Krótka historia insuliny

Wynalezienie medycznej insuliny sprawiło, że cukrzyca przestała być chorobą śmiertelną. O sukces nie było łatwo. Przed naukowcami stało wiele niezwykłych wyzwań. Oto krótka, lecz fascynująca historia insuliny od jej powstania do dzisiaj.

Kto wynalazł insulinę

Intensywne prace nad wyizolowaniem insuliny i jej klinicznym zastosowanie trwały od początku XX wieku na całym świecie. Przełom nastąpił na początku lat 20. w Toronto. Dokonał go młody chirurg ortopeda bez żadnego dorobku naukowego Frederick Banting wraz ze studentem czwartego roku medycyny Charlesem Bestem i doświadczonym biochemikiem Jamesem Collipem.

Wynalazcy insuliny: Frederick Banting, Charles Best, James Collip i John Macleod. Fot. Courtesy of the Thomas Fisher Rare Book Library, Insulin collections, University of Toronto; Public Domain

Największe trudności w stworzeniu insuliny

Największym wyzwaniem było otrzymanie insuliny wolnej od toksycznych enzymów trawiennych obecnych w trzustce. Badacze szybko doszli do wniosku, że najlepiej do ekstrakcji użyć alkoholu. Dużo więcej czasu zajęło ustalanie jego optymalnego stężenia. W końcu odkryli, że najlepiej działa stężenie 65 proc. Pozwala na usunięcie większości zanieczyszczeń białkowych, w tym enzymu trypsyna, pozostawiając nienaruszone te cząstki, które były przydatne.

Innym osiągnięciem zespołu było odkrycie, że insulinę najłatwiej uzyskać z trzustek płodów zwierzęcych. Składają się one prawie wyłącznie z wysepek Langerhansa produkujących insulinę.

Czytaj także: Czterej bohaterowie, którzy zmienili świat cukrzyków

Do tej pory większość badań nad sposobami uzyskania insuliny skupiała się na psach. Zespół udowodnił, że nadają się do tego także trzustki wołowe. Udało im się ekstrahować insulinę również z trzustek królików, pokazując przy tym, że nie trzeba usuwać tego narządu, by uzyskać hormon.

Pierwsi pacjenci

Eksperymentalnymi zwierzętami, którym na początku wstrzykiwano insulinę, były psy. Pierwszy z nich w ciągu 3 godzin od zastrzyku doświadczył obniżenia poziomu glukozy we krwi aż czterokrotnie. Przeżył na terapii pionierskimi preparatami 2 miesiące.

Już po nieco ponad roku od rozpoczęcia badań podano pierwszy zastrzyk z insuliną choremu człowiekowi. Było to 11 stycznia 1922 r. Pacjentem był 14-letni Leonard Thompson. Znajdował się on w śpiączce wywołanej ketozą cukrzycową. Objawia się ona nadmiernym zakwaszeniem organizmu, wynikającym z dużego stężenia glukozy we krwi, czyli hiperglikemii. Organizm chcąc pozbyć się nadmiaru cukru, zwiększa oddawanie moczu. Prowadzi to do odwodnienia, zaburzeń elektrolitowych, a w ostatnim stadium do śpiączki.

Leonard Thompson przed wyizolowaniem insuliny w wieku 3 lat i po kuracji insuliną w 1922 r. Fot. za: Trumanlibrary.org

Pierwsze podanie insuliny zakończyło się umiarkowanym sukcesem. Poziom cukru obniżył się, ale tylko o 25 proc. Co gorsze, pacjent doznał ciężkiej reakcji alergicznej. Insulina nie była jeszcze wystarczająco dobrze oczyszczona.

Czytaj także: Jak leczono cukrzycę przed wynalezieniem insuliny?

Na szczęście drugie podejście, 2 tygodnie później, zakończyło się już sukcesem. Zwiększona dawka lepszej jakości insuliny sprawiła, że cukier pacjenta spadł do poziomu 77 mg/dl, a objawy kwasicy zniknęły. Leonard Thompson żył jeszcze 13 lat, zmarł na zapalenie płuc w wieku 27 lat.

Leonard Thompson. Fot. za: Trumanlibrary.org

Dawne sposoby podawania insuliny

Początkowo podawano insulinę kilka razy na dobę, tak jak dzisiaj. Na tym podobieństwa się kończyły. Ówczesne strzykawki i igły były prymitywne, niewygodne w użyciu i prowadziły do powstawania ropni i różnych groźnych dla zdrowia, a nawet życia powikłań. Postanowiono więc opracować dawkę insuliny, która wystarczałaby na cały dzień.

Na pierwszy rzut oka poprawiło to sytuację pacjentów. Jednak wraz z upływem czasu okazało się, że takie dawkowanie jest sprzeczne z tym, jak pracuje ludzki organizm. Pacjenci zaczęli cierpieć na tak zwane późne powikłania: niewydolność nerek i neuropatie, czyli uszkodzenia nerwów.

Dlatego obecnie znów stosujemy zastrzyki z insuliny kilka razy dziennie (na szczęście mamy już lepsze strzykawki!), czym naśladujemy mechanizm charakterystyczny dla zdrowego organizmu bez cukrzycy.

Produkcja insuliny kiedyś

Świat nauki z początku powątpiewał w doniosłość wyczynu Bantinga i Besta. W świecie, w którym liczył się prestiż i układy, badacze spotykali się raczej z krytyką niż zachwytem.

Natomiast amerykański przemysł farmaceutyczny, kierujący się zyskiem, a nie uprzedzeniami, od razu zwietrzył swoją szansę.

Laboratorium, w którym Frederick Banting i Charles Best pracowali nad uzyskaniem insuliny. Fot. Courtesy of the Thomas Fisher Rare Book Library, Insulin collections, University of Toronto

W zakładach Eli Lilly w Indianapolis błyskawicznie rozpoczęto przymiarki do produkcji insuliny jeszcze przed pierwszymi klinicznymi testami na ludziach. Firma ta jest zresztą światowym liderem w dziedzinie leków na cukrzycę do dzisiaj.

Psie trzustki szybko okazały się zbyt małe na potrzeby przemysłu, opracowano więc metodologię wykorzystywania trzustek wieprzowych i bydlęcych. Dzięki temu produkcja mogła wzrosną, a ceny spaść. W 1932 r. były już o 90 proc. niższe niż w 1922. Dzięki temu terapia insuliną mogła stać się powszechnie dostępna.

Produkcja insuliny współcześnie

Obecnie nie pozyskuje się już insuliny z trzustek zwierzęcych. Jest to pierwszy w historii światowej medycyny lek, który stworzono metodami inżynierii genetycznej. Został zatwierdzony do stosowania u ludzi w 1982 roku.

Jak wyglądają szczegóły produkcji? Wykorzystuje się do niej np. komórki escherichia coli, czyli pałeczek okrężnicy. Do komórek bakterii wstrzykuje się plazmid, czyli wyhodowaną w laboratorium cząsteczkę pozachromosowego DNA, które potrafi kodować gen ludzkiej insuliny. Tak zmodyfikowane bakterie syntetyzują insulinę. Potem oczyszcza się ją i wykorzystuje do produkcji leku.