Tko je otkrio inzulin?
Inzulin je ključan u liječenju dijabetesa, jer se sve vrste dijabetesa javljaju zbog tjelesne nesposobnosti da učinkovito koristi šećer u krvi kao rezultat nedovoljnih, neučinkovitih ili nepostojećih zaliha inzulina.
Inovativni znanstvenici koji su otkrili inzulin osvojili su Nobelovu nagradu, ali otkriće je također izazvalo kontroverzu.
Otkriće inzulina dogodilo se 1921. godine slijedeći ideje kanadskog ortopedskog kirurga po imenu Frederick G. Banting, kemijske vještine njegovog asistenta Charlesa Besta i Johna MacLeoda sa Sveučilišta u Torontu u Kanadi.
Tijekom godina kružilo je nekoliko oprečnih izvještaja o otkriću inzulina, a čak je i Nobelova nagrada koja je dodijeljena za njegovo otkriće 1923. godine došla u pitanje godinama kasnije.
U ovom ćemo članku pogledati ljude odgovorne za ovo revolucionarno liječenje dijabetesa.
Povijest inzulina
Razumijevanje dijabetesa razvija se tisućama godina; čak su i stari Grci znali za to i dijagnosticirali bi dijabetes kušajući mokraću.
Svijest da su određena stanja mokraće i razine žeđi povezane s razinom šećera u krvi rasla tijekom stoljeća.
Iako su fiziolozi iz 19. stoljeća shvatili da je gušterača bila ključno uključena u preradu energije u cijelom tijelu, nisu razumjeli izravnu ulogu gušterače u dijabetesu dok dva fiziologa nisu uklonili gušteraču sa psa 1890. godine.
Ova su dva znanstvenika promatrala razvoj teškog dijabetesa u razmaku od 3 tjedna, uključujući simptome koji će danas biti poznati ljudima s tim bolestima, uključujući:
- visok šećer u krvi
- jako razrijeđena mokraća, kao što se vidi kod insipidusa dijabetesa
- dijabetička koma
- smrt od ketoze
Prvi fiziolog koji je sugerirao da bi otočići gušterače ili Langerhansovi otoci mogli utjecati na učinak gušterače na kontrolu šećera u krvi bio je Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, koji je prvi put iznio te tvrdnje oko 1894. godine.
Iako nije izolirao supstancu koju danas razumijemo kao inzulin, upotrijebio je izraz "inzulin" da bi opisao ovu još neotkrivenu tvar i ukazao na njezino postojanje i važnost 1913. godine.
1901. godine znanstvenici su otkrili da je ligiranje ili vezivanje kanala gušterače kod pasa, mačaka i kunića uništilo mnoge stanice koje su proizvodile hormone u gušterači.
Međutim, Langerhansovi otočići, za koje suvremeni znanstvenici danas znaju da proizvode inzulin, još su bili netaknuti. Važno je da u mokraći nije bilo znakova šećera u krvi, što je čest simptom dijabetesa. To je bio prvi jasan pokazatelj da su stanice otočića imale ulogu u razvoju dijabetesa.
Otkriće
Godine 1921. dr. Frederick G. Banting postao je prva osoba koja je izolirala izlučevine iz stanica otočića i reklamirala ih kao potencijalni lijek za dijabetes.
Primijetio je da drugi znanstvenici možda nisu uspjeli pronaći inzulin jer su probavni enzimi uništili inzulin prije nego što ga je itko mogao izvući.
Bantingov plan bio je vezati kanale gušterače laboratorijskih pasa dok se stanice koje proizvode enzime ne degeneriraju, ostavljajući čvrste stanice otočića na životu. Zatim bi ekstrahirao ostatak.
Banting nije bio dovoljno upućen u nova dostignuća u ispitivanju šećera u krvi da bi točno provjerio dijabetes, pa je provjerio mokraću koja je bila manje pouzdana.
Međutim, ideja nije bila nova - i drugi su znanstvenici pokušali proizvesti ekstrakte iz gušterače koji smanjuju šećer u krvi - niti je bila osobito korisna jer je Banting mogao izolirati samo male količine hormona.
Osim toga, čini se da ekstrakt ima toksična svojstva i da izaziva ozbiljne nuspojave, uključujući bol i vrućicu, kod životinja.
Razvoj
Banting nije bio stručnjak na polju metabolizma ugljikohidrata, pa kad je od profesora Johna Jamesa Rickarda Macleoda, šefa fiziologije na Sveučilištu u Torontu, zatražio laboratorijski prostor i opremu, cijenjeni fiziolog isprva je bio nevoljan.
Međutim, Bantingova ustrajnost i mogućnost pouzdanijih rezultata nagovorili su MacLeoda da donira laboratorijski prostor. Iako vezivanje gušterače radi pucanja nije bilo novo istraživačko sredstvo, ideja izoliranja otočića zbog njihove sporije degeneracije bila je od velikog interesa za Macleod.
Nitko nije pokušao izvući otočiće iz potpuno degenerirane gušterače.
Banting je uzeo pomoćnika Charlesa Herberta Besta kako bi pomogao u izoliranju inzulina. Macleod je pomogao u općoj strukturi istraživanja, a Best se specijalizirao za kemijska ispitivanja krvi kako bi provjerio razinu glukoze.
Istraživanje je započelo 17. svibnja 1921.
Cilj je bio podvezati pankreas psa dok se nije slomio i počeo proizvoditi ekstrakt otočića. Ovaj bi se ekstrakt tada davao drugim psima bez gušterače kako bi se procijenili njegovi učinci na dijabetes.
Napredak je u početku bio spor. Banting se borio s operacijama na životinjama, a 7 od 10 pasa vezanih kanalom umrlo je. Banting i Best morali su pribjeći kupnji potencijalno pasa s crnog tržišta na ulici za nekoliko kanadskih dolara.
27. srpnja napokon su pripremili psa s uspješno uklonjenom gušteračom i psa s vezanim kanalima gušterače. Tri dana kasnije, istraživači su smrzli degeneriranu gušteraču, usitnili je u pastu i filtrirali, prije nego što su je zagrijali na sobnu temperaturu i ubrizgali 5 mililitara (ml) psu bez gušterače.
Znanstvenici su psu uzimali uzorke krvi svakih 30 minuta i zabilježili su privremeni pad šećera u krvi s 0,2 na 0,12 posto. Pas je sljedećeg jutra umro zbog infekcije, ali znanstvenici su primijetili prve znakove antidijabetičkog djelovanja iz ekstrakta, koji su nazvali isletin.
Iako su mnogi njihovi eksperimenti propali, što je rezultiralo smrću laboratorijskih pasa, Banting i tim vidjeli su dovoljno redovite padove razine šećera u krvi kao rezultat ekstrakta da su bili sigurni u antidijabetička svojstva isletina, koji će kasnije postati inzulin .
Banting i Best tada su odlučili da će umjesto da postupno razgrađuju gušteraču, upotrijebiti hormon zvan sekretin za prekomjerno iscrpljivanje i iscrpljivanje gušterače, u nadi da će to smanjiti toksične učinke, a da istovremeno osigurava inzulin.
Postupak dobivanja sekretina bio je težak i nepraktičan, ali je pokazao sigurniji način ekstrakcije inzulina iz gušterače.
Također su se suočili s izazovom pokušaja prikupljanja ekstrakta otopine gušterače bez uništavanja aktivnog sastojka - tvari koja stvara terapeutski učinak u medicini - u ovom slučaju inzulina.
Sljedeći koraci
Sljedeći je izazov bio pronaći metodu za proizvodnju stanica otočića, a time i inzulina, u masovnim razmjerima, tako da bi se mogao koristiti kao lijek širokog opsega za dijabetes.
Shvativši da će opskrba pasa za podvezivanje gušterače ograničiti napredak istraživanja, Banting i Best prešli su na korištenje gušterače krava kao izvornog materijala.
Prilagođavanjem svojih procesa ekstrakcije i koncentriranja otopine, znanstvenici su uspjeli proizvesti tvar koja je sadržavala veću količinu aktivnog sastojka (inzulina). Zatim su ovaj ekstrakt ubrizgali jednom od laboratorijskih pasa koji nije imao gušteraču.
Šećer u krvi psa pao je s 0,46 posto na 0,18 posto - ogroman napredak. Isplativi i široko dostupni, vjerovali su da je kravlji gušterača njihov put naprijed.
U ovom je trenutku MacLeod preusmjerio sve ostale resurse u podršku ovom istraživanju. Međutim, napetost između Bantinga i MacLeoda eskalirala je, jer je Banting osjećao da MacLeod preuzima zasluge za njegov rad.
MacLeod je, s druge strane, postajao frustriran Bantingovim stavom i stalnom sumnjom.
James Bertram Collip, etablirani kanadski biokemičar, došao je na posao raditi na pročišćavanju inzulina. Nakon što je postigao prikladnu razinu čistoće, prvo su ga testirali na zečevima, a zatim na ljudima.
Međutim, inzulin nije prošao prva klinička ispitivanja.
U prvom testu sudjelovao je 14-godišnji dječak s teškim dijabetesom. Iako je ekstrakt doveo do pada šećera u krvi s 0,44 posto na 0,32 posto i malog smanjenja količine izlučene glukoze, apsces koji se razvio na mjestu injekcije i razina ketona, još jedan pokazatelj dijabetesa, nije se promijenio.
Collip je još više pročistio ekstrakt, a drugo kliničko ispitivanje, koje se održalo 23. siječnja 1922., doživjelo je neposredan i dubok uspjeh. Razina šećera u krvi istog 14-godišnjeg dječaka smanjila se s 0,52 na 0,12 posto u roku od 24 sata, a ketoni su nestali iz mokraće. Količina izlučene glukoze pala je sa 71,1 grama (g) na 8,7 g.
Voditelji ispitivanja ponovili su ta značajna poboljšanja na još šest pacijenata tijekom sljedećih mjesec dana.
Dok su se odvijali svi ti eksperimenti, Banting je uglavnom pripremao pse za eksperimente i pronalazio nove načine za proizvodnju inzulina za masovnu proizvodnju, a nije imao previše sudjelovanja u ispitivanjima ili rezultirajućim radovima.
Banting je očajnički želio dobiti priznanje, a krajem 1922. njegova ljutnja i razočaranje počeli su uzrokovati sukob. U jednom trenutku, Collip je zaprijetio da će napustiti skupinu bez da prođe svoj postupak pročišćavanja. Banting je navodno s njim puhao u sveučilišnim dvoranama.
Iako još uvijek kruže mnoga različita izvješća o tome kome treba pripisati zaslugu za otkrivanje inzulina, Banting je bio taj koji je pokrenuo kotače - unatoč svom ograničenom iskustvu na tom polju - i okupio tim koji je razvio najznačajniji napredak u liječenju dijabetesa.
Kontroverza oko Nobelove nagrade
1923. danski fiziolog August Kroch iznio je zajedničku nominaciju za Nobelovu nagradu za Bantinga i MacLeoda, na temelju Bantingove ideje i MacLeodovih smjernica.
Banting je bio prvi nobelovac iz Kanade, a bočica inzulina sada zauzima ponosno mjesto na kanadskoj novčanici od 100 dolara.
Međutim, Nobelov odbor mogao je dodijeliti željenu nagradu samo između jedne i tri osobe. Banting je bio bijesan čuvši za MacLeodovu nominaciju, vjerujući da je Best trebao biti nominiran umjesto toga, i gotovo odbio nagradu.
Međutim, promijenio je mišljenje i umjesto toga podijelio je svoj kredit i novac s Bestom. Kad je MacLeod saznao, učinio je isto s Collipom.
Godinama kasnije, dugo nakon Bantingove smrti u zrakoplovnoj nesreći 1941. godine, službena povijest Nobelove nagrade javno je priznala Best-ov doprinos razvoju inzulina.
Sažetak
Tim ljudi otkrio je inzulin.
Frederick G. Banting smislio je način za vađenje ekstrakta gušterače 1921. godine; John MacLeod, voditelj fiziologije sa Sveučilišta u Torontu, nadzirao je taj proces; Charles Best, Bantingov pomoćnik, pomogao je usavršiti postupak, a biokemičar James Collip pomogao je još više pročistiti inzulin kako bi bio klinički koristan.
