szacuje się, że 30 milionów Amerykanów cierpi na cukrzycę . Kolejne 86 milionów ma cukrzycę przedcukrzycową, z czego 30% zachoruje na cukrzycę w ciągu pięciu lat. Jest to najszybciej rozwijająca się choroba przewlekła w USA. Dla 6% i rosnącej populacji pacjentów z cukrzycą typu 1 (T1D), insulina jest niezbędna do przeżycia.
nie jest przesadą nazywanie insuliny lekiem ratującym życie. Od czasu jego odkrycia w 1923 roku miliony ludzi przeżyły dłuższe życie niż przewidywano i zmniejszyły komplikacje spowodowane ich chorobą. Pacjenci z T1D byli wcześniej „leczeni” dietami granicznymi i mieli długość życia zaledwie kilka lat.
podstawą schematu diety—spopularyzowanego w dekadzie poprzedzającej odkrycie insuliny—było całkowite ograniczenie kalorii na pewien okres czasu, co prowadziło do dramatycznej utraty wagi przed ponownym wprowadzeniem pacjenta na dietę wysokotłuszczową, wysokobiałkową bez węglowodanów. Pisząc o strategii, wybitny lekarz Eliot Proctor Joslin, MD, zauważył ,że pacjenci byli głodowani tylko z ” słabą nadzieją, że pojawi się coś nowego.”
wpisz w 1923 r.
od pół wieku wiadomo było, że poziom cukru we krwi ma kluczowe znaczenie dla problemu cukrzycy. Znaczenie trzustki w metabolizmie węglowodanów było znane od 1880 roku, kiedy niemieccy lekarze Joseph von Mering i Oskar Minkowski skutecznie usunęli trzustkę psa i wykazali, że prowadzi to do zespołu wysokiego poziomu cukru we krwi, glukozurii i ewentualnej śmierci.
wcześniej, w 1869 roku, badacze odkryli 2 rodzaje komórek w trzustce—komórki acinarne są odpowiedzialne za funkcje trawienne, a wysepki Langerhansa wydzielały cukier.
w pobliżu tej samej epoki rumuński Naukowiec Nicolae Paulescu eksperymentował z wodnym ekstraktem trzustki, który zmniejszał poziom cukru we krwi po wstrzyknięciu do psów z cukrzycą. Nazwał tę substancję trzustką. Po wybuchu I wojny światowej przerwał na kilka lat swoje eksperymenty. Faktycznie opatentował swój produkt w 1922 r. w rumuńskim Urzędzie Patentowym, ale nigdy nie został oficjalnie uznany za odkrycie insuliny-ponieważ w tym samym czasie 2 kanadyjskich naukowców, Sir Frederick Grant Banting i John Macleod, opublikowali artykuł na temat skutecznego stosowania ekstraktu trzustkowego na bazie alkoholu do normalizacji poziomu cukru we krwi u człowieka.
oprócz pomocy w rozwoju insuliny, Palescu był również świadomy, że istnieją inne enzymy w trzustce, które odgrywają rolę w regulacji poziomu cukru we krwi—coś, co nie było badane przez następne 50 lat, a dziś odgrywa ważną rolę w leczeniu cukrzycy.
prace Bantinga rozpoczęły się od odkrycia, że poprzez podwiązanie przewodu trzustkowego u psów, a następnie usunięcie nienaruszonej trzustki, mógł wyizolować insulinę bez niszczenia jej przez enzymy trawienne trzustki. Udało mu się wyizolować niewielką ilość enzymu trzustkowego, który wstrzyknął diabetycznemu psu, wykazując spadek glukozy.
proces był powtarzany kilka razy, ale był żmudny, a wydajność niewielka. Procedura ta była w stanie zebrać tylko niewielką ilość insuliny i była czasochłonna, więc postanowili użyć bydła jako źródła enzymów trzustkowych.
następnym krokiem było próba oczyszczenia go i przetestowanie na królikach. Prace wykonano pod nadzorem Mccleoda. Po dobrym procesie oczyszczania insuliny, pierwsze badanie na ludziach miało miejsce w 1922 roku z wstrzyknięciem insuliny do 14-letniego chłopca. Cudem spadł poziom cukru we krwi do normy i nie umarł. Opracowano kilka innych badań na ludziach, które wyraźnie wykazały, że ekstrakt może obniżać poziom cukru we krwi u ludzi.
Banting i McCleod otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny w 1923 roku za pracę nad odkrywaniem insuliny. Wywołało to kontrowersję, która trwa do dziś, co do tego, kto naprawdę powinien zasłużyć na uznanie za odkrycie. Ostatecznie to Banting otrzymał prawa handlowe do insuliny, które przekazał uniwersytetowi w Toronto za 1 dolara.
komercyjna produkcja insuliny była ogromnym przedsięwzięciem. Banting zwrócił się o pomoc do firmy Eli Lilly, aby pomóc w produkcji insuliny, która była obecnie wydobywana od królików, przyznając im niewyłączne prawo licencyjne do opracowywania insuliny. Niewyłączność pozwoliła innym firmom również pracować z insuliną.
początkowo występowały poważne problemy z niezawodnością ekstraktów insuliny, a ekstrakty szybko się pogarszały i brakowało konsystencji z partii na partię. Problem został rozwiązany przez odkrycie, że insulina musi być przygotowana w określonym PH, które zapewni czystość i kontrolę jakości. Metoda tzw. „wytrącania izoelektrycznego” pozwoliła Eli Lilly na produkcję insuliny w dużych ilościach—choć pozostały problemy z standaryzacją. Uniwersytet w Toronto był w stanie utrzymać kontrolę nad insuliną, ale licencjonował ją kilku firmom do rozwoju.
Banting wielokrotnie stwierdzał, że nie chce, aby żadna firma miała pełną kontrolę, aby umożliwić tanią dostępność insuliny dla potrzebujących pacjentów. Z czasem opracowano nowe proporcje insuliny w celu zwiększenia lub zmniejszenia czasu działania.
w 1936 roku Hans Hagedorn i August Krogh uzyskali prawa do insulin z University of Toronto. Utworzyli firmę Nordisk Insulin Laboratorium. Odkryli, że insulina może być przedłużona przez dodanie protaminy otrzymanej z nasienia pstrąga rzecznego. Insulina protaminowo-cynkowa trwała 24-36 godzin, co czyni ją nieco niemożliwą do opanowania z powodu długotrwałej hipoglikemii.
jeden problem ze wszystkimi insulinami produkowanymi do 1982 r.polegał na tym, że uzyskiwano je ze źródeł zwierzęcych i mogły wywoływać reakcje alergiczne oraz reakcje w miejscach wstrzyknięcia. Czasami dawało to również niespójne wyniki.
przełom nastąpił w 1978 roku, kiedy Genentech był w stanie zsyntetyzować pierwszą cząsteczkę insuliny ludzkiej. Gdy kod genetyczny był znany, naukowcy z Lilly byli w stanie wstawić sekwencję DNA do E. coli i zebrać ludzką insulinę w dużych ilościach. Insulina ludzka była opatentowana i została wprowadzona do obrotu w 1982 r.w 2 postaciach: regularnej lub krótko działającej lub średnio-działającej. Produkty te prawdopodobnie nie wywoływały reakcji alergicznych i były bardzo spójne pod względem działania. Brakowało jednak zdolności tych Insulin do działania jak insulina wydzielana przez trzustkę u zdrowych osób, ponieważ początku działania nie można było dopasować.
z biegiem lat naukowcy zmienili sekwencje aminokwasowe insuliny ludzkiej, aby dokładniej naśladować działanie insuliny in vivo. Stworzyli produkty, które były szybsze i trwalsze. Opracowali również nowatorskie systemy dostarczania, takie jak pióra insulinowe i pompy, aby podawanie i przechowywanie insuliny było wygodne i bezbolesne.
jak już mówiłem, insulina T1D oszczędza życie. U wielu pacjentów z cukrzycą typu 2 insulina może być dodawana do innych terapii w celu kontrolowania glukozy i zmniejszenia powikłań. Odkrycie insuliny było ogromnym przełomem naukowym, ale podobnie jak wiele wspaniałych rzeczy, istnieją negatywne niezamierzone konsekwencje.
insulina wydłuża życie pacjentów na tyle długo, że mogą oni nasilać powikłania choroby, w tym ślepotę, niewydolność nerek i choroby sercowo-naczyniowe przedwcześnie. Nie ma możliwości zmniejszenia ryzyka przeniesienia predyspozycji genetycznych na dzieci pacjentów. Wreszcie, można argumentować, że odkrycie insuliny zatrzymało dalsze badania nad cukrzycą, zaniedbując niektóre ważne hormony, które odgrywają kluczową rolę w metabolizmie glukozy.
dopiero w ciągu ostatnich 20 lat rozpoznaliśmy i opracowaliśmy leki oprócz insuliny do leczenia cukrzycy typu 2. Produkty te zmieniły życie osób z T2D i oferują szansę uniknięcia powikłań insulinoterapii. Mówi się-choć z przymrużeniem oka-że odkrycie insuliny było najgorszą rzeczą, jaka kiedykolwiek przytrafiła się cukrzycy typu 2.
ale nie można zaprzeczyć, że insulina uratowała miliony istnień ludzkich w opiece nad T1D i była prawdopodobnie największym cudem medycznym tego stulecia. Podobnie jak w przypadku wszystkiego w życiu, nic nie jest czarno-białe, a wszystkie dobre rzeczy niosą niezamierzone konsekwencje.