. Ο Μπάντινγκ ήταν εξοργισμένος όταν άκουσε για το συνδιορισμό του MacLeod, πιστεύοντας ότι θα έπρεπε να είχε δοθεί η υποψηφιότητα στο Best και σχεδόν απέρριψε το βραβείο.
Ωστόσο, είχε μια αλλαγή καρδιάς και αντ 'αυτού μοιράστηκε την πίστωση και το χρηματικό έπαθλό του με το Best. Όταν ανακάλυψε ο MacLeod, έκανε το ίδιο με τον Collip.
Χρόνια αργότερα, πολύ μετά το θάνατο του Μπάντινγκ σε αεροπορικό δυστύχημα το 1941, η επίσημη ιστορία του βραβείου Νόμπελ αναγνώρισε δημόσια τη συμβολή του Best στην ανάπτυξη ινσουλίνης.
Περίληψη
Μια ομάδα ανθρώπων ανακάλυψε ινσουλίνη.
Ο Frederick G. Banting βρήκε έναν τρόπο εξαγωγής εκχυλίσματος παγκρέατος το 1921. Ο John MacLeod, επικεφαλής της φυσιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο, επέβλεψε αυτήν τη διαδικασία. Ο Charles Best, βοηθός του Banting, βοήθησε στην τελειοποίηση της διαδικασίας και ένας βιοχημικός που ονομάζεται James Collip βοήθησε στον καθαρισμό της ινσουλίνης ακόμη περισσότερο για να την κάνει κλινικά χρήσιμη.
