Wie heeft insuline ontdekt?
Insuline staat centraal bij de behandeling van diabetes, aangezien alle soorten diabetes optreden als gevolg van het onvermogen van het lichaam om de bloedsuikerspiegel efficiënt te gebruiken als gevolg van onvoldoende, ineffectieve of niet-bestaande insulinevoorraden.
De innovatieve wetenschappers die insuline ontdekten, wonnen een Nobelprijs, maar de ontdekking zorgde ook voor controverse.
De ontdekking van insuline vond plaats in 1921 volgens de ideeën van een Canadese orthopedisch chirurg genaamd Frederick G. Banting, de scheikundige vaardigheden van zijn assistent Charles Best en John MacLeod van de Universiteit van Toronto in Canada.
Verschillende tegenstrijdige verslagen over de ontdekking van insuline zijn in de loop der jaren de ronde gedaan, en zelfs de Nobelprijs voor de ontdekking ervan in 1923 kwam jaren later ter discussie.
In dit artikel kijken we naar de mensen die verantwoordelijk zijn voor deze baanbrekende diabetesbehandeling.
De geschiedenis van insuline
Het begrip van diabetes ontwikkelt zich al duizenden jaren; zelfs de oude Grieken wisten ervan en zouden diabetes diagnosticeren door urine te proeven.
Het besef dat bepaalde toestanden van urine en dorst gerelateerd aan bloedsuikerspiegels in de loop van de eeuwen zijn toegenomen.
Terwijl 19e-eeuwse fysiologen begrepen dat de alvleesklier een belangrijke rol speelde bij het verwerken van energie door het hele lichaam, begrepen ze de directe rol van de alvleesklier bij diabetes pas toen twee fysiologen in 1890 de alvleesklier van een hond verwijderden.
Deze twee wetenschappers observeerden de ontwikkeling van ernstige diabetes in een tijdsbestek van 3 weken, inclusief symptomen die bekend zullen zijn bij mensen met de aandoening van vandaag, waaronder:
- hoge bloedsuikerspiegel
- sterk verdunde urine, zoals gezien bij diabetes insipidus
- diabetische coma
- overlijden door ketose
De eerste fysioloog die suggereerde dat de pancreaseilandjes, of de eilandjes van Langerhans, de effecten van de pancreas op de bloedsuikerspiegel zouden kunnen aandrijven, was Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, die deze beweringen voor het eerst deed rond 1894.
Hoewel hij de stof die we nu als insuline beschouwen niet isoleerde, gebruikte hij de term 'insuline' om deze nog niet ontdekte stof te beschrijven en wees hij op zowel het bestaan ervan als het belang ervan in 1913.
In 1901 hadden wetenschappers ontdekt dat het afbinden of vastbinden van het pancreaskanaal bij honden, katten en konijnen veel van de cellen vernietigde die hormonen in de alvleesklier produceerden.
De eilandjes van Langerhans, waarvan moderne wetenschappers nu weten dat ze insuline produceren, waren echter nog intact. Belangrijk is dat er geen tekenen waren van bloedsuiker in de urine, wat een veel voorkomend symptoom is van diabetes. Dit was de eerste duidelijke aanwijzing dat de eilandjescellen een rol speelden bij het ontstaan van diabetes.
Ontdekking
In 1921 werd Dr. Frederick G. Banting de eerste persoon die de afscheidingen van de eilandjescellen isoleerde en ze aanbood als een mogelijke behandeling voor diabetes.
Hij merkte op dat andere wetenschappers mogelijk geen insuline hadden gevonden omdat spijsverteringsenzymen de insuline hadden vernietigd voordat iemand het kon extraheren.
Het plan van Banting was om de alvleesklierkanalen van laboratoriumhonden te verbinden totdat de cellen die de enzymen produceren, degenereerden, waardoor de stevige eilandcellen in leven bleven. Hij zou dan het residu extraheren.
Banting had onvoldoende kennis van nieuwe ontwikkelingen bij het testen van de bloedsuikerspiegel om nauwkeurig op diabetes te controleren, dus controleerde hij de urine, die minder betrouwbaar was.
Het idee was echter niet nieuw - andere wetenschappers hadden ook geprobeerd extracten uit de alvleesklier te produceren die de bloedsuikerspiegel verlaagden - en het was ook niet bijzonder nuttig omdat Banting slechts kleine hoeveelheden van het hormoon kon isoleren.
Bovendien bleek het extract giftige eigenschappen te hebben en veroorzaakte het bij dieren ernstige bijwerkingen, waaronder pijn en koorts.
Ontwikkeling
Banting was geen expert op het gebied van koolhydraatmetabolisme, dus toen hij laboratoriumruimte en -faciliteiten vroeg aan professor John James Rickard Macleod, hoofd fysiologie aan de Universiteit van Toronto, was de gewaardeerde fysioloog aanvankelijk terughoudend.
De volharding van Banting en de mogelijkheid van betrouwbaardere resultaten overtuigde MacLeod echter om laboratoriumruimte te doneren. Hoewel het vastbinden van de alvleesklier om het af te breken geen nieuw onderzoeksinstrument was, was het idee om eilandjes te isoleren vanwege hun langzamere degeneratie van groot belang voor Macleod.
Niemand had geprobeerd eilandjes te extraheren uit een volledig gedegenereerde alvleesklier.
Banting nam een assistent, Charles Herbert Best, aan om te helpen bij het isoleren van insuline. Macleod hielp bij de algemene opzet van het onderzoek en Best specialiseerde zich in het chemisch testen van bloed om glucosespiegels te controleren.
Het onderzoek begon op 17 mei 1921.
Het doel was om de alvleesklier van een hond af te binden totdat deze brak en het extract van eilandjes begon te produceren. Dit extract zou dan aan andere honden zonder alvleesklier worden gegeven om de effecten ervan op diabetes te meten.
De voortgang was aanvankelijk traag. Banting worstelde met dieroperaties en 7 van de 10 honden met kokerprofielen stierven. Banting en Best moesten hun toevlucht nemen tot het kopen van mogelijk zwarte markthonden op straat voor een paar Canadese dollars.
Op 27 juli hadden ze eindelijk een hond voorbereid met een succesvol verwijderde alvleesklier en een hond met vastgebonden pancreaskanalen. Drie dagen later bevroor de onderzoekers de gedegenereerde alvleesklier, vermalen het tot een pasta en filterden het, alvorens het op kamertemperatuur te brengen en 5 milliliter (ml) in de hond zonder alvleesklier te injecteren.
Wetenschappers namen elke 30 minuten bloedmonsters van de hond en zagen een tijdelijke daling van de bloedsuikerspiegel van 0,2 procent naar 0,12 procent. De hond stierf de volgende ochtend als gevolg van een infectie, maar de wetenschappers merkten de eerste tekenen van antidiabetische werking op van het extract, dat ze isletin hadden genoemd.
Hoewel veel van hun experimenten mislukten, resulterend in de dood van de laboratoriumhonden, zagen Banting en team regelmatig genoeg dalingen in de bloedsuikerspiegel als gevolg van hun extract dat ze vertrouwen hadden in de antidiabetische eigenschappen van isletin, dat later insuline zou worden. .
Banting en Best besloten toen dat ze in plaats van de alvleesklier geleidelijk af te breken, een hormoon genaamd secretine zouden gebruiken om de alvleesklier te overbelasten en uit te putten, in de hoop dat dit de toxische effecten zou verminderen terwijl de insuline toch wordt toegediend.
De procedure om secretine te verkrijgen was moeilijk en onpraktisch, maar toonde een veiligere manier om insuline uit de alvleesklier te extraheren.
Ze stonden ook voor de uitdaging om te proberen een extract van pancreasoplossing te verzamelen zonder het actieve ingrediënt te vernietigen - de stof die het therapeutische effect in de geneeskunde creëert - in dit geval de insuline.
Volgende stappen
De volgende uitdaging was om een methode te vinden om eilandcellen, en dus insuline, op massale schaal te produceren, zodat het enig nut zou hebben als een grootschalig medicijn voor diabetes.
Banting en Best realiseerden zich dat een voorraad honden voor het afbinden van de alvleesklier de voortgang van het onderzoek zou beperken en gingen over op het gebruik van de alvleesklier van koeien als bronmateriaal.
Door hun proces van extractie en concentratie van de oplossing aan te passen, slaagden de wetenschappers erin een stof te produceren die een grotere hoeveelheid van het actieve ingrediënt (insuline) bevatte. Dit extract injecteerden ze vervolgens in een van de laboratoriumhonden die geen alvleesklier hadden.
De bloedsuikerspiegel van de hond daalde van 0,46 procent naar 0,18 procent - een enorme verbetering. Ze waren kosteneffectief en overal verkrijgbaar en geloofden dat koeienalvleesklier hun weg vooruit was.
Op dit punt heeft MacLeod alle andere middelen aangewend om dit onderzoek te ondersteunen. De spanning tussen Banting en MacLeod escaleerde echter, omdat Banting voelde dat MacLeod de eer opeiste voor zijn werk.
MacLeod daarentegen raakte gefrustreerd door Bantings houding en constante achterdocht.
James Bertram Collip, een gevestigde Canadese biochemicus, kwam in de schaapskooi om te werken aan het zuiveren van insuline. Toen hij eenmaal een geschikt niveau van zuiverheid had bereikt, testten ze het eerst op konijnen en daarna op mensen.
Insuline heeft de eerste klinische onderzoeken echter niet doorstaan.
De eerste test betrof een 14-jarige jongen met ernstige diabetes. Terwijl het extract leidde tot een daling van de bloedsuikerspiegel van 0,44 procent naar 0,32 procent en een kleine vermindering van de hoeveelheid uitgescheiden glucose, veranderde een abces op de injectieplaats en ketonniveaus, een andere indicator van diabetes, niet.
Collip werkte aan het nog verder zuiveren van het extract, en de tweede klinische proef, die plaatsvond op 23 januari 1922, zag onmiddellijk en groot succes. De bloedsuikerspiegel bij dezelfde 14-jarige jongen daalde binnen 24 uur van 0,52 procent naar 0,12 procent en ketonen verdwenen uit de urine. De hoeveelheid uitgescheiden glucose daalde van 71,1 gram (g) naar 8,7 g.
De onderzoeksleiders herhaalden deze significante verbeteringen de volgende maand bij nog eens zes patiënten.
Terwijl al deze experimenten plaatsvonden, had Banting voornamelijk honden voorbereid op experimenten en nieuwe manieren gevonden om insuline te maken voor massaproductie en had hij weinig betrokkenheid bij de onderzoeken of de resulterende artikelen.
Banting werd wanhopig op zoek naar erkenning en tegen het einde van 1922 begonnen zijn woede en teleurstelling conflicten te veroorzaken. Op een gegeven moment dreigde Collip de groep te verlaten zonder zijn zuiveringsproces door te geven. Banting zou naar verluidt met hem in de universiteitszalen zijn verwoest.
Hoewel er nog steeds veel verschillende rapporten circuleren over wie de eer zou moeten krijgen om insuline te ontdekken, was het Banting die de wielen in beweging zette - ondanks zijn beperkte ervaring in het veld - en een team samenstelde dat de belangrijkste vooruitgang voor diabetesmanagement ontwikkelde.
Nobelprijs controverse
In 1923 deed een Deense fysioloog genaamd August Kroch een gezamenlijke Nobelprijs-nominatie voor Banting en MacLeod, gebaseerd op het idee van Banting en de begeleiding van MacLeod.
Banting was de eerste Nobelprijswinnaar uit Canada, en als gevolg daarvan staat een fles insuline nu op de eerste plaats op het Canadese biljet van 100 dollar.
Het Nobelcomité kon de felbegeerde prijs echter slechts aan één tot drie personen toekennen. Banting was woedend toen hij hoorde over de co-nominatie van MacLeod, in de overtuiging dat Best in plaats daarvan de nominatie had moeten krijgen, en hij sloeg de prijs bijna af.
Hij veranderde echter van gedachten en deelde in plaats daarvan zijn krediet en prijzengeld met Best. Toen MacLeod erachter kwam, deed hij hetzelfde met Collip.
Jaren later, lang na de dood van Banting bij een vliegtuigongeluk in 1941, werd in de officiële geschiedenis van de Nobelprijs publiekelijk de bijdrage van Best aan de ontwikkeling van insuline erkend.
Overzicht
Een team mensen ontdekte insuline.
Frederick G. Banting bedacht in 1921 een manier om pancreasextract te extraheren; John MacLeod, het hoofd fysiologie aan de Universiteit van Toronto, hield toezicht op dit proces; Charles Best, de assistent van Banting, hielp het proces te verfijnen, en een biochemicus genaamd James Collip hielp insuline nog verder te zuiveren om het klinisch bruikbaar te maken.
