Hvem oppdaget insulin?
Insulin er sentralt i behandlingen av diabetes, ettersom alle typer diabetes oppstår på grunn av kroppens manglende evne til å bruke blodsukker effektivt som et resultat av utilstrekkelig, ineffektiv eller ikke-eksisterende insulinforsyning.
De innovative forskerne som oppdaget insulin vant en Nobelpris, men oppdagelsen forårsaket også kontrovers.
Oppdagelsen av insulin skjedde i 1921 etter ideene til en kanadisk ortopedkirurg ved navn Frederick G. Banting, kjemiferdighetene til hans assistent Charles Best, og John MacLeod fra University of Toronto i Canada.
Flere motstridende beretninger om oppdagelsen av insulin har sirkulert gjennom årene, og til og med Nobelprisen som ble tildelt for oppdagelsen i 1923 kom i tvil år senere.
I denne artikkelen ser vi på de ansvarlige for denne banebrytende diabetesbehandlingen.
Historien om insulin
Forståelsen av diabetes har utviklet seg i tusenvis av år; selv de gamle grekerne visste om det og ville diagnostisere diabetes ved å smake på urin.
Bevisstheten om at visse tilstander av urin og tørstnivå relatert til blodsukkernivået har vokst gjennom århundrene.
Mens fysiologer fra 1800-tallet forsto at bukspyttkjertelen hadde sentral involvering i å behandle energi i hele kroppen, forsto de ikke bukspyttkjertelens direkte rolle i diabetes før to fysiologer fjernet bukspyttkjertelen fra en hund i 1890.
Disse to forskerne observerte utviklingen av alvorlig diabetes i løpet av 3 uker, inkludert symptomer som vil være kjent for mennesker med tilstanden i dag, inkludert:
- høyt blodsukker
- sterkt fortynnet urin, som sett i diabetes insipidus
- diabetisk koma
- død av ketose
Den første fysiologen som antydet at bukspyttkjerteløyene, eller holmene i Langerhans, kan ha effekten av bukspyttkjertelen på blodsukkerkontrollen, var Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, som først kom med disse påstandene rundt 1894.
Selv om han ikke isolerte stoffet vi nå forstår å være insulin, brukte han begrepet "insuline" for å beskrive dette, men uoppdagede stoffet, og pekte på både dets eksistens og dets betydning i 1913.
I 1901 hadde forskere funnet ut at binde bukspyttkjertelkanalen hos hunder, katter og kaniner, ødela mange av cellene som produserte hormoner i bukspyttkjertelen.
Holmene i Langerhans, som moderne forskere nå vet produserer insulin, var imidlertid fortsatt intakte. Det er viktig at det ikke var tegn på blodsukker i urinen, som er et vanlig symptom på diabetes. Dette var den første tydelige indikasjonen på at holmecellene spilte en rolle i utviklingen av diabetes.
Oppdagelse
I 1921 ble Dr. Frederick G. Banting det første individet som isolerte sekresjonene fra holmecellene og utnevnte dem som en potensiell behandling for diabetes.
Han observerte at andre forskere kanskje ikke hadde funnet insulin fordi fordøyelsesenzymer hadde ødelagt insulinet før noen kunne trekke det ut.
Bantings plan var å binde bukspyttkjertelkanalene til laboratoriehunder til cellene som produserer enzymene degenererte, og etterlot de solide holmcellene i live. Han ville deretter trekke ut resten.
Banting var ikke kunnskapsrik nok om den nye utviklingen i å teste blodsukkeret for å kontrollere nøyaktig diabetes, så han sjekket urinen, som var mindre pålitelig.
Imidlertid var ideen ikke ny - andre forskere hadde også prøvd å produsere ekstrakter fra bukspyttkjertelen som reduserte blodsukkeret - det var heller ikke spesielt nyttig fordi Banting bare kunne isolere små mengder av hormonet.
Dessuten så ekstrakten ut til å ha giftige egenskaper og forårsaket alvorlige bivirkninger, inkludert smerte og feber, hos dyr.
Utvikling
Banting var ingen ekspert innen karbohydratmetabolisme, så da han ba laboratorium og fasiliteter fra professor John James Rickard Macleod, leder for fysiologi ved University of Toronto, var den anerkjente fysiologen først motvillig.
Imidlertid overtalte Bantings utholdenhet og muligheten for mer pålitelige resultater MacLeod til å donere laboratorieplass. Selv om det ikke var noe nytt etterforskningsverktøy å binde bukspyttkjertelen for å få den til å bryte ned, var ideen om å isolere holmer på grunn av deres langsommere degenerasjon av interesse for Macleod.
Ingen hadde forsøkt å trekke ut holmer fra en fullstendig degenerert bukspyttkjertel.
Banting tok på seg en assistent, Charles Herbert Best, for å hjelpe til med å isolere insulin. Macleod hjalp til med den generelle strukturen i forskningen, og best spesialiserte seg i kjemisk testing av blod for å kontrollere glukosenivået.
Forskningen startet 17. mai 1921.
Målet var å ligere en hunds bukspyttkjertel til den brøt sammen og begynte å produsere ekstrakt av holmer. Dette ekstraktet ble deretter gitt til andre hunder uten bukspyttkjertel for å måle effekten av det på diabetes.
Framgangen var opprinnelig treg. Banting slet med dyrekirurgi, og 7 av de 10 kanalbundne hundene døde. Banting og Best måtte ty til å kjøpe potensielt svartebørshunder på gaten for noen få kanadiske dollar.
27. juli hadde de endelig forberedt en hund med en vellykket fjernet bukspyttkjertel og en hund med bundet bukspyttkjertelkanaler. Tre dager senere frøs forskerne den degenererte bukspyttkjertelen, malte den til en pasta og filtrerte den før de varmet opp til romtemperatur og injiserte 5 ml (ml) i hunden uten bukspyttkjertel.
Forskere tok blodprøver fra hunden hvert 30. minutt og så et midlertidig fall i blodsukkeret fra 0,2 prosent til 0,12 prosent. Hunden døde neste morgen på grunn av en infeksjon, men forskerne bemerket de første tegnene på antidiabetisk virkning fra ekstraktet, som de hadde kalt isletin.
Mens mange av eksperimentene deres mislyktes, noe som resulterte i dødsfall fra laboratoriehundene, så Banting og teamet regelmessig nok fall i blodsukkernivået som et resultat av ekstraktet at de var sikre på de anti-diabetiske egenskapene til isletin, som senere skulle bli insulin .
Banting og Best bestemte seg da for at i stedet for å bryte ned bukspyttkjertelen gradvis, ville de bruke et hormon kalt secretin for å overarbeide og utmattes bukspyttkjertelen, i håp om at dette ville redusere de toksiske effektene mens de fremdeles tilførte insulinet.
Fremgangsmåten for å skaffe sekretin var vanskelig og upraktisk, men viste en tryggere måte å utvinne insulin fra bukspyttkjertelen.
De møtte også utfordringen med å prøve å samle et ekstrakt av bukspyttkjerteloppløsning uten å ødelegge den aktive ingrediensen - stoffet som skaper den terapeutiske effekten i medisin - i dette tilfellet insulinet.
Neste skritt
Den neste utfordringen var å finne en metode for å produsere holmeceller, og derfor insulin, i masseskala, slik at den ville ha noe bruk som en medisin mot diabetes i stor skala.
Da Banting og Best innså at en tilførsel av hunder for bukspyttkjertelbinding ville begrense utviklingen av forskningen, gikk de videre til å bruke bukspyttkjertelen til kyr som kildemateriale.
Ved å tilpasse prosessene for å ekstrahere og konsentrere løsningen klarte forskerne å produsere et stoff som inneholdt en større mengde av den aktive ingrediensen (insulin). De injiserte deretter dette ekstraktet i en av laboratoriehundene som ikke hadde bukspyttkjertel.
Hundens blodsukker falt fra 0,46 prosent til 0,18 prosent - en massiv forbedring. Kostnadseffektivt og allment tilgjengelig, de mente at ku bukspyttkjertel var veien videre.
På dette tidspunktet avla MacLeod alle andre ressurser til å støtte denne forskningen. Spenningen mellom Banting og MacLeod økte imidlertid, ettersom Banting følte at MacLeod tok æren for sitt arbeid.
MacLeod ble derimot frustrert over Bantings holdning og konstante mistenksomhet.
James Bertram Collip, en etablert kanadisk biokjemiker, kom inn i folden for å jobbe med å rense insulin. Når han hadde oppnådd et passende nivå av renhet, testet de det først på kaniner, deretter mennesker.
Imidlertid bestod ikke insulin de første kliniske forsøkene.
Den første testen involverte en 14 år gammel gutt med alvorlig diabetes. Mens ekstraktet førte til et fall i blodsukkeret fra 0,44 prosent til 0,32 prosent og en liten reduksjon i mengden glukose som ble utskilt, endret ikke en abscess seg på injeksjonsstedet og ketonnivået, en annen indikator på diabetes.
Collip jobbet med å rense ekstraktet ytterligere, og den andre kliniske studien, som fant sted 23. januar 1922, fikk umiddelbar og dyp suksess. Blodsukkernivået hos den samme 14 år gamle gutten reduserte fra 0,52 prosent til 0,12 prosent innen 24 timer, og ketoner forsvant fra urinen. Mengden utskilt glukose falt fra 71,1 gram (g) til 8,7 g.
Forsøkslederne gjentok disse betydelige forbedringene over seks flere pasienter i løpet av den neste måneden.
Mens alle disse eksperimentene fant sted, hadde Banting hovedsakelig forberedt hunder på eksperimenter og funnet nye måter å lage insulin til masseproduksjon på, og hadde lite involvering i forsøkene eller de resulterende papirene.
Banting ble desperat etter å få anerkjennelse, og i slutten av 1922 begynte hans sinne og skuffelse å forårsake konflikt. På et tidspunkt truet Collip med å forlate gruppen uten å videreføre sin renselsesprosess. Banting skulle angivelig slå til med ham i universitetshaller.
Mens det fortsatt sirkulerer mange forskjellige rapporter om hvem som skal få æren for å oppdage insulin, var det Banting som startet hjulene i bevegelse - til tross for sin begrensede erfaring innen felt - og satt sammen et team som utviklet den viktigste fremgangen for diabetesbehandling.
Nobelprisen kontrovers
I 1923 fremmet en dansk fysiolog ved navn August Kroch en felles Nobelpris-nominasjon for Banting og MacLeod, basert på Bantings idé og MacLeods veiledning.
Banting var den første Nobel-nominerte fra Canada, og en flaske insulin er nå stolt av den kanadiske 100-dollarregningen som et resultat.
Nobelkomiteen kunne imidlertid bare tildele den ettertraktede prisen til mellom en og tre personer. Banting var rasende på å høre om MacLeods samnominering, og mente at Best burde ha fått nominasjonen i stedet, og nesten takket nei til prisen.
Imidlertid hadde han et hjerteforandring og delte i stedet kreditt og premiepenger med Best. Da MacLeod fikk vite det, gjorde han det samme med Collip.
Flere år senere, lenge etter Bantings død i en flyulykke i 1941, ble den offisielle historien til Nobelprisen offentlig anerkjent Bests bidrag til utviklingen av insulin.
Sammendrag
Et team av mennesker oppdaget insulin.
Frederick G. Banting kom opp med en måte å trekke ut bukspyttkjertelekstrakt i 1921; John MacLeod, leder for fysiologi ved University of Toronto, hadde tilsyn med denne prosessen; Charles Best, Bantings assistent, hjalp til med å foredle prosessen, og en biokjemiker ved navn James Collip bidro til å rense insulin ytterligere for å gjøre det klinisk nyttig.
