Wer hat Insulin entdeckt?
Insulin spielt eine zentrale Rolle bei der Behandlung von Diabetes, da alle Arten von Diabetes auftreten, weil der Körper aufgrund unzureichender, ineffektiver oder nicht vorhandener Insulinversorgung nicht in der Lage ist, den Blutzucker effizient zu nutzen.
Die innovativen Wissenschaftler, die Insulin entdeckten, gewannen einen Nobelpreis, aber die Entdeckung sorgte auch für Kontroversen.
Die Entdeckung von Insulin erfolgte 1921 nach den Vorstellungen eines kanadischen Orthopäden namens Frederick G. Banting, der chemischen Fähigkeiten seines Assistenten Charles Best und John MacLeod von der University of Toronto in Kanada.
Im Laufe der Jahre sind mehrere widersprüchliche Berichte über die Entdeckung von Insulin in Umlauf gekommen, und sogar der Nobelpreis, der 1923 für seine Entdeckung verliehen wurde, kam Jahre später in Frage.
In diesem Artikel betrachten wir die Personen, die für diese bahnbrechende Diabetesbehandlung verantwortlich sind.
Die Geschichte des Insulins
Das Verständnis von Diabetes hat sich seit Tausenden von Jahren entwickelt; Sogar die alten Griechen wussten davon und diagnostizierten Diabetes, indem sie Urin probierten.
Das Bewusstsein, dass bestimmte Urinzustände und Durstniveaus mit dem Blutzuckerspiegel zusammenhängen, ist im Laufe der Jahrhunderte gewachsen.
Während Physiologen des 19. Jahrhunderts verstanden, dass die Bauchspeicheldrüse eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Energie im gesamten Körper spielt, verstanden sie die direkte Rolle der Bauchspeicheldrüse bei Diabetes erst, als zwei Physiologen 1890 die Bauchspeicheldrüse eines Hundes entfernten.
Diese beiden Wissenschaftler beobachteten die Entwicklung von schwerem Diabetes innerhalb von 3 Wochen, einschließlich der Symptome, die Menschen mit dieser Krankheit heute bekannt sein werden, darunter:
- hoher Blutzucker
- stark verdünnter Urin, wie bei Diabetes insipidus zu sehen
- diabetisches Koma
- Tod durch Ketose
Der erste Physiologe, der vermutete, dass die Pankreasinseln oder die Langerhans-Inseln die Auswirkungen der Bauchspeicheldrüse auf die Blutzuckerkontrolle beeinflussen könnten, war Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, der diese Behauptungen erstmals um 1894 aufstellte.
Während er die Substanz, die wir heute als Insulin verstehen, nicht isolierte, benutzte er den Begriff „Insulin“, um diese noch unentdeckte Substanz zu beschreiben, und wies 1913 sowohl auf ihre Existenz als auch auf ihre Bedeutung hin.
Im Jahr 1901 hatten Wissenschaftler herausgefunden, dass das Ligieren oder Binden des Pankreasgangs bei Hunden, Katzen und Kaninchen viele der Zellen zerstörte, die Hormone in der Bauchspeicheldrüse produzierten.
Die Langerhans-Inseln, von denen moderne Wissenschaftler heute wissen, dass sie Insulin produzieren, waren jedoch noch intakt. Wichtig ist, dass es keine Anzeichen von Blutzucker im Urin gab, was ein häufiges Symptom für Diabetes ist. Dies war der erste eindeutige Hinweis darauf, dass die Inselzellen eine Rolle bei der Entwicklung von Diabetes spielten.
Entdeckung
Dr. Frederick G. Banting war 1921 das erste Individuum, das die Sekrete aus den Inselzellen isolierte und sie als mögliche Behandlung für Diabetes ankündigte.
Er beobachtete, dass andere Wissenschaftler möglicherweise kein Insulin gefunden hatten, weil Verdauungsenzyme das Insulin zerstört hatten, bevor jemand es extrahieren konnte.
Bantings Plan war es, die Pankreasgänge von Laborhunden zu binden, bis die Zellen, die die Enzyme produzieren, degeneriert sind und die stabilen Inselzellen am Leben bleiben. Er würde dann den Rückstand extrahieren.
Banting war nicht gut genug über neue Entwicklungen beim Testen des Blutzuckers informiert, um genau auf Diabetes zu prüfen, und überprüfte daher den Urin, der weniger zuverlässig war.
Die Idee war jedoch nicht neu - andere Wissenschaftler hatten ebenfalls versucht, Extrakte aus der Bauchspeicheldrüse herzustellen, die den Blutzucker senkten - und sie war auch nicht besonders nützlich, da Banting nur geringe Mengen des Hormons isolieren konnte.
Außerdem schien der Extrakt toxische Eigenschaften zu haben und verursachte bei Tieren schwere Nebenwirkungen, einschließlich Schmerzen und Fieber.
Entwicklung
Banting war kein Experte auf dem Gebiet des Kohlenhydratstoffwechsels. Als er Professor John James Rickard Macleod, Leiter der Physiologie an der Universität von Toronto, um Laborraum und Einrichtungen bat, zögerte der angesehene Physiologe zunächst.
Die Beharrlichkeit von Banting und die Möglichkeit zuverlässigerer Ergebnisse überzeugten MacLeod jedoch, Laborfläche zu spenden. Während das Binden der Bauchspeicheldrüse zum Abbau kein neues Untersuchungsinstrument war, war die Idee, Inseln aufgrund ihrer langsameren Degeneration zu isolieren, für Macleod von großem Interesse.
Niemand hatte versucht, Inseln aus einer vollständig entarteten Bauchspeicheldrüse zu extrahieren.
Banting stellte einen Assistenten, Charles Herbert Best, ein, um bei der Isolierung von Insulin zu helfen. Macleod half bei der allgemeinen Struktur der Forschung und spezialisierte sich am besten auf die chemische Untersuchung von Blut zur Überprüfung des Glukosespiegels.
Die Forschung begann am 17. Mai 1921.
Ziel war es, die Bauchspeicheldrüse eines Hundes zu binden, bis sie zusammenbrach und den Inselextrakt produzierte. Dieser Extrakt würde dann anderen Hunden ohne Bauchspeicheldrüse verabreicht, um seine Auswirkungen auf Diabetes zu messen.
Die Fortschritte waren zunächst langsam. Banting kämpfte mit Tieroperationen und 7 der 10 Hunde mit Kanalbindung starben. Banting und Best mussten für ein paar kanadische Dollar potenziell Schwarzmarkthunde auf der Straße kaufen.
Am 27. Juli hatten sie endlich einen Hund mit einer erfolgreich entfernten Bauchspeicheldrüse und einen Hund mit gebundenen Pankreasgängen vorbereitet. Drei Tage später froren die Forscher die degenerierte Bauchspeicheldrüse ein, mahlen sie zu einer Paste und filtrierten sie, bevor sie sie auf Raumtemperatur erwärmten und dem Hund 5 Milliliter (ml) ohne Bauchspeicheldrüse injizierten.
Wissenschaftler nahmen dem Hund alle 30 Minuten Blutproben und sahen einen vorübergehenden Abfall des Blutzuckers von 0,2 Prozent auf 0,12 Prozent. Der Hund starb am nächsten Morgen an einer Infektion, aber die Wissenschaftler bemerkten die ersten Anzeichen einer antidiabetischen Wirkung des Extrakts, den sie Isletin genannt hatten.
Während viele ihrer Experimente fehlschlugen und zum Tod der Laborhunde führten, sahen Banting und sein Team aufgrund ihres Extrakts regelmäßig genug Abnahmen des Blutzuckerspiegels, so dass sie von den antidiabetischen Eigenschaften von Isletin überzeugt waren, das später zu Insulin werden sollte .
Banting und Best beschlossen dann, anstatt die Bauchspeicheldrüse allmählich abzubauen, ein Hormon namens Sekretin zu verwenden, um die Bauchspeicheldrüse zu überlasten und zu erschöpfen, in der Hoffnung, dass dies die toxischen Wirkungen verringern und gleichzeitig das Insulin bereitstellen würde.
Das Verfahren zur Gewinnung von Sekretin war schwierig und unpraktisch, zeigte jedoch einen sichereren Weg, um Insulin aus der Bauchspeicheldrüse zu extrahieren.
Sie standen auch vor der Herausforderung, einen Extrakt aus Pankreaslösung zu sammeln, ohne den Wirkstoff - die Substanz, die in der Medizin die therapeutische Wirkung erzeugt - in diesem Fall das Insulin zu zerstören.
Nächste Schritte
Die nächste Herausforderung bestand darin, ein Verfahren zur Herstellung von Inselzellen und damit von Insulin in großem Maßstab zu finden, damit es als breit angelegte Medizin gegen Diabetes eingesetzt werden kann.
Als Banting und Best erkannten, dass ein Angebot an Hunden für die Pankreasligatur den Fortschritt der Forschung einschränken würde, verwendeten sie die Bauchspeicheldrüse von Kühen als Ausgangsmaterial.
Durch die Anpassung ihrer Prozesse zur Extraktion und Konzentration der Lösung gelang es den Wissenschaftlern, eine Substanz herzustellen, die eine größere Menge des Wirkstoffs (Insulin) enthielt. Sie injizierten diesen Extrakt dann in einen der Laborhunde, die keine Bauchspeicheldrüse hatten.
Der Blutzucker des Hundes sank von 0,46 Prozent auf 0,18 Prozent - eine massive Verbesserung. Sie waren kostengünstig und weit verbreitet und glaubten, dass die Bauchspeicheldrüse der Kuh ihr Weg nach vorne sei.
Zu diesem Zeitpunkt hat MacLeod alle anderen Ressourcen zur Unterstützung dieser Forschung umgeleitet. Die Spannungen zwischen Banting und MacLeod eskalierten jedoch, da Banting der Ansicht war, dass MacLeod seine Arbeit würdigte.
MacLeod hingegen war frustriert über Bantings Haltung und ständigen Verdacht.
James Bertram Collip, ein etablierter kanadischer Biochemiker, kam in die Gruppe, um an der Reinigung von Insulin zu arbeiten. Sobald er einen geeigneten Reinheitsgrad erreicht hatte, testeten sie ihn zuerst an Kaninchen, dann an Menschen.
Insulin hat jedoch seine ersten klinischen Studien nicht bestanden.
Der erste Test umfasste einen 14-jährigen Jungen mit schwerem Diabetes. Während der Extrakt zu einem Abfall des Blutzuckers von 0,44 Prozent auf 0,32 Prozent und einer geringen Verringerung der ausgeschiedenen Glukosemenge führte, änderte sich an der Injektionsstelle ein Abszess, und der Ketonspiegel, ein weiterer Indikator für Diabetes, änderte sich nicht.
Collip arbeitete daran, den Extrakt noch weiter zu reinigen, und die zweite klinische Studie, die am 23. Januar 1922 stattfand, war sofort und tiefgreifend erfolgreich. Der Blutzuckerspiegel des gleichen 14-jährigen Jungen verringerte sich innerhalb von 24 Stunden von 0,52 Prozent auf 0,12 Prozent, und Ketone verschwanden aus dem Urin. Die Menge an ausgeschiedener Glucose fiel von 71,1 g (g) auf 8,7 g.
Die Studienleiter wiederholten diese signifikanten Verbesserungen bei sechs weiteren Patienten im nächsten Monat.
Während all dieser Experimente hatte Banting hauptsächlich Hunde auf Experimente vorbereitet und neue Wege gefunden, um Insulin für die Massenproduktion herzustellen, und war nur wenig an den Versuchen oder den daraus resultierenden Arbeiten beteiligt.
Banting wollte unbedingt Anerkennung finden, und Ende 1922 begannen seine Wut und Enttäuschung Konflikte zu verursachen. Irgendwann drohte Collip, die Gruppe zu verlassen, ohne seinen Reinigungsprozess weiterzugeben. Berichten zufolge kam Banting mit ihm in den Universitätshallen zu Schlägen.
Während immer noch viele verschiedene Berichte darüber kursieren, wem die Anerkennung für die Entdeckung von Insulin zuteil werden sollte, war es Banting, der - trotz seiner begrenzten Erfahrung auf diesem Gebiet - die Räder in Bewegung setzte und ein Team zusammenstellte, das den bedeutendsten Fortschritt für das Diabetes-Management entwickelte.
Kontroverse um den Nobelpreis
1923 legte ein dänischer Physiologe namens August Kroch eine gemeinsame Nobelpreis-Nominierung für Banting und MacLeod vor, die auf Bantings Idee und MacLeods Anleitung beruhte.
Banting war der erste Nobelpreisträger aus Kanada, und eine Flasche Insulin nimmt daher auf der kanadischen 100-Dollar-Rechnung einen hohen Stellenwert ein.
Das Nobelkomitee konnte den begehrten Preis jedoch nur an ein bis drei Personen vergeben. Banting war wütend, als er von MacLeods Co-Nominierung hörte. Er glaubte, dass Best stattdessen die Nominierung hätte erhalten sollen, und lehnte die Auszeichnung fast ab.
Er hatte jedoch einen Sinneswandel und teilte stattdessen sein Guthaben und Preisgeld mit Best. Als MacLeod es herausfand, tat er dasselbe mit Collip.
Jahre später, lange nach Bantings Tod bei einem Flugzeugabsturz im Jahr 1941, wurde in der offiziellen Geschichte des Nobelpreises der Beitrag von Best zur Insulinentwicklung öffentlich gewürdigt.
Zusammenfassung
Ein Team von Menschen entdeckte Insulin.
Frederick G. Banting entwickelte 1921 einen Weg, um Pankreasextrakt zu extrahieren. John MacLeod, der Leiter der Physiologie an der Universität von Toronto, überwachte diesen Prozess. Charles Best, Bantings Assistent, half bei der Verfeinerung des Prozesses, und ein Biochemiker namens James Collip half dabei, Insulin noch weiter zu reinigen, um es klinisch nützlich zu machen.
