Ki fedezte fel az inzulint?
Az inzulin központi szerepet játszik a cukorbetegség kezelésében, mivel a cukorbetegség minden fajtája abból adódik, hogy a szervezet nem képes hatékonyan felhasználni a vércukorszintet az elégtelen, hatástalan vagy nem létező inzulinellátás következtében.
Az inzulint felfedező innovatív tudósok Nobel-díjat nyertek, de a felfedezés vitát is okozott.
Az inzulin felfedezése 1921-ben történt, egy Frederick G. Banting nevű kanadai ortopéd sebész ötleteinek, Charles Best segédjének és John MacLeodnak, a kanadai Torontói Egyetem kémiai képességeinek nyomán.
Az inzulin felfedezéséről több ellentmondásos beszámoló keringett az évek során, sőt az 1923-as felfedezéséért odaítélt Nobel-díj is évekkel később kérdésessé vált.
Ebben a cikkben megvizsgáljuk azokat az embereket, akik felelősek az úttörő cukorbetegség kezeléséért.
Az inzulin története
A cukorbetegség megértése évezredek óta fejlődik; még az ókori görögök is tudtak róla, és vizeletkóstolással diagnosztizálták a cukorbetegséget.
Az a tudatosság, hogy a vizelet bizonyos szintjei és a szomjúság szintje a vércukorszinttel összefüggésben nőtt az évszázadok során.
Míg a 19. századi fiziológusok megértették, hogy a hasnyálmirigy kulcsfontosságú szerepet játszik az egész test energiájának feldolgozásában, addig nem értették a hasnyálmirigy közvetlen szerepét a cukorbetegségben, amíg két fiziológus 1890-ben eltávolította a hasnyálmirigyet egy kutyától.
Ez a két tudós 3 hét leforgása alatt megfigyelte a súlyos cukorbetegség kialakulását, beleértve azokat a tüneteket is, amelyek ismeretesek a mai betegségben szenvedők számára, beleértve:
- magas vércukorszint
- erősen híg vizelet, amint azt a diabetes insipidus esetében észlelik
- cukorbeteg kóma
- halál ketózis miatt
Az első fiziológus, aki azt sugallta, hogy a hasnyálmirigy-szigetek vagy a Langerhans-szigetek vezethetik a hasnyálmirigy vércukorszint-szabályozásra gyakorolt hatását, Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer volt, aki ezeket az állításokat először 1894 körül fogalmazta meg.
Noha nem izolálta azt az anyagot, amelyet ma inzulinnak tekintünk, az „inzulin” kifejezést használta ennek a még fel nem fedezett anyagnak a leírására, és rámutatott mind annak létezésére, mind annak fontosságára 1913-ban.
1901-ben a tudósok azt találták, hogy kutyák, macskák és nyulak hasnyálmirigy-csatornájának lekötése vagy lekötése megsemmisítette a hasnyálmirigyben hormonokat termelő sejtek sokaságát.
Azonban a Langerhans-szigetek, amelyekről a modern tudósok már tudják, inzulint termelnek, még mindig épek voltak. Fontos, hogy a vizeletben nem voltak vércukor jelei, ami a cukorbetegség gyakori tünete. Ez volt az első egyértelmű jelzés arra, hogy a szigeti sejtek valóban szerepet játszottak a cukorbetegség kialakulásában.
Felfedezés
1921-ben Dr. Frederick G. Banting lett az első olyan személy, aki a szigetecske sejtjeiből izolálta a váladékot, és a cukorbetegség lehetséges kezeléseként emelte őket.
Megfigyelte, hogy más tudósoknak valószínűleg nem sikerült megtalálniuk az inzulint, mert az emésztőenzimek elpusztították az inzulint, mielőtt bárki kivonhatta volna.
Banting terve az volt, hogy a laboratóriumi kutyák hasnyálmirigy-csatornáit addig köti, amíg az enzimeket termelő sejtek el nem degenerálódnak, életben hagyva az erős szigetecske sejteket. Ezután kivonja a maradékot.
Banting nem volt elég tájékozott a vércukorszint tesztelésének új fejleményeiről a cukorbetegség pontos ellenőrzéséhez, ezért ellenőrizte a vizeletet, ami kevésbé volt megbízható.
Az ötlet azonban nem volt új - más tudósok is megpróbáltak kivonatokat készíteni a hasnyálmirigyből, amelyek csökkentették a vércukorszintet -, és nem is volt különösebben hasznos, mert Banting csak kis mennyiségű hormont tudott izolálni.
Ezenkívül a kivonatnak toxikus tulajdonságai voltak, és súlyos mellékhatásokat, köztük fájdalmat és lázat okozott állatokban.
Fejlődés
Banting nem volt szakértő a szénhidrát-anyagcsere területén, így amikor laboratóriumi helyet és létesítményeket kért John James Rickard Macleod professzortól, a Torontói Egyetem élettani vezetőjétől, a megbecsült fiziológus először vonakodott.
Banting kitartása és a megbízhatóbb eredmények lehetősége azonban rávette a MacLeodot, hogy adományozzon laboratóriumi helyet. Míg a hasnyálmirigy lekötése annak lebontása érdekében nem volt új vizsgálati eszköz, a szigetek elkülönítésének gondolata lassabb degenerációjuk miatt élénken érdekelte Macleodot.
Senki sem kísérelte meg a teljesen elfajzott hasnyálmirigy szigeteinek kivonását.
Banting asszisztenst, Charles Herbert Best-t vett igénybe, hogy segítsen az inzulin izolálásában. Macleod segített a kutatás általános felépítésében, és a legjobban a vér kémiai vizsgálatára szakosodott a glükózszint ellenőrzésére.
A kutatás 1921. május 17-én kezdődött.
A cél egy kutya hasnyálmirigyének ligálása volt, amíg az meg nem szakadt és elkezdte termelni a szigetek kivonatát. Ezt a kivonatot ezután hasnyálmirigy nélkül más kutyáknak adják, hogy felmérjék a cukorbetegségre gyakorolt hatását.
A haladás kezdetben lassú volt. Banting állatsebészettel küzdött, és a 10 csatornába kötött kutya közül 7 meghalt. Bantingnek és Bestnek meg kellett vesznie az utcán potenciálisan feketepiaci kutyákat, néhány kanadai dollárért.
Július 27-én végre elkészítettek egy sikeresen eltávolított hasnyálmirigyet és egy kötött kutya hasnyálmirigy-kutyát. Három nappal később a kutatók lefagyasztották a degenerált hasnyálmirigyet, péppé őrölték és szűrték, majd szobahőmérsékletre melegítették, és 5 ml (ml) injekciót adtak be a kutyába hasnyálmirigy nélkül.
A tudósok 30 percenként vettek vérmintát a kutyától, és látták, hogy a vércukorszint átmenetileg 0,2 százalékról 0,12 százalékra csökken. A kutya másnap reggel halt meg fertőzés miatt, de a tudósok az izletinnek nevezett kivonatból vették észre az antidiabetikus hatás első jeleit.
Míg számos kísérletük kudarcot vallott, ami a laboratóriumi kutyák pusztulását okozta, Banting és csapata kivonatuk eredményeként elég rendszeresen csökkent a vércukorszint csökkenésében, és bíztak az isletin antidiabetikus tulajdonságaiban, amely később inzulinná vált .
Ezután Banting és Best úgy döntött, hogy a hasnyálmirigy fokozatos lebontása helyett a szekretin nevű hormont használják a hasnyálmirigy túlterhelésére és kimerítésére, abban a reményben, hogy ez csökkenti a toxikus hatásokat, miközben továbbra is biztosítja az inzulint.
A szekretin előállításának eljárása nehéz és kivitelezhetetlen volt, de az inzulin hasnyálmirigyből történő kivonásának biztonságosabb módját mutatta.
Szembesültek azzal a kihívással is, hogy megpróbálják összegyűjteni a hasnyálmirigy-oldat kivonatát anélkül, hogy tönkretennék a hatóanyagot - az orvostudományban a terápiás hatást kiváltó anyagot - jelen esetben az inzulint.
Következő lépések
A következő kihívás az volt, hogy megtalálja a szigeti sejtek, és ezért az inzulin tömeges termelésének módját, hogy ezt valamilyen célra felhasználhassák a cukorbetegség széles körű gyógyszereként.
Felismerve, hogy a kutyák ellátása hasnyálmirigy-lekötéshez korlátozni fogja a kutatás előrehaladását, Banting és Best áttért a tehenek hasnyálmirigyének forrásanyagként történő felhasználására.
Az oldat kivonási és koncentrálási folyamatainak adaptálásával a tudósoknak sikerült olyan anyagot előállítaniuk, amely nagyobb mennyiségű hatóanyagot (inzulint) tartalmazott. Ezt követően ezt a kivonatot az egyik laboratóriumi kutyába injektálták, amelynek nem volt hasnyálmirigye.
A kutya vércukorszintje 0,46 százalékról 0,18 százalékra csökkent - hatalmas javulás. Költséghatékony és széles körben elérhető, úgy vélték, hogy a tehén hasnyálmirigyje az előrelépés.
Ezen a ponton MacLeod az összes többi forrást a kutatás támogatására fordította. A feszültség azonban Banting és MacLeod között fokozódott, mivel Banting úgy érezte, hogy MacLeod elismeri munkáját.
MacLeod viszont frusztrálttá vált Banting hozzáállása és állandó gyanakvása miatt.
James Bertram Collip, a kanadai biokémikus, az inzulin tisztításán dolgozott. Miután elérte a megfelelő tisztasági szintet, először nyulakon, majd emberen tesztelték.
Az inzulin azonban nem teljesítette első klinikai vizsgálatait.
Az első vizsgálatban 14 éves fiú vett részt súlyos cukorbetegségben. Míg a kivonat a vércukorszint 0,44 százalékról 0,32 százalékos csökkenéséhez és a kiválasztott glükóz mennyiségének kismértékű csökkenéséhez vezetett, az injekció helyén kialakult tályog és a ketonszint, a cukorbetegség másik mutatója nem változott.
Collip a kivonat további tisztításán dolgozott, és a második klinikai vizsgálat, amelyre 1922. január 23-án került sor, azonnali és mély sikereket ért el. Ugyanazon 14 éves fiú vércukorszintje 24 órán belül 0,52 százalékról 0,12 százalékra csökkent, és a ketonok eltűntek a vizeletből. A kiválasztott glükóz mennyisége 71,1 grammról (g) 8,7 g-ra csökkent.
A vizsgálat vezetői a következő hónapban további hat betegnél megismételték ezeket a jelentős javulásokat.
Amíg ezek a kísérletek zajlottak, Banting főként kutyákat készített kísérletekre, és új módszereket keresett az inzulin tömeggyártáshoz való előállításához, és alig vett részt a vizsgálatokban vagy az ezekből származó dokumentumokban.
Banting kétségbeesetten megszerezte az elismerést, és 1922 végén haragja és csalódása konfliktusokat kezdett okozni. Egy ponton Collip azzal fenyegetett, hogy elhagyja a csoportot anélkül, hogy továbbadná a tisztítási folyamatát. Állítólag Banting az egyetemi termekben fújt vele.
Míg még mindig sokféle jelentés kering arról, hogy kinek kell adni a hitelt az inzulin felfedezéséről, Banting volt az, aki mozgásba lendítette a kerekeket - a területen tapasztalható korlátozott tapasztalatok ellenére -, és összeállított egy csapatot, amely a legjelentősebb előrelépést jelentette a cukorbetegség kezelésében.
Nobel-díjas vita
1923-ban August Kroch nevű dán fiziológus Banting ötlete és MacLeod útmutatása alapján közös Nobel-díj jelölést terjesztett elő Banting és MacLeod számára.
Banting volt az első kanadai Nobel-jelölt, és ennek eredményeként most egy üveg inzulin büszke a helyére a kanadai 100 dolláros bankjegyen.
A Nobel-bizottság azonban csak egy és három ember között ítélhette oda az áhított díjat. Banting dühöngött a MacLeod-féle társjelölés hallatán, és úgy vélte, hogy helyette Bestnek kellett volna megadni a jelölést, és majdnem elutasította a díjat.
Azonban meggondolta magát, és ehelyett megosztotta hiteleit és pénzdíjait Best-szel. Amikor MacLeod megtudta, ugyanezt tette Collippal is.
Évekkel később, jóval Banting halála után 1941-ben egy repülőgép-balesetben, a Nobel-díj hivatalos története nyilvánosan elismerte Best hozzájárulását az inzulin kifejlesztéséhez.
Összegzés
Egy csapat felfedezte az inzulint.
Frederick G. Banting 1921-ben kitalálta a hasnyálmirigy-kivonat kinyerésének módját; John MacLeod, a Torontói Egyetem élettani vezetője felügyelte ezt a folyamatot; Charles Best, Banting asszisztense segített a folyamat finomításában, a James Collip nevű biokémikus pedig még jobban megtisztította az inzulint, hogy klinikailag hasznos legyen.
