Jak to z insuliną było? – burzliwa historia jej odkrycia
Dzięki nadzwyczajnej intuicji młodego lekarza z Toronto cukrzyca insulinozależna – przez wiele setek lat nie dająca pacjentom najmniejszych szans przeżycia – znalazła się na liście chorób, które można było, jeśli nie leczyć, to przynajmniej skuteczniej kontrolować i ograniczać spustoszenie, jakiego dokonywała w ludzkim organizmie.
Frederick Grant Banting, uznany za odkrywcę insuliny, nie był, naturalnie, pierwszym naukowcem zajmującym się cukrzycą. Przed nim było wielu lekarzy, których ten temat pasjonował i którzy przeszli do historii medycyny. Niemiecki anatomopatolog Paul Langerhans odkrył w 1869 roku komórki trzustki produkujące insulinę, które później nazwano jego imieniem. W 1889 roku dwaj niemieccy lekarze: Joseph von Mering i Oskar Minkowski zauważyli, że u psów, którym usunięto trzustkę, rozwijały się wszystkie znane objawy cukrzycy, a w krótkim czasie po operacji zwierzęta zdychały. Sir Edward Albert Sharpey-Schafer, angielski fizjolog, jako pierwszy zaproponował w 1894 roku nazwę „insulina” (z łac. insula – wyspa) dla, jeszcze hipotetycznej, substancji wydzielanej przez wysepki trzustkowe.
Historia rzeczywistego odkrycia insuliny zaczyna się w październiku 1920 roku, kiedy świeżo upieczony chirurg ortopeda z Ontario, wspomniany wcześniej Frederick Grant Banting, przygotowując się do wykładu o trzustce dla studentów medycyny, natrafił na artykuł o kamicy trzustkowej, rzadkim wówczas schorzeniu. Opisana tam mechaniczna blokada przewodów trzustkowych powodowała atrofię komórek wydzielających enzymy trawienne, nienaruszając jednak funkcjonalności wysepek Langerhansa. Podobny efekt zaobserwowano przy eksperymentalnym podwiązaniu przewodów trzustkowych u psów, w których moczu jeszcze przez kilka tygodni po zabiegu nie stwierdzono obecności cukru. Lekarz, zainteresowany doniesieniem, postanowił powtórzyć eksperyment Meringa i Minkowskiego. Niektórym psom poddanym doświadczeniu usuwał trzustkę, innym podwiązywał przewody trzustkowe. Podwiązane trzustki poddawał ekstrakcji i tak uzyskany roztwór wstrzykiwał chorym na cukrzycę psom. Uzyskiwał czasowe obniżenie poziomu cukru w moczu, jednak w miejscu wstrzyknięcia pojawiały się ropnie, bowiem produkt był słabo oczyszczony. Banting nie znał nowych metod określania stężenia cukru we krwi, a dawne techniki, których znajomość wyniósł ze studiów, były trudne, wymagające pobierania dość dużych próbek krwi (10–20 ml), czasochłonne i niezbyt dokładne, dlatego podstawowym stosowanym przez niego parametrem był poziom cukru w moczu. Ponieważ nikomu nie udało się do tej pory wydzielić tajemniczej substancji produkowanej przez trzustkę, Banting wywnioskował, że podczas ekstrakcji ulega ona najprawdopodobniej rozkładowi przez enzymy trawienne, stąd w jego eksperymencie wzięło się podwiązywanie przewodów. Nie wiedział jednak, że enzymy trawienne nie były aktywne, dopóki nie znalazły się w jelitach. Wyniki eksperymentów były jednak na tyle obiecujące, że jeden z kolegów Bantinga zasugerował ponowne przeprowadzenie ich w wyspecjalizowanycm laboratorium na Uniwersytecie w Toronto, pod okiem profesora medycyny Johna Jamesa Rickarda Macleoda, znanego fizjologa i specjalisty od cukrzycy. Wiosną 1921 roku Macleod udostępnił Bantingowi przestrzeń doświadczalną, przydzielił do pomocy dwóch studentów medycyny, Charlesa Herberta Besta i Edwarda Clarka Noble’a, a sam wyjechał do Szkocji na wakacje. Przypadek sprawił, że Best stał się najbliższym współpracownikiem Bantinga, a letnie miesiące spędzone w laboratorium w Toronto zaowocowały nadzwyczajnymi wynikami. Młodzi naukowcy nazwali badany ekstrakt trzustkowy „isletyną”. Po powrocie z wakacji Macleod zaproponował dokładniejsze oznaczenie terapeutycznych stężeń substancji. Należało więc skoncentrować się nad procesem oczyszczania ekstraktu i wzbogacania go w „isletynę”. Na tym polu wielkie zasługi odniósł inny współpracownik Macleoda – biochemik J. B. Collip. Zapotrzebowanie na trzustki potrzebne do dalszego prowadzenia eksperymentu było coraz większe, dlatego zaczęto również wykorzystywać w doświadczeniu trzustki cielęce.
Pierwsze publiczne doniesienie o wynikach eksperymentalnego leczenia cukrzycy u zwierząt za pomocą częściowo oczyszczonego roztworu insuliny stało się początkiem konfliktu pomiędzy Macleodem, starającym się o uznanie go za wiodącego badacza, a Bantingiem, którego pozycja w świecie medycznym nie wydawała się wystarczająco silna, aby skutecznie się bronić.
Nadszedł czas na zastosowanie wyników doświadczenia w praktyce klinicznej. Pierwszym pacjentem był Leonard Thompson, 14-letni chłopiec przyjęty do szpitala w Toronto w ciężkim stanie, któremu 23 stycznia 1922 roku zrobiono zastrzyk z mętnego, brunatnego roztworu insuliny, ale po dziesięciu dniach przerwano leczenie. J. B. Collip ulepszył metodę ekstrakcji preparatu i leczenie podjęto ponownie, obserwując spektakularną poprawę zdrowia chłopca. Na podstawie obserwacji następnych przypadkach poddanych terapii zauważono zaś, że nadmiar preparatu insuliny powoduje stan hipoglikemii.
Przez następne trzy lata dokonano ogromnych postępów. Już latem 1922 roku dwie firmy farmaceutyczne, Connaught Laboratories z Indianapolis i Eli Lilly z Toronto, zajęły się produkcją insuliny na wielką skalę, najpierw z trzustek wołowych, a później ze świńskich. Eli Lilly okazała się silniejsza i już w 1923 roku produkcja osiągnęła takie rozmiary, że zasoby leku wystarczały na potrzeby całego północnoamerykańskiego kontynentu.
Za odkrycie insuliny Banting wraz z Macleodem zostali w 1923 roku nagrodzeni Nagrodą Nobla. Banting uważał jednak za niesprawiedliwe pominięcie swego najbliższego współpracownika – Besta, dlatego ostentacyjnie oddał mu połowę pieniężnej wartości nagrody. Macleod odpowiedział natychmiast podobnym gestem i podzielił się nagrodą z Collipem. Pominięcie Besta w nominacji do Nagrody Nobla wywołało spore zamieszanie w świecie naukowym. Był kandydatem do Nagrody Nobla w 1950 roku za swoje prace nad choliną i całokształt pracy naukowej. Nagrody nigdy nie otrzymał, jednak zadośćuczynienie przyszło w 1981 roku, kiedy były przewodniczący komisji dokonującej selekcji kandydatów do Nagrody, Rolf Luft, przyznał, że nagrodzenie jedynie Bantinga i Macleoda było największą pomyłką komisji. „Best powinien był znaleźć się wśród nagrodzonych, jednak nikt nie wysunął jego kandydatury, co dało Komisji wrażenie o nieistotności jego udziału w odkryciu”.
Tymczasem prace nad insuliną nieprzerwanie trwały. W 1926 roku John Jacob Abel z Johns Hopkins University po raz pierwszy wykrystalizował insulinę, a w połowie lat 50. Frederick Sanger ustalił jej molekularną strukturę, za co otrzymał Nagrodę Nobla z chemii w 1958 roku.
Kolejnym ważnym krokiem było wykorzystanie inżynierii genetycznej prowadzące do syntezy ludzkiej insuliny i uzyskiwanie jej od tej pory w nieograniczonych ilościach.
Piśmiennictwo
1. von Mering J, Minkowski O. Diabetes mellitus nach Pankreasexstirpation. Archiv für experimentelle Pathologie und Pharmakologie 1890; 26:371–87.
2. Schäfer E. An introduction to the study of the endocrine glands and internal secretions. Palo Alto, CA: Stanford University, 1914:84, 86.
3. Banting FG, Best CH, Collip JB, Campbell WR, Fletcher AA. Pancreatic extracts in the treatment of diabetes mellitus. Preliminary report. Can Med Assoc J 1922; 12:141–6.
4. Louis Rosenfeld. Insulin: Discovery and Controversy. Clinical Chemistry 48:12 2270–2288 (2002).
