Vem upptäckte insulin?
Insulin är centralt för behandlingen av diabetes, eftersom alla typer av diabetes uppstår på grund av kroppens oförmåga att använda blodsocker effektivt på grund av otillräcklig, ineffektiv eller obefintlig insulintillförsel.
De innovativa forskarna som upptäckte insulin vann ett Nobelpris, men upptäckten orsakade också kontroverser.
Upptäckten av insulin inträffade 1921 efter idéerna från en kanadensisk ortopedkirurg vid namn Frederick G. Banting, kemifärdigheterna hos hans assistent Charles Best och John MacLeod vid University of Toronto i Kanada.
Flera motstridiga berättelser om upptäckten av insulin har cirkulerat genom åren, och även Nobelpriset som tilldelades för dess upptäckt 1923 kom ifrågasättande år senare.
I den här artikeln tittar vi på de personer som är ansvariga för denna banbrytande diabetesbehandling.
Insulins historia
Förståelsen för diabetes har utvecklats i tusentals år; även de antika grekerna visste om det och skulle diagnostisera diabetes genom att smaka på urin.
Medvetenheten om att vissa tillstånd av urin och törstnivåer relaterade till blodsockernivån har ökat genom århundradena.
Medan fysiologer från 1800-talet förstod att bukspottkörteln var avgörande för att bearbeta energi i hela kroppen förstod de inte bukspottkörtelns direkta roll i diabetes förrän två fysiologer tog bort bukspottkörteln från en hund 1890.
Dessa två forskare observerade utvecklingen av svår diabetes under tre veckor, inklusive symtom som är kända för människor med tillståndet idag, inklusive:
- högt blodsocker
- mycket utspädd urin, vilket ses i diabetes insipidus
- diabetisk koma
- död från ketos
Den första fysiologen som föreslog att bukspottkörtelöarna, eller holmarna i Langerhans, skulle kunna påverka effekterna av bukspottkörteln på blodsockerkontrollen var Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, som först gjorde dessa påståenden omkring 1894.
Även om han inte isolerade det ämne som vi nu förstår är insulin, använde han termen ”insulin” för att beskriva detta ännu oupptäckta ämne och pekade på både dess existens och dess betydelse 1913.
År 1901 hade forskare funnit att ligering eller bindning av bukspottkörtelkanalen hos hundar, katter och kaniner förstörde många av de celler som producerade hormoner i bukspottkörteln.
Emellertid var holmarna i Langerhans, som moderna forskare nu vet producerar insulin, fortfarande intakta. Det är viktigt att det inte fanns några tecken på blodsocker i urinen, vilket är ett vanligt symptom på diabetes. Detta var den första tydliga indikationen på att holmcellerna spelade en roll i utvecklingen av diabetes.
Upptäckt
År 1921 blev Dr. Frederick G. Banting den första individen som isolerade utsöndringarna från holmcellerna och visade dem som en potentiell behandling för diabetes.
Han observerade att andra forskare kanske misslyckades med att hitta insulin eftersom matsmältningsenzymer hade förstört insulinet innan någon kunde extrahera det.
Bantings plan var att binda bukspottkörtelkanalerna från laboratoriehundar tills cellerna som producerar enzymerna degenererade och lämnade de robusta holmcellerna vid liv. Han extraherade sedan återstoden.
Banting var inte tillräckligt kunnig om den nya utvecklingen för att testa blodsockret för att kontrollera diabetes noggrant, så han kontrollerade urinen, vilket var mindre tillförlitligt.
Idén var dock inte ny - andra forskare hade också försökt producera extrakt från bukspottkörteln som minskade blodsockret - det var inte heller särskilt användbart eftersom Banting bara kunde isolera små mängder av hormonet.
Dessutom verkade extraktet ha toxiska egenskaper och orsakade allvarliga biverkningar, inklusive smärta och feber, hos djur.
Utveckling
Banting var ingen expert inom kolhydratmetabolism, så när han begärde laboratorieutrymme och anläggningar från professor John James Rickard Macleod, chef för fysiologi vid University of Toronto, var den uppskattade fysiologen först ovillig.
Bantings uthållighet och möjligheten till mer tillförlitliga resultat övertalade dock MacLeod att donera laboratorieutrymme. Medan bindningen av bukspottkörteln för att få den att bryta ner var inte ett nytt undersökningsverktyg, men tanken att isolera holmar på grund av deras långsammare degeneration var av stort intresse för Macleod.
Ingen hade försökt extrahera holmar från en helt degenererad bukspottkörtel.
Banting anställde en assistent, Charles Herbert Best, för att hjälpa till med att isolera insulin. Macleod hjälpte till med den allmänna strukturen i forskningen och specialiserade sig bäst på kemisk testning av blod för att kontrollera glukosnivåerna.
Forskningen påbörjades den 17 maj 1921.
Målet var att ligera en hunds bukspottkörteln tills den gick sönder och började producera extrakt av holmar. Detta extrakt skulle sedan ges till andra hundar utan bukspottkörteln för att mäta dess effekter på diabetes.
Framstegen var initialt långsam. Banting kämpade med djuroperationer och 7 av de 10 kanalbundna hundarna dog. Banting och Best var tvungna att köpa hundar med potentiell svart marknad på gatan för några kanadensiska dollar.
Den 27 juli hade de äntligen förberett en hund med en framgångsrikt avlägsnad bukspottkörteln och en hund med bundna bukspottkörtelkanaler. Tre dagar senare frös forskarna den degenererade bukspottkörteln, malde den till en pasta och filtrerade den innan de värmdes upp till rumstemperatur och injicerade 5 ml (ml) i hunden utan bukspottkörteln.
Forskare tog blodprover från hunden var 30: e minut och såg ett tillfälligt blodsockerfall från 0,2 procent till 0,12 procent. Hunden dog nästa morgon på grund av en infektion, men forskarna noterade de första tecknen på antidiabetisk verkan från extraktet, som de kallade isletin.
Medan många av deras experiment misslyckades, vilket ledde till att laboratoriehundarna dödade, såg Banting och team regelbundet tillräckligt med blodsockernivåer som ett resultat av deras extrakt att de var säkra på de anti-diabetiska egenskaperna hos isletin, som senare skulle bli insulin .
Banting och Best bestämde sig sedan för att i stället för att bryta ner bukspottkörteln gradvis, skulle de använda ett hormon som kallas secretin för att överanstränga och uttömma bukspottkörteln, i hopp om att detta skulle minska de toxiska effekterna medan de fortfarande gav insulinet.
Förfarandet för att erhålla sekretin var svårt och opraktiskt men visade ett säkrare sätt att extrahera insulin från bukspottkörteln.
De stod också inför utmaningen att försöka samla in ett extrakt av bukspottkörtelns lösning utan att förstöra den aktiva ingrediensen - ämnet som skapar den terapeutiska effekten i medicinen - i detta fall insulinet.
Nästa steg
Nästa utmaning var att hitta en metod för att producera holmceller, och därmed insulin, i massskala, så att den skulle kunna användas i någon större omfattning mot diabetes.
När Banting och Best insåg att ett utbud av hundar för ligering av bukspottkörteln skulle begränsa forskningsutvecklingen fortsatte de med att använda bukspottkörteln hos kor som källmaterial.
Genom att anpassa sina processer för att extrahera och koncentrera lösningen lyckades forskarna producera ett ämne som innehöll en större mängd av den aktiva ingrediensen (insulin). De injicerade sedan extraktet i en av laboratoriehundarna som inte hade bukspottkörteln.
Hundens blodsocker sjönk från 0,46 procent till 0,18 procent - en enorm förbättring. Kostnadseffektivt och allmänt tillgängligt trodde de att ko-bukspottkörteln var deras väg framåt.
Vid denna tidpunkt avledde MacLeod alla andra resurser till att stödja denna forskning. Men spänningen mellan Banting och MacLeod eskalerade, eftersom Banting ansåg att MacLeod tog kredit för sitt arbete.
MacLeod blev däremot frustrerad över Bantings attityd och ständiga misstänksamhet.
James Bertram Collip, en etablerad kanadensisk biokemiker, kom in i veckan för att arbeta med att rena insulin. När han väl hade uppnått en lämplig renhetsnivå testade de den först på kaniner, sedan människor.
Insulin klarade dock inte sina första kliniska prövningar.
Det första testet involverade en 14-årig pojke med svår diabetes. Medan extraktet ledde till en minskning av blodsockret från 0,44 procent till 0,32 procent och en liten minskning av mängden glukos som utsöndrades, förändrades inte en abscess vid injektionsstället och ketonnivåer, en annan indikator på diabetes.
Collip arbetade med att rena extraktet ytterligare, och den andra kliniska prövningen, som ägde rum den 23 januari 1922, såg omedelbar och djupgående framgång. Blodsockernivån i samma 14-åriga pojke minskade från 0,52 procent till 0,12 procent inom 24 timmar, och ketoner försvann från urinen. Mängden utsöndrat glukos sjönk från 71,1 gram (g) till 8,7 g.
Försöksledarna upprepade dessa betydande förbättringar för ytterligare sex patienter under nästa månad.
Medan alla dessa experiment ägde rum hade Banting huvudsakligen förberett hundar för experiment och hittat nya sätt att göra insulin för massproduktion och hade liten delaktighet i försöken eller resulterande papper.
Banting blev desperat att få erkännande, och i slutet av 1922 började hans ilska och besvikelse orsaka konflikter. Vid ett tillfälle hotade Collip att lämna gruppen utan att vidarebefordra sin reningsprocess. Banting hade enligt uppgift slag med honom i universitetets salar.
Medan många olika rapporter fortfarande cirkulerar om vem som ska få krediten för att ha upptäckt insulin, var det Banting som startade hjulen i rörelse - trots sin begränsade erfarenhet inom området - och satte ihop ett team som utvecklade den viktigaste utvecklingen för diabeteshantering.
Nobelprisets kontrovers
År 1923 lade en dansk fysiolog vid namn August Kroch fram en gemensam nominering av Nobelpriset för Banting och MacLeod, baserat på Bantings idé och MacLeods vägledning.
Banting var den första nominerade kandidaten från Kanada, och en flaska insulin är nu stolt över den kanadensiska 100-dollarsedeln som ett resultat.
Nobelkommittén kunde emellertid bara tilldela det eftertraktade priset till mellan en och tre personer. Banting var rasande när han hörde om MacLeods samnominering och trodde att Best skulle ha fått nominering istället och nästan avslog priset.
Han hade emellertid förändrat sig och delade istället sin kredit och prispengar med Best. När MacLeod fick reda på det gjorde han detsamma med Collip.
År senare, långt efter Bantings död i en flygkrasch 1941, erkände Nobels officiella historia offentligt Bests bidrag till utvecklingen av insulin.
Sammanfattning
Ett team av människor upptäckte insulin.
Frederick G. Banting kom på ett sätt att extrahera bukspottkörteln extrakt 1921; John MacLeod, chef för fysiologi vid University of Toronto, övervakade denna process; Charles Best, Bantings assistent, hjälpte till att förfina processen, och en biokemist vid namn James Collip hjälpte till att rena insulin ytterligare för att göra det kliniskt användbart.
