Przez wiele lat naukowcy wierzyli, że jakiś rodzaj wewnętrznej wydzieliny trzustki jest kluczem do zapobiegania cukrzycy i kontrolowania normalnego metabolizmu. Nikt nie mógł jej znaleźć, aż latem 1921 roku zespół na Uniwersytecie w Toronto zaczął próbować nowego eksperymentalnego podejścia zasugerowanego przez dr Fredericka Bantinga. Wiosną 1922 roku badacze z Toronto – Banting, Charles Best, J.B. Collip i ich przełożony, J.J.R. Macleod – byli w stanie ogłosić odkrycie insuliny. W 1923 roku Banting i Macleod otrzymali Nagrodę Nobla za jeden z najważniejszych i najbardziej kontrowersyjnych przełomów w nowoczesnej historii medycyny.
Wczesne badania
Przez wiele stuleci ludzie wiedzieli o cukrzycy (powszechnie nazywanej cukrzycą), ale do końca XIX wieku była ona tylko słabo rozumiana.
Początkowo, niezdolność organizmu do przetwarzania węglowodanów i innych składników odżywczych, oznaczonych w sposób najbardziej oczywisty przez obecność cukru w moczu, był uważany za zaburzenia wątroby lub żołądka. W 1889 roku niemieccy badacze Oskar Minkowski i Josef von Mehring odkryli, że psy, którym usunięto trzustkę, natychmiast zapadały na ciężką i śmiertelną cukrzycę. Okazało się, że coś w trzustce jest niezbędne do zapobiegania cukrzycy. Naukowcy natychmiast zaczął próbować znaleźć tajemniczą substancję.
Wyniki były w większości negatywne, na przykład, karmienie trzustki do pacjentów z cukrzycą nie zrobił nic dobrego. Mimo to, nowa wiedza na temat zależności organizmu od posłańców chemicznych – lub hormonów – dodał wiarygodności hipotezie, że jakiś rodzaj wewnętrznego secretionof trzustki utrzymuje normalny metabolizm. Wiadomo już było, że gruczoł ten posiada zewnętrzną wydzielinę, soki trawienne, które spływają do dwunastnicy. Inny niemiecki badacz, Paul Langerhans, odkrył odrębny system komórek w trzustce, nazwany później wysepkami Langerhansa, które zaczęto postrzegać jako możliwe źródło nieuchwytnej wydzieliny wewnętrznej. Ale jak substancja może być oddzielona od reszty trzustki?
W międzyczasie cukrzyca w swojej ciężkiej postaci, która często uderzała w dzieci, była straszną chorobą. Pacjenci wydalali nadmiar cukru z moczem, tracili na wadze i sile, cierpieli na wiele innych powikłań, w końcu zapadali w śpiączkę, a następnie umierali. Naukowcy wciąż mieli nadzieję, że karmiąc lub wstrzykując zwierzętom lub ludziom chorym na cukrzycę fragmenty trzustki, mogą spowodować poprawę ich stanu. Najczęstszym testem byłaby próba obniżenia poziomu cukru w moczu, a może cukru we krwi osoby chorej na cukrzycę.Do czasu pojawienia się oczekiwanego odkrycia, mniej więcej wszystko, co ludzie z cukrzycą mogli zrobić, aby powstrzymać chorobę, to jeść coraz mniej – odraczając śmierć z powodu cukrzycy przez dosłowne głodzenie się.
W 30 lat po odkryciu Minkowskiego i von Mehringa w 1889 roku setki badaczy na całym świecie próbowały znaleźć wewnętrzną wydzielinę. Kilka z nich, Georg Zuelzer w Niemczech, E.L. Scott i Izrael Kleiner w Stanach Zjednoczonych, N.C. Paulescoin Rumunii, zgłaszane obiecujące ustalenia. Jednak ich ekstrakty trzustkowe działały w sposób nieregularny i nieprzekonujący, często powodując szkodliwe skutki uboczne. Do 1920 r. niektórzy naukowcy zrezygnowali, sądząc, że cała koncepcja wewnętrznego wydzielania trzustki to pogoń za dziką gęsią. Inni kontynuowali poszukiwania; i do tego czasu zaczynali być w stanie używać lepszych narzędzi, takich jak nowe techniki szybkiego pomiaru cukru we krwi i moczu.
Frederick Banting
W nocy 31 października 1920 roku, dr. Frederick Banting, młody lekarz i chirurg w mieście London, Ontario, zanotował ten pomysł na badania nad trzustką:
Diabetus
Ligate pancreatic ducts of dog. Utrzymywać psy przy życiu aż do degeneracji acini, pozostawiając wysepki.
Próbować wyizolować ich wewnętrzną wydzielinę, aby złagodzić glikosureę.
Banting, syn rolnika z Alliston, Ontario, ukończył medycynę na University of Torontoin 1916, służył w pierwszej wojnie światowej, zrobił podyplomowe pracy w chirurgii i, podczas gdy rozpoczynając praktykę medyczną w Londynie, był zarabianie dodatkowych dochodów jako part-timeteacher w dziale fizjologii w lokalnym University of Western Ontario (obecnie znany jako Western University). Swój pomysł opracował w wyniku pracy w tle, którą wykonywał w celu przygotowania wykładu dla studentów medycyny na temat trzustki. Banting miał niewielkie doświadczenie w badaniach lub w leczeniu (lub nawet pisowni) diabetes.
Banting rozumowanie było, że być może inni nie byli w stanie znaleźć wewnętrzną wydzielinę w ich mieszanin trzustkowych, ponieważ był niszczony przez organ znany zewnętrznej wydzieliny, soki trawienne produkowane w jego acinar cellularsystem. Być może, gdyby udało się zatrzymać wypływ soków trawiennych z trzustki poprzez chirurgiczne zablokowanie lub podwiązanie przewodów trzustkowych, trzustka przestałaby produkować swoją zewnętrzną wydzielinę. Jej komórki błoniaste obumierałyby, ale komórki wyspowe, prawdopodobnie źródło wydzieliny wewnętrznej, nadal produkowałyby tę substancję. Można by ją wtedy wyizolować i wykorzystać do leczenia cukrzycy.
John J.R. Macleod
Frederick Banting został poinformowany na Uniwersytecie Zachodniego Ontario, aby zabrał swój pomysł z powrotem na Uniwersytet w Toronto, który posiadał rozległe zaplecze badawcze pod kierunkiem znanego fizjologa i eksperta w dziedzinie metabolizmu węglowodanów, Johna Jamesa Rickarda Macleoda. Podczas ich pierwszego spotkania Macleod był sceptycznie nastawiony zarówno do pomysłu Bantinga, jak i do jego referencji jako badacza. Macleod wiedział, że nad tym samym pomysłem pracowali już znacznie lepiej wyszkoleni naukowcy. Zdecydował, że nie zaszkodzi pozwolić doktorowi Bantingowi spróbować odnieść sukces tam, gdzie inni zawiedli. Macleod zaoferował Bantingowi przestrzeń laboratoryjną, psy do pracy i usługi asystenta studenckiego latem 1921 r.
Jeden z pomocników studenckich Macleoda, Charles Best, wygrał rzut monetą, aby być pierwszym, który rozpocznie pracę z Bantingiem. Banting i Best rozpoczęli swoje eksperymenty pod kierunkiem Macleoda na Uniwersytecie w Toronto 17 maja 1921 r.
Badania na Uniwersytecie w Toronto
Frederick Banting i Charles Best stwierdzili, że poważne badania były trudne, skomplikowane i najeżone pułapkami. Wykonywanie operacji trzustki w celu podwiązania przewodów u psów było dalekie od łatwości, zwłaszcza podczas skwierczącego upału Toronto latem 1921 roku. Dokładne i konsekwentne mierzenie wyników ich pracy było również dalekie od łatwości. Przed J.J.R. Macleodleft do wakacji w jego rodzinnej Szkocji, dał młodym naukowcom szczegółowe wytyczne dotyczące procedur do naśladowania w ich pracy, w tym kluczowe porady, jak przygotować wyciągi z trzustki z kanałów-ligated psów do wstrzykiwania do innych depancreatized (więc cukrzyca) dogs.
Banting naciskał na z wielką determinacją i entuzjastą tendencję do interpretowania swoich wyników zawsze pozytywnie. W dniu 30 lipca on i Best wstrzyknął ekstrakt zdegenerowanej trzustki z duct-ligated psa do innego depancreatized, pies cukrzyca iobserved gwałtowny spadek cukru we krwi. Zastrzyki z ekstraktu do innych psów (psy nie miały imion, tylko numery) często wydawało się, aby zmniejszyć poziom cukru we krwi. Kiedy Macleod wrócił do Torontoat summer’s end został skonfrontowany przez podekscytowanych badaczy, którzy wierzyli, że ich eksperymenty z tym, co nazwali „isletin” były niezwykle successful.
Macleod był znacznie bardziej krytyczny. On wymagał duet powtórzyć i opracować na ich pracy, podczas gdy nie zgadza się ostro z Banting o obiektach i zasobów. Jako eksperymenty kontynuowane jesienią 1921 roku, Banting i Best stwierdził, że mogliby odrzucić uciążliwą procedurę podwiązania przewodu. Możliwe było wykonanie równie skutecznego ekstraktu ze świeżej, schłodzonej trzustki wołowej lub wieprzowej, dostępnej w lokalnych rzeźniach. Świetny pomysł Bantinga, jak się okazało, był przydatny tylko do rozpoczęcia badań w Toronto. W rzeczywistości nie był on szczególnie oryginalny, skuteczny ani nawet fizjologicznie uzasadniony.
James Collip
Prawdziwym problemem było sprawienie, by ich ekstrakty trzustkowe działały konsekwentnie i przekonująco w leczeniu objawów cukrzycy. Chłodzenie trzustki (które hamowało działanie enzymów) było ważnym krokiem naprzód. Grupa poczyniła również postępy w zakresie technik oczyszczania zmielonej tkanki, która wydawała się zawierać wewnętrzną wydzielinę.
Na prośbę Fredericka Bantinga, J.J.R. Macleod dodał wykwalifikowanego biochemika do zespołu w grudniu 1921 roku. James Bertram Collip był Toronto-wykształcony profesor na Uniwersytecie Alberta, który wrócił do miasta, aby pracować przez kilka miesięcy z Macleod na innych badań. Collip natychmiast zaczął ulepszać surowe i niekonsekwentnie skuteczne ekstrakty Bantinga i CharlesaBesta. Mimo to, pierwsza prezentacja badań Toronto pod koniec grudnia, przez Banting i Best, do American Physiological Society, spotkał się z poważną krytyką od publiczności wybitnychdiabetologists. Wzór ich wyników, choć być może obiecujące, nie wydaje się jeszcze być znacznie lepiej niż inni reported.
W styczniu 1922 Toronto grupa zdecydował, że mogą bezpiecznie rozpocząć testowanie ich trzustki ekstraktów na ludzi subjects. W dniu 11 stycznia ekstrakt trzustki wykonane przez Banting i Best został wstrzyknięty do ciała Leonard Thompson, 14-letni chłopiec na skraju śmierci z powodu cukrzycy w Toronto General Hospital. Wszyscy byli rozczarowani, gdy pomiary wykazały, że test zakończył się niepowodzeniem. Ale 12 dni później, 23 stycznia, zespół wznowił podawanie ekstraktu Thompsonowi i odniósł spektakularny sukces. Jego poziom cukru we krwi i w moczu wrócił do normy, a inne objawy cukrzycy zostały złagodzone. Grupa wiedziała, że są na coś bardzo dużego w medycynie.
Kluczem do przełomu na Thompsona było to, że Collip, pracując wściekle, był w stanie opracować ulepszony proces ekstrakcji, aby usunąć toksyczne zanieczyszczenia z ekstraktu Bantinga i Besta. Jego czystszy ekstrakt pracował konsekwentnie i skutecznie, sugerując bardzo potężnie, że zespół Toronto rzeczywiście odkrył wewnętrzne wydzielanie pancreas.
Praca postępowała teraz w gorączkowym tempie. Grupa, która nadal rozszerzać, opublikował wstępny raport z jego prób klinicznych na Thompson i kilku innych pacjentów w Canadian Medical Association Journal na 22 marca 1922. W dniu 3 maja 1922 roku Macleod wygłosił referat „The Effects Produced on Diabetes by Extracts of Pancreas” na spotkaniu Stowarzyszenia Lekarzy Amerykańskich w Waszyngtonie, w którym zespół po raz pierwszy użył słowa „insulina”. Macleod zasugerował takie użycie łacińskiego rdzenia oznaczającego wysepki. Autorami pracy byli F.G. Banting, C.H. Best, J.B. Collip, W.R. Campbell, A.A. Fletcher, J.J.R. Macleod i E.C. Noble. (Campbell i Fletcher byli klinicystami, którzy podawali ekstrakt pacjentom; Noble był kolejnym młodym fizjologiem).
Posiedzenie dało badaczom z Toronto owację na stojąco. W oczach większości świata było to ogłoszenie przez Toronto odkrycia insuliny.
Przez wiele lat po tym wydarzeniu Uniwersytet Toronto nadzorował produkcję insuliny na podstawie patentów przekazanych mu przez członków zespołu dokonującego odkrycia. Licencjonował producentów, którzy do końca 1923 roku byli w stanie udostępnić insulinę ofiarom cukrzycy na całym świecie. Dołączenie do zespołu chemika Petera Moloneya wiosną 1922 roku stanowiło punkt zwrotny w jego działalności produkcyjnej. Proces, który Moloney opracował do oczyszczania insuliny, umożliwił produkcję tej substancji w dużych ilościach.
Nagroda Nobla
Globalne podniecenie nagłym pojawieniem się skutecznego leku na cukrzycę zamaskowało niemal niewiarygodną historię rywalizacji i rozgoryczenia wśród zaangażowanych badaczy.
Frederick Banting miał pomysł, od którego wszystko się zaczęło. Myślał, że on i Charles Best, pracując głównie na własną rękę, odkryli wydzielanie wewnętrzne z ich eksperymentów psów w lecie i jesienią 1921 roku. Banting nigdy nie lubił J.J.R. Macleoda; uważał też, że James Collip – z którym w laboratorium doszło do co najmniej jednej gwałtownej konfrontacji – przyczynił się jedynie w pewnym stopniu do oczyszczenia insuliny. Banting miał dobrze ulokowanych przyjaciół w Toronto. Wiedząc, że Nagroda Nobla może być przyznana za insulinę, pracowali bardzo ciężko, aby Banting został uhonorowany, w kraju i za granicą, jako odkrywca insuliny.
Wśród doświadczonych naukowców było więcej poparcia dla poglądu, że nieco nieudolne badania Bantinga i Besta nie osiągnęłyby celu bez wkładu zarówno Macleoda, jak i Collipa – wraz z innymi pracownikami, takimi jak ci, którzy dokonali ostatnich kluczowych postępów w zdolności do pomiaru i śledzenia zmian w poziomie cukru we krwi. W swoich rozważaniach na temat Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1923 roku, Komitet Noblowski Instytutu Karolinska w Szwecji stwierdził, że Banting nie znalazłby drogi do insuliny bez wskazówek Macleoda. Przyznali nagrodę za rok 1923 – jedno z najszybszych uhonorowań odkrycia w historii tych nagród – Bantingowi i Macleodowi. Banting natychmiast ogłosił, że Best powinien być uhonorowany i że podzieli swoją nagrodę pieniężną równo ze swoim młodym partnerem. Macleod ogłosił, że podzieliłby swoją nagrodę pieniężną równo z Collip.
Nagroda Nobla za insulinę stała się wysoce kontrowersyjna. Wielbiciele Bantinga, do których dołączył Best i jego przyjaciele, upierali się, że Macleod został niewłaściwie rozpoznany i że nagroda powinna była trafić do Bantinga i Besta. Lata propagandy, polegającej na przeinaczaniu historii, utrwaliły w powszechnej świadomości, zwłaszcza w Kanadzie, pogląd, że insulina została odkryta przez Bantinga i Besta. Macleod i Collip stali się zapomnianymi mężczyznami.
Naukowcy i historycy medycyny byli bardziej skłonni do poglądu, że odkrycie insuliny wiązało się ze wspólnym wysiłkiem zespołu naukowców – Bantinga, Besta, Collipa, Macleoda i innych. Jest to obecnie pogląd bardziej akceptowany na Uniwersytecie w Toronto i w innych świadomych kręgach. Od czasu do czasu pojawiały się też kampanie, w których twierdzono, że ten czy inny z wcześniejszych badaczy – Zuelzer, Scott, Paulsco i inni – był prawdziwym odkrywcą insuliny. Te twierdzenia nie były powszechnie uznawane.
Ważność
Na kolacji z okazji przyznania Nagrody Nobla w Toronto w 1923 roku, pewien mądry naukowiec oddalił kontrowersje związane z honorami komentarzem „w insulinie jest wystarczająco dużo chwały dla wszystkich”.” Miliony chorych na cukrzycę na całym świecie były mniej zainteresowane walkami o prestiż i władzę naukową niż faktem, że w Kanadzie pojawiła się terapia, która przyniosła im ulgę w chorobie. Wraz z odkryciem insuliny podstawową kwestią związaną z cukrzycą stała się jakość życia, a nie szybkość śmierci. Bazując na wkładzie swoich poprzedników, grupa z Toronto Frederick Banting, Charles Best, James Collip i J.J.R. Macleodhad doprowadziła do dramatycznego przełomu i jednego z najwcześniejszych sukcesów badań medycznych.
