Insulina a fost descoperită acum 100 de ani, dar a fost nevoie de mai multe descoperiri pentru a obține un tratament pentru diabet.


Diabetul era o boală fatală înainte de descoperirea insulinei pe 27 iulie 1921. În urmă cu un secol, persoanele diagnosticate cu această deficiență metabolică supraviețuiau de obicei doar câțiva ani. Medicii nu aveau nicio modalitate de a trata nivelurile periculos de ridicate de zahăr din sângele pacienților, care erau cauzate de lipsa insulinei. Astăzi, însă, aproape 1,6 milioane de americani cu diabet de tip 1 pot duce o viață normală datorită descoperirii insulinei.

Acest progres în medicină este de obicei atribuit unei singure persoane, Frederick Banting, care a fost cel ce a căutat tratamentul pentru diabet. Obținerea unui tratament valid, însă, a depins de cercetarea altor doi oameni de știință, Oskar Minkowski și Søren Sørensen, care făcuseră cercetări anterioare pe teme aparent fără legătură.

Sunt un specialist în bioinginerie medicală și predau un curs despre istoria tratamentului diabetului. Alături de studenții mei subliniez importanța cercetării fundamentale, ce aparent nu are nicio legătură cu dezvoltarea tratamentelor medicale.

Povestea insulinei ilustrează faptul că inovațiile în domeniul medicinei se bazează pe o bază științifică și necesită ingineri talentați care pot scoate un tratament din laborator și pune în mâna celor care au nevoie de el.


Cercetarea fundamentală indica spre pancreas

Diabetul era cunoscut încă din antichitate. Primele simptome erau adesea setea și urinarea excesive. În câteva săptămâni de la primele simptome se putea observa pierderea greutății. În câteva luni, pacientul intra în comă și murea.

Timp de secole, nimeni nu a avut nicio idee despre ce ar putea cauza diabetul.

Cu toate acestea, oamenii știu de existența pancreasului de secole. Anatomistul grec Herophilos l-a descris prima dată în jurul anului 300 î.Hr. Bazat pe localizarea sa în corp, s-a bănuit că ar avea un rol în cadrul sistemului digestiv, dar nimeni nu știa dacă pancreasul este un organ esențial, ca stomacul, sau unul mai puțin important, cum ar fi apendicele.

În 1899, Oskar Minkowski, patolog de la Universitatea din Strassburg, în ce era atunci Germania, a fost unul dintre cei mai talentați chirurgi ai timpului său. Ca parte a unui studiu, el a efectuat o procedură care se credea imposibilă: eliminarea completă a pancreasului unui animal, fără a-l omorî.

Câinele operat a supraviețuit, dar spre surprinderea lui Minkowski, a început să prezinte toate simptomele diabetului. Minkowski a descoperit că înlăturarea pancreasului cauzează diabet. Astăzi acest lucru este cunoscut ca un model animal al unei boli. Odată ce un model animal al unei boli este stabilit, cercetătorii pot încerca diferite tratamente pe animal în speranța că vor găsi ceva care să funcționeze apoi și la oameni.

Putem hrăni un animal diabetic cu un pancreas pisat pentru a vindeca sau ameliora simptomele diabetului? Nu, asta nu a funcționat. Problema, înțeleasă de știința de astăzi, este că pancreasul are două funcții: producerea de enzime digestive și producerea insulinei. Amestecate însă, enzimele distrug insulina.

 


Izolarea insulinei


În 1920, Fred Banting, un medic din Londra, Ontario, a avut o idee. Planul lui era să lege chirurgical canalele dintre pancreas și sistemul digestiv la un animal, să aștepte câteva săptămâni, cât timp partea pancreasului care produce enzimele digestive se descompune, iar apoi să scoată pancreasul din animal. Acest pancreas descompus parțial, credea el, va conține insulina, dar nu și enzimele distructive.

Pe 27 iulie 1921, a încheiat acest experiment în laboratorul lui J.J.R. Macleod la Universitatea din Toronto. Banting, împreună cu un student, Charles Best, a pregătit un extract din pancreasul atrofiat al unui câine. A injectat acel extract într-un alt câine care avea diabet indus, din cauza faptului că îi fusese scos pancreasul. Simptomele de diabet ale animalului au început să dispară.

Deși experimentul lui Banting a avut succes, metoda sa de purificare a insulinei nu era practică. J.J.R. Macleod i-a dat biochimistului James Collip sarcina de a găsi o metodă practică de a purifica insulina dintr-un pancreas.

Collip a dezvoltat o metodă bazată pe purificarea cu alcool. Conceptul era simplu: un pancreas de porc, ușor disponibil la orice măcelărie, era pisat și amestecat într-o soluție de alcool și apă. El a descoperit că atunci când creștea ușor procentajul de alcool din soluție, insulina rămânea dizolvată până când se ajungea la concentrație critică de alcool, după care insulina nu mai putea fi dizolvată în lichid. Colectând precipitatul de la baza recipientului obținem o formă purificată a insulinei.

Metoda lui Collip le-a permis lui Banting și altora de la spitalul universității să înceapă tratarea pacienților. Primele injecții au avut loc în ianuarie 1922. În câteva săptămâni, rezultatele au fost miraculoase. Injecțiile cu insulină au ajutat zeci de pacienți care erau aproape de moarte să își revină la normal. Vestea s-a răspândit. Cererea de insulină a crescut.


Fabrica de bere

Când Collip a încercat să purifice loturi mai mari de insulină, nu a reușit. Nu înțelegea de ce, urmând exact aceeași rețetă pe care o folosise înainte, soluțiile lui nu conțineau insulină. J.J.R. Macleod a cerut atunci ajutorul unei companii din Indiana care producea capsule medicinale, Eli Lilly and Company.

La Eli Lilly, problema purificării i-a revenit lui George Walden, un chimist de 27 de ani. Walden și-a adus aminte de o măsurătoare inventată de Søren Sørensen cu 12 ani înainte. Sørensen fusese directorul Laboratorului Carlsberg la începutul anilor 1900, înființat de compania de bere pentru a avansa știința fabricării berii. El a introdus conceptul de pH ca o modalitate de a cuantifica aciditatea unei soluții. Un pH mai mare în timpul preparării berii duce la o bere mai amară.

Citește: Ce este pH-ul unei substanțe?

Când Walden a măsurat pH-ul soluției de pancreas, a descoperit că aciditatea era mult mai importantă pentru solubilitatea insulinei decât concentrația de alcool. A dezvoltat o procedură de purificare similară cu cea a lui Collip, dar bazată pe pH în loc de concentrația alcoolului. Eșecul lui Collip de a mări scara la care purifica insulina a fost cauzat probabil de neglijarea pH-ului soluției.

Această descoperire a permis producția în masă de insulină.

 


Insulină la sticluță din anii '20 ai secolului trecut




Învingerea unei boli

În mai 1924, diabetul nu mai era o boală fatală. Medicul Joseph Collins, scriind în The New York Times, a descris-o astfel: „Unul câte unul, dușmanii implacabili ai omului, bolile care caută distrugerea lui, sunt biruiți de știință. Diabetul, una dintre cele mai temute, este cea mai recentă dintre cele înfrânte”.

Astăzi, lista dușmanilor implacabili ai omului include: cancerul, boala Alzheimer și schizofrenia. Tratamentele pentru fiecare vor fi create, probabil, tot cu ajutorul progreselor în cercetarea fundamentală.


Traducere și adaptare de Vlad Lazăr după TheConversation

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.
  • Comentariul tău, publicat ca „vizitator”, va fi evaluat în scurt timp de către un moderator în vederea publicării. Utilizatorilor care au cont pe site ori care folosesc conturile de FB, Twitter ori Google li se publică în mod automat comentariile.
    Marcel · 02:31 28.07.2021
    Bun articolul dar a fost omis un detaliu destul de important: Nicolae Paulescu.
Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro