Chi ha scoperto l'insulina?
L'insulina è fondamentale per il trattamento del diabete, poiché tutti i tipi di diabete si verificano a causa dell'incapacità del corpo di utilizzare lo zucchero nel sangue in modo efficiente a causa di forniture di insulina insufficienti, inefficaci o inesistenti.
Gli scienziati innovativi che hanno scoperto l'insulina hanno vinto un premio Nobel, ma la scoperta ha anche causato polemiche.
La scoperta dell'insulina avvenne nel 1921 seguendo le idee di un chirurgo ortopedico canadese di nome Frederick G. Banting, le capacità chimiche del suo assistente Charles Best e John MacLeod dell'Università di Toronto in Canada.
Diversi resoconti contrastanti sulla scoperta dell'insulina sono circolati nel corso degli anni e persino il Premio Nobel assegnato per la sua scoperta nel 1923 è stato messo in discussione anni dopo.
In questo articolo, esaminiamo le persone responsabili di questo trattamento rivoluzionario per il diabete.
La storia dell'insulina
La comprensione del diabete si è sviluppata da migliaia di anni; anche gli antichi greci lo sapevano e avrebbero diagnosticato il diabete assaggiando l'urina.
La consapevolezza che determinati stati di urina e livelli di sete legati ai livelli di zucchero nel sangue è cresciuta nel corso dei secoli.
Sebbene i fisiologi del 19 ° secolo capissero che il pancreas aveva un coinvolgimento chiave nell'elaborazione dell'energia in tutto il corpo, non capirono il ruolo diretto del pancreas nel diabete fino a quando due fisiologi non rimossero il pancreas da un cane nel 1890.
Questi due scienziati hanno osservato lo sviluppo di un diabete grave nell'arco di 3 settimane, compresi i sintomi che oggi saranno familiari alle persone affette da questa condizione, tra cui:
- alto tasso di zucchero nel sangue
- urina altamente diluita, come si è visto nel diabete insipido
- coma diabetico
- morte per chetosi
Il primo fisiologo a suggerire che le isole pancreatiche, o le isole di Langerhans, potrebbero essere alla base degli effetti del pancreas sul controllo della glicemia fu Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, che per primo fece queste affermazioni intorno al 1894.
Sebbene non abbia isolato la sostanza che ora intendiamo essere l'insulina, ha usato il termine "insulina" per descrivere questa sostanza ancora sconosciuta e ha indicato sia la sua esistenza che la sua importanza nel 1913.
Nel 1901, gli scienziati avevano scoperto che legare, o legare, il dotto pancreatico in cani, gatti e conigli distruggeva molte delle cellule che producevano ormoni nel pancreas.
Tuttavia, gli isolotti di Langerhans, che gli scienziati moderni ora sanno produrre insulina, erano ancora intatti. È importante sottolineare che non c'erano segni di zucchero nel sangue nelle urine, che è un sintomo comune del diabete. Questa è stata la prima chiara indicazione che le cellule delle isole hanno svolto un ruolo nello sviluppo del diabete.
Scoperta
Nel 1921, il dottor Frederick G. Banting divenne il primo individuo a isolare le secrezioni dalle cellule delle isole e pubblicizzarle come potenziale trattamento per il diabete.
Ha osservato che altri scienziati potrebbero non essere riusciti a trovare l'insulina perché gli enzimi digestivi avevano distrutto l'insulina prima che qualcuno potesse estrarla.
Il piano di Banting era quello di legare i dotti pancreatici dei cani da laboratorio fino a quando le cellule che producono gli enzimi non degenerassero, lasciando in vita le robuste cellule delle isole. Quindi estrarrebbe il residuo.
Banting non era abbastanza informato sui nuovi sviluppi nel test della glicemia per controllare accuratamente il diabete, quindi controllò l'urina, che era meno affidabile.
Tuttavia, l'idea non era nuova - altri scienziati avevano anche provato a produrre estratti dal pancreas che riducevano lo zucchero nel sangue - né era particolarmente utile perché Banting poteva isolare solo piccole quantità di ormone.
Inoltre, l'estratto sembrava avere proprietà tossiche e causare gravi effetti collaterali, tra cui dolore e febbre, negli animali.
Sviluppo
Banting non era un esperto nel campo del metabolismo dei carboidrati, quindi quando ha richiesto lo spazio e le strutture del laboratorio al professor John James Rickard Macleod, capo di fisiologia presso l'Università di Toronto, lo stimato fisiologo all'inizio era riluttante.
Tuttavia, la tenacia di Banting e la possibilità di risultati più affidabili hanno convinto MacLeod a donare lo spazio del laboratorio. Sebbene legare il pancreas per farlo degradare non fosse un nuovo strumento investigativo, l'idea di isolare le isole a causa della loro più lenta degenerazione era di grande interesse per Macleod.
Nessuno aveva tentato di estrarre isolotti da un pancreas completamente degenerato.
Banting ha assunto un assistente, Charles Herbert Best, per aiutare con l'isolamento dell'insulina. Macleod ha contribuito alla struttura generale della ricerca e Best si è specializzato nei test chimici del sangue per controllare i livelli di glucosio.
La ricerca iniziò il 17 maggio 1921.
L'obiettivo era quello di legare il pancreas di un cane fino a quando non si è rotto e ha iniziato a produrre l'estratto di isole. Questo estratto verrebbe quindi somministrato ad altri cani senza pancreas per valutarne gli effetti sul diabete.
Inizialmente i progressi furono lenti. Banting ha lottato con la chirurgia animale e 7 dei 10 cani legati al condotto sono morti. Banting e Best dovettero ricorrere all'acquisto di cani potenzialmente al mercato nero per strada per pochi dollari canadesi.
Il 27 luglio, avevano finalmente preparato un cane con un pancreas rimosso con successo e un cane con dotti pancreatici legati. Tre giorni dopo, i ricercatori hanno congelato il pancreas degenerato, lo hanno macinato in una pasta e lo hanno filtrato, prima di portarlo a temperatura ambiente e iniettare 5 millilitri (ml) nel cane senza pancreas.
Gli scienziati hanno prelevato campioni di sangue dal cane ogni 30 minuti e hanno visto un calo temporaneo della glicemia dallo 0,2% allo 0,12%. Il cane è morto la mattina dopo a causa di un'infezione, ma gli scienziati hanno notato i primi segni di azione antidiabetica dall'estratto, che avevano chiamato isletina.
Mentre molti dei loro esperimenti hanno fallito, causando la morte dei cani da laboratorio, Banting e il team hanno visto cali abbastanza regolari dei livelli di zucchero nel sangue come risultato del loro estratto che erano fiduciosi nelle proprietà antidiabetiche dell'isletina, che sarebbe poi diventata insulina .
Banting e Best hanno quindi deciso che invece di abbattere gradualmente il pancreas, avrebbero usato un ormone chiamato secretina per sovraccaricare ed esaurire il pancreas, nella speranza che ciò ridurrebbe gli effetti tossici pur fornendo l'insulina.
La procedura per ottenere la secretina era difficile e poco pratica, ma ha dimostrato un modo più sicuro per estrarre l'insulina dal pancreas.
Hanno anche affrontato la sfida di cercare di raccogliere un estratto di soluzione pancreatica senza distruggere il principio attivo - la sostanza che crea l'effetto terapeutico in medicina - in questo caso, l'insulina.
Prossimi passi
La sfida successiva era trovare un metodo per produrre cellule insulari, e quindi insulina, su larga scala, in modo che potesse essere utilizzato come farmaco su larga scala per il diabete.
Rendendosi conto che una fornitura di cani per la legatura del pancreas avrebbe limitato i progressi della ricerca, Banting e Best sono passati a utilizzare il pancreas delle mucche come materiale di partenza.
Adattando i loro processi di estrazione e concentrazione della soluzione, gli scienziati sono riusciti a produrre una sostanza che conteneva una maggiore quantità di principio attivo (insulina). Hanno quindi iniettato questo estratto in uno dei cani da laboratorio che non avevano un pancreas.
Il livello di zucchero nel sangue del cane è sceso dallo 0,46% allo 0,18%, un enorme miglioramento. Conveniente e ampiamente disponibile, credevano che il pancreas di mucca fosse la loro strada da percorrere.
A questo punto, MacLeod ha deviato tutte le altre risorse per supportare questa ricerca. Tuttavia, la tensione tra Banting e MacLeod si stava intensificando, poiché Banting sentiva che MacLeod si stava prendendo il merito del suo lavoro.
MacLeod, d'altra parte, stava diventando frustrato dall'atteggiamento e dal costante sospetto di Banting.
James Bertram Collip, un biochimico canadese affermato, è entrato nell'ovile per lavorare sulla purificazione dell'insulina. Una volta raggiunto un adeguato livello di purezza, l'hanno testato prima sui conigli, poi sugli esseri umani.
Tuttavia, l'insulina non ha superato i suoi primi studi clinici.
Il primo test ha coinvolto un ragazzo di 14 anni con diabete grave. Mentre l'estratto ha portato a un calo della glicemia dallo 0,44% allo 0,32% e una piccola riduzione della quantità di glucosio escreto, un ascesso sviluppato nel sito di iniezione e i livelli di chetoni, un altro indicatore del diabete, non sono cambiati.
Collip lavorò ulteriormente sulla purificazione dell'estratto e la seconda sperimentazione clinica, avvenuta il 23 gennaio 1922, vide un successo immediato e profondo. I livelli di zucchero nel sangue nello stesso ragazzo di 14 anni si sono ridotti dallo 0,52% allo 0,12% entro 24 ore ei chetoni sono scomparsi dalle urine. La quantità di glucosio escreto è scesa da 71,1 grammi (g) a 8,7 g.
I responsabili dello studio hanno ripetuto questi miglioramenti significativi su altri sei pazienti nel corso del mese successivo.
Mentre tutti questi esperimenti erano in corso, Banting aveva principalmente preparato cani per esperimenti e trovato nuovi modi per produrre insulina per la produzione di massa e aveva poco coinvolgimento nelle prove o nei documenti risultanti.
Banting cercò disperatamente di ottenere riconoscimento e alla fine del 1922 la sua rabbia e la sua delusione iniziarono a causare conflitti. Ad un certo punto, Collip ha minacciato di lasciare il gruppo senza trasmettere il suo processo di purificazione. Secondo quanto riferito, Banting è venuto alle mani con lui nelle aule universitarie.
Mentre circolano ancora molti rapporti diversi su chi dovrebbe essere attribuito il merito di aver scoperto l'insulina, è stato Banting che ha avviato le ruote in movimento - nonostante la sua limitata esperienza sul campo - e ha messo insieme un team che ha sviluppato il progresso più significativo per la gestione del diabete.
Polemica per il premio Nobel
Nel 1923, un fisiologo danese di nome August Kroch propose una nomination congiunta al Premio Nobel per Banting e MacLeod, sulla base dell'idea di Banting e della guida di MacLeod.
Banting è stato il primo candidato al Nobel canadese e, di conseguenza, una bottiglia di insulina occupa un posto d'onore nella banconota da 100 dollari canadesi.
Tuttavia, il comitato per il Nobel ha potuto assegnare l'ambito premio solo a una o tre persone. Banting era furioso nel sentire della co-nomination di MacLeod, credendo che Best avrebbe dovuto invece ricevere la nomination, e ha quasi rifiutato il premio.
Tuttavia, ha cambiato idea e invece ha condiviso il suo credito e il premio in denaro con Best. Quando MacLeod lo ha scoperto, ha fatto lo stesso con Collip.
Anni dopo, molto tempo dopo la morte di Banting in un incidente aereo nel 1941, la storia ufficiale del Premio Nobel ha riconosciuto pubblicamente il contributo di Best allo sviluppo dell'insulina.
Sommario
Un team di persone ha scoperto l'insulina.
Frederick G. Banting ha escogitato un modo per estrarre l'estratto pancreatico nel 1921; John MacLeod, il capo della fisiologia dell'Università di Toronto, ha supervisionato questo processo; Charles Best, l'assistente di Banting, ha contribuito a perfezionare il processo e un biochimico di nome James Collip ha contribuito a purificare ulteriormente l'insulina per renderla clinicamente utile.
