Zanimiva dejstva o odkritju insulina

Prvo zdravilo, ki je uspelo rešiti človeško življenje, je bilo leta 1922 predstavljeno bolnemu najstniku. Narejena je bila iz trebušne slinavke krave in preden je dobila zdravilo, so bila potrebna stoletja mukotrpnega dela, odkritij in spletk, mnogi pa se še vedno prepirajo, kdo je odprl insulin, čeprav so avtorji prejeli Nobelovo nagrado.

Študija

Človeštvo je vedelo za sladkorno bolezen od časa antične Grčije: opažanje, da voda v pacientovem telesu ne ostane, se nenehno žeja, Areteus iz Kapadokije je bolezen imenoval "diabayno" - "prehod skozi". Do začetka dvajsetega stoletja je bilo veliko znanega o sladkorni bolezni in pri tem so imeli psi pomembno vlogo. Poskuse so izvajali kruto: živali so odstranile trebušno slinavko, potem pa so znanstveniki opazili rast sladkorja v telesu (določili smo količino glukoze v urinu in spremljali simptome bolezni). Tako je bilo dokazano, da je sladkorna bolezen neposredno povezana s trebušno slinavko.

Znanstvenik iz Rusije, Leonid Sobolev, je prvi odkril, da za razvoj sladkorne bolezni niso odgovorne vse trebušne slinavke, temveč le del celic (Langerhansovi otočki). To je naredil leta 1900, ko je vezal izločilni kanal trebušne slinavke na psa, kar je pripeljalo do njegove atrofije, a ker so Langerhansovi otočki ostali nedotaknjeni, žival ni razvila sladkorne bolezni. Čeprav se je znanstvenik iz Rusije gibal v pravo smer, je umrl, ne da bi končal raziskavo.

Nato so znanstveniki ugotovili, da na razvoj bolezni vpliva pomanjkanje biološko aktivnih snovi, ki se proizvajajo v teh celicah in prispevajo k absorpciji glukoze v telesu in za njegovo proizvodnjo (leta 1916 je nemški Charpy-Schafer poimenovala te snovi: latinska beseda "insula" pomeni otok).

Zamisel, da je sladkorno bolezen mogoče zdraviti z dajanjem insulina navzven, se je pojavila skoraj takoj, ko je bila odkrita, vendar so bili vsi poskusi neuspešni. Get hormon v svoji čisti obliki ni deloval, in pri požiranju zdravilo je bilo uničeno zaradi delovanja prebavnih sokov.

Prvo sintezo insulina bi lahko naredil francoski raziskovalec GLay. V kanale trebušne slinavke psičnega olja je injiciral, kar je pripeljalo do atrofije organa, Langerhansovi otočki pa so ostali nedotaknjeni. Od atrofirane žleze je Gley naredil raztezanje in injiciral psa, ki je zaradi odstranjene trebušne slinavke razvil sladkorno bolezen. Žival ni umrla, medtem ko je zdravilo injicirano v njeno telo.

Gley ni pripisal nobenega pomena svojemu odkritju, podal podrobne opise raziskav, leta 1905 pa je deponiral Pariško biološko društvo za skladiščenje, kjer so dolga leta zbirali prah v sefu.

Sinteza

Uradno verjamemo, da je prva oseba, ki je ugotovila, kako narediti sintezo insulina, kanadski, Frédéric Banting, ki je delil svojo idejo z profesorjem Johnom MacLeodom: za izvedbo poskusov je bil potreben laboratorij z dobro opremo in MacLeod ga je lahko zagotovil. Profesor je sprva zavrnil dodelitev prostora za poskuse in se je strinjal samo zato, ker naj bi potoval v Evropo in laboratorija ni posebej potreboval.

Zato je bilo sodelovanje pri razvoju minimalno in je dejal, da je treba ob vrnitvi s počitnic dokončati vse delo, torej dva meseca kasneje (znanstveniki niso izpolnili roka, ki ga je določil MacLeod, profesor, ki se vrača, pa jih je želel izgnati iz laboratorija, vendar ga je uspel prepričati). Pomoč Bantingu je vzela enega najbolj obetavnih študentov medicine Charlesa Besta, ki ga je zelo zanimala ideja sinteze insulina.

Prvi poskusi so izvedli Banting in Best na psih. Prejeli so izvleček psa iz atrofirane trebušne slinavke (trajalo je približno dva meseca), potem pa so dali injekcijo v komi, ki je bila odstranjena iz žleze. Dejstvo, da so na pravi poti, je postalo jasno, ko je žival živela sedem dni po injekciji, ko je zdravilo vbrizgavalo in spadalo v komo, ko je bila injicirana injekcija. V tem času so znanstveniki nenehno merili nivoje glukoze. To je bil prvič, da je kdorkoli prišel iz diabetične kome (v tistem času ni bilo znano o raziskavah Francozov).

Zgodba se je začela kasneje: znanstveniki niso izdali patenta in so prenesli pravico do odprtja univerze. MacLeod je, ko je razumel pomen odkritja, začel z aktivno dejavnostjo, je pritegnil vse perspektivne zaposlene in začel proizvajati insulinska zdravila. Posebno vlogo pri tem je imel biokemik John Collip: uspel je tako, da ni bilo potrebe po vezavi kanalov in čakalnem času, dokler se pankreas ne pokvari.

Znanstveniki so preusmerili svojo pozornost s psov na krave in čez nekaj časa so odkrili, da imajo zarodki veliko več Langerhansovih otočkov kot odrasle živali. Rezultati z vsako izkušnjo so bili vedno bolj uspešni, znanstveniki pa so lahko podaljšali življenje psa na sedemdeset dni. Leta 1922 je zdravilo najprej dajalo umirajočemu dečku in ga vrnilo v življenje.

Nagrada

Po tem je MacLeod na sestanku Združenja ameriških zdravnikov pripravil poročilo, ki ga je spremenilo, kot da je odkril. Hkrati je začel aktivno promovirati zdravilo, saj je imel za to povezave. Še vedno ni mogel molčati o vlogi Bantinga, vendar je bila vloga drugih znanstvenikov zmanjšana. Zato je bila Nobelova nagrada za odkritje insulina podeljena le njemu in Bantingu.

Z dejstvom, da je MacLeod dobil nagrado, Best pa je ostal brez dela, se je Basting močno razhajal in začel javno govoriti o tem, kako so bili izvedeni poskusi, o vlogi MacLeoda, ne da bi pozabili omeniti, kaj palice dajo v kolesa uglednega znanstvenika. Velik škandal je pripeljal do dejstva, da nihče ni odšel, da bi prejel nagrado, kasneje pa je bil razdeljen med štiri znanstvenike: Basting se je delil z Bestom, Mcleod z Collipom.

Francoski znanstvenik Gray se je, ko je izvedel za nagrado, odločil, da bo dokazal, da je avtor izuma, za katerega so bile njegove zapiske pripravljene v prisotnosti prič. Umiril se je šele potem, ko je Hermann Minkowski, ki se je rodil v Litvi, ki je bil takrat del Rusije, a živel in delal v Nemčiji, povedal o možnosti, da bi francosca prišel na sodišče zaradi skrivanja informacij, ki bi lahko rešile več kot eno življenje. tisoč ljudi.

Proizvodnja zdravil

Od leta 1926 se proizvodnja inzulina v velikem obsegu proizvaja v vodilnih farmacevtskih podjetjih in v zadnjem času proizvaja jeklo v Rusiji. Sprva je bil hormon narejen iz trebušne slinavke goveda, vendar je pogosto povzročal alergije, saj se ni ujemal s tremi aminokislinami človeka.

Nato so začeli izdelovati svinjski insulin (razlika v eni aminokislini), ki jo človeško telo bolje absorbira, možne pa so tudi alergije. Zato je bila sprejeta odločitev za proizvodnjo sintetičnega insulina, ki bi bil popoln analog človeka. Tukaj je prišlo do reševanja genskega inženiringa, predvsem biokemije.

Pred tem je treba opozoriti, da so vsi proteini polimeri, sestavljeni iz fragmentov aminokislin. Hkrati so v tvorbo polimerov, potrebnih za proizvodnjo insulina, vključene samo aminokisline, ki imajo med karboksilno skupino in amino skupino le en ogljikov atom.

Čeprav obstaja veliko aminokislin, le 51 aminokislinskih ostankov sodeluje pri nastajanju insulina, zaradi česar je hormon ena najkrajših beljakovinskih verig.

Da bi dobili insulin, morajo biti aminokisline povezane v strogo določenem vrstnem redu (sicer lahko dobite molekulo, ki nima nič skupnega s tem, kar živ organizem proizvaja), kar je bilo opravljeno med poskusi.

Po določenem času so lahko znanstveniki s pomočjo genskega inženiringa in biokemije organizirali proizvodnjo insulina, da bi v poseben hranilni medij spravili seve kvasovk in gensko spremenjenih E. coli, ki so sposobni proizvajati humani gensko spremenjen insulin. Količina proizvedene snovi je bila tako velika, da znanstveniki verjamejo, da bo tako redčenje hormonov kmalu nadomestilo insulin živalskega izvora.

Shranjevanje

Po uradnih podatkih število diabetikov v Rusiji presega tri milijone ljudi, zato se veliko pozornosti posveča proizvodnji insulina. Trenutno je v Rusiji razvita tehnologija za proizvodnjo gensko spremenjenega insulina. Toda število zdravil, ki jih proizvede Rusija za tako veliko število bolnikov, ni dovolj. Zato, poleg insulina, sproščenega v Rusiji, država kupi veliko število zdravil v tujini, kar zagotavlja potrebne pogoje za shranjevanje insulina v skladiščih.

Ko govorimo o shranjevanju insulina v Rusiji, je treba opozoriti, da se neodprta viala običajno shrani približno dve do tri leta. Za zagotovitev, da se insulin ne poslabša, je zelo pomembno upoštevati pogoje shranjevanja insulina. Pred shranjevanjem insulina je treba upoštevati, da je idealna temperatura shranjevanja od 6 do 8 ° C.

Skladiščenje insulina je zaželeno na stranskih vratih, stran od zamrzovalnika (zamrzovanje je nesprejemljivo, saj se njegova struktura spreminja). Nekaj ​​ur pred injiciranjem in redčenjem ga morate izvleči iz hladilnika in držati pri sobni temperaturi.

Odprta viala je shranjena pri sobni temperaturi (do 25 ° C), stran od sončne svetlobe in ogrevalnih naprav. Uporabljajte največ štiri tedne. Če se je raztopina motila, se je pojavila oborina, ki ni dobra in jo je treba zavreči.

Zgodovina odkrivanja insulina

Že mnogo let pred odkritjem insulina se je sladkorna bolezen štela za smrtonosno bolezen. Edina znana metoda zdravljenja bolezni, ki se je pokazala z izčrpavanjem sproščanja velikih količin sladkega urina, je bila stroga prehrana, ki jo je predlagal Dr. Allen z drastičnim omejevanjem vnosa ogljikovih hidratov, kar je povzročilo izčrpanost. Taki bolniki bi lahko podaljšali življenje za več let, vendar jih je neizogibno čakala boleča smrt.

V šestdesetih letih 18. stoletja je nemški študent Paul Langergans med preučevanjem trebušne slinavke odkril "majhne celice z briljantno vsebino, razporejene v skupine naključno po celotni pankreasu." Njihova funkcija je bila neznana. Kasneje, v čast znanstveniku, so se te skupine teh celic imenovale Langerhansovi otočki. Leta 1889 je znani znanstvenik Oscar Minkowski (1858-1931) odkril, da se sladkorna bolezen razvije pri psih z oddaljeno trebušno slinavko. Vendar pa so nadaljnji poskusi pokazali, da če se kanal poveže, skozi katerega sok pankreasa vstopi v črevo, se pojavijo težave s prebavo, vendar se raven glukoze v krvi ne bo povečala. Na podlagi svojih poskusov je Oskar Minkowski sklenil, da ima trebušna slinavka dve funkciji: proizvaja prebavne sokove in snov, ki se sprosti neposredno v kri in uravnava ravni glukoze. Primer je ostal majhen, da bi izolirali to snov in našli zdravilo za sladkorno bolezen. Ampak prav to ni bilo mogoče narediti več let.

Oktobra 1921 je v kanadskem mestu Toronto Frederick Banting, kirurg, ki je pred kratkim prejel zdravniško diplomo, prebral članek dr. Mosesa Barrona o povezavi med Langerhansovimi otočki in nastopom sladkorne bolezni. V zvezi z delom ruskega znanstvenika Leonida Vasiljeviča Soboljeva je dr. Barron opisal klinični primer, ko je bil kanal pankreasa blokiran s kamnom, ki je povzročil poškodbo tkiva organa, vendar so celice otočkov ostale nepoškodovane. Bunting je imel idejo, da izolira te celice. Predlagal je, da so prebavni sokovi trebušne slinavke lahko usodni za celice otočkov.

V svojem dnevniku je zapisal:

  • zavoj pankreatičnega kanala v psa. Počakajte na popolno atrofijo organskega tkiva in ohranjate celice otočkov žive;
  • poskusite te celice čim bolj izolirati iz prebavnih sokov in jih izolirati.

Frederick Grant Banting.

Od odkritja insulina 1982, Michael Bliss, založništvo Univerze v Chicagu.

V začetku leta 1921 se je Banting s svojo idejo obrnil k profesorju na Univerzi v Torontu, Johnu MacLeodu, enemu najbolj uglednih znanstvenikov tistega časa, ki je študiral sladkorno bolezen. MacLeod se ni strinjal z Bantingovim navdušenjem, do takrat je bilo na svetu narejenih veliko poskusov izolacije celic otočkov s strani veliko bolj izkušenih znanstvenikov in vsi niso privedli do uspeha. Vendar je Frederick Bantting uspel prepričati MacLeoda, da je njegova ideja dobila priložnost, mladi znanstvenik je bil identificiran z majhnim, slabo opremljenim laboratorijem in 10 psi. Za Bantinga je bil povezan tudi asistent študent medicine Charles Best. Poskus se je začel poleti 1921.

John MacLeod.

(Journal of Laboratory and Clinical Medicine, številka 20, str. 1934-35).

Do začetka poskusov niti Banting niti Best niso imeli izjemnih teoretičnih znanj in praktičnih veščin. Profesor Mcleod je Besto naučil takojšnje odstranjevanje trebušne slinavke, prav tako pa je podal številne praktične nasvete in kmalu je odšel na poletne počitnice v svoji rodni Škotski. Tudi v tem času je obstajala nova metoda za določanje koncentracije glukoze v krvi, ki je zahtevala le 0,2 ml krvi in ​​ne 25 ml kot prej. Ta preboj je imel veliko vlogo pri odkrivanju insulina, saj je bilo težko oceniti učinkovitost dobljene snovi brez določanja ravni glukoze v krvi in ​​pogoste krvne preiskave s starimi metodami so privedle do izčrpanja že tako slabih bolnikov.

Banting in Best so začeli s poskusi odstranjevanja trebušne slinavke pri eksperimentalnih psih, kar je povzročilo povečanje ravni glukoze v krvi, pogosto uriniranje, žejo in izgubo telesne teže. Psi so razvili sladkorno bolezen.

V drugi skupini psov je bil kanal pankreasa vezan, del, ki proizvaja prebavne sokove, je bil atrofiran. Pri eksperimentalnih psih je bila trebušna slinavka izrezana in zamrznjena v raztopini soli, nato pa filtrirana. Izolirana snov, imenovana "Ailetin". Nastala snov je bila dana psom s sladkorno boleznijo, raven glukoze v krvi se je zmanjšala. Prejemali so več injekcij na dan, simptomi diabetesa so izginili iz psov, zdeli so se zdravi in ​​močni. Banting in Best sta rezultate pokazala MacLeodu, bil je presenečen, vendar je zahteval dodatne teste za potrditev rezultata.

Frederick Banting in Chalz Best na strehi Univerze v Torontu, 1921.

Znanstveniki so razumeli, da so za nadaljnje raziskave potrebovali večjo količino aktivne snovi, odločili so se za uporabo trebušne slinavke goveda. Število uspešnih poskusov se je povečalo, MacLeod je ugotovil, da so znanstveniki na robu največjega odkritja in izbrali večji laboratorij za poskuse, ki mu zagotavljajo vse potrebne vire. Predlagal je tudi poimenovanje snovi insulin. Poskusi so se nadaljevali.

Konec leta 1921 se je skupini znanstvenikov pridružil še en udeleženec - biokemičar Bertram Collip. Njegov cilj je bil očistiti nastalo snov, tako da jo lahko uporabimo za zdravljenje ljudi. Tudi v času študije so znanstveniki sklenili, da je mogoče celotno trebušno slinavko uporabiti brez dolgotrajnega procesa atrofije njegovega prebavnega dela.

Znanstveniki so želeli začeti uporabljati insulin pri ljudeh. Banting in Best sta si sama poskušala injicirati insulin, toda razen slabosti in mrzlice ni bilo nobenih drugih pojavov. 11. januarja 1922 je v Toronto prvič predstavil inzulin 14-letni deček, Leonard Thompson, ki je trpel za sladkorno boleznijo, čigar edino zdravljenje je bilo prehranjevalna, hipokarbonatna dieta. Žal prva injekcija ni privedla do želenih rezultatov, raven glukoze v krvi se je zmanjšala, vendar je le neznatno mesto injiciranja postalo vneto. Biokemik Bertram Collip je nadaljeval z delom na čiščenju insulina. 23. januarja je bila istemu bolniku ponovno dana injekcija insulina. Rezultat je bil nihajoč, raven glukoze se je znižala z 29 mmol / l na 6,7 ​​mmol / l. Bolnik se je vsak dan bolje počutil, postopoma pridobival moč in težo. Znanstveniki so nadaljevali s testiranjem insulina na drugih bolnikih s sladkorno boleznijo.

Novice o odkritju insulina so hitro preletele ocean, leta 1923 pa je Nobelov odbor podelil Bantingu in McLeodu Nobelovo nagrado za fiziologijo in medicino. To je bil velik uspeh. Vendar pa je bil Frederick Banting besen na odločitev Nobelovega odbora, saj je verjel, da bi moral z Charlesom Bestom deliti uspeh. Da bi poklonili Bestovemu prispevku k odkritju insulina, mu je Banting dal polovico svojega dela Nobelove nagrade, MacLeod pa je delil svojo vlogo z Bertramom Collipom. Razprava o pravičnosti Nobelove nagrade se že dolgo ni umirila. Kljub temu, da so mnogi sodobniki verjeli, da Mcleod ni zaslužil nagrado, njegov prispevek k odkritju insulina ni mogoče zanikati, ker je on dal idejo o Bantingu, ki mu je priskrbel laboratorij in dajal dragocene nasvete že od samega začetka študije. Prav tako je treba priznati, da se brez povezav profesorja MacLeoda novice o odkritju niso razširile tako široko in morda so se za odkritjem insulina soočala imena drugih ljudi.

Banting in McLeod sta prejela patent za svoj izum, ki je bil za 1 $ prodan Univerzi v Torontu, ves denar, iz katerega je bila porabljena, namenjena fundaciji, ki financira raziskave.

Kmalu po odprtju je podjetje Eli Lilly začelo s široko proizvodnjo snovi. Do leta 1923 je podjetje proizvajalo dovolj insulina za oskrbo vseh bolnikov na severnoameriški celini. Insulina je v Evropo prinesel Nobelov nagrajenec Augustus Krokh.

Kljub dejstvu, da insulin ni zdravilo za sladkorno bolezen, je njegovo odkritje eden največjih prebojev znanosti dvajsetega stoletja. Sladkorna bolezen je prenehala biti stavek, kar pomeni, da je osebi ostalo le še nekaj mesecev, da živi v muci. Ljudje s sladkorno boleznijo imajo priložnost živeti srečno in dolgo življenje.

Zgodovina odkrivanja insulina

»Da bi lahko bolnik sam zaupal svojemu življenju, mora obvladati definicijo odmerka in dajanje insulina,« je povedal J. Macleod, ki je dobil Nobelovo nagrado za fiziologijo in medicino za odkritje insulina leta 1923.

Terapija z insulinom je ena najpomembnejših metod zdravljenja sladkorne bolezni (z diabetesom tipa 1). Zahvaljujoč njej je sladkorna bolezen prenehala biti smrtonosna bolezen, ki v nekaj mesecih vodi v smrt. Kot že vemo, je bil insulin prvič uporabljen za zdravljenje leta 1922 in pot do tega ni bila lahka.

Vse se je začelo z dejstvom, da sta leta 1889 Oscar Minkowski in Joseph von Mehring povzročila poskusno sladkorno bolezen v psa, pri čemer je odstranila trebušno slinavko. Leta 1901 je ruski patolog Leonid Sobolev dokazal, da je sladkorna bolezen povezana z motnjami v delovanju ne celotne trebušne slinavke, ampak le tisti del, ki se imenuje Langerhansovi otočki, in da so ti otoki vsebovali nekaj snovi, ki uravnavajo presnovo ogljikovih hidratov. Sobolev ni uspel izolirati snovi v čisti obliki.

Prvi poskus tega je leta 1908 opravil Georg Ludwig Zulzer. Nemški strokovnjak je lahko izvlekel izvleček iz trebušne slinavke, s katerim je neuspešno poskušal zdraviti bolnika, ki je umrl zaradi sladkorne bolezni - stanje bolnika se je začasno izboljšalo. Vendar je izvleček končal in človek je umrl. Leta 1911 je Zülzer poskušal patentirati svoje odkritje, vendar ga ni mogel takoj narediti, med prvo svetovno vojno pa je bil njegov laboratorij zaprt, približno v istem času pa leta 1911-1912 je E. Scott, ki je delal na Univerzi v Chicagu, uporabil vodni izvleček. pankreasa za zdravljenje psov z eksperimentalno inducirano sladkorno boleznijo in ugotovili, da se je raven sladkorja v krvi laboratorijskih živali nekoliko zmanjšala. Vendar pa Scott ni bil namenjen logičnemu zaključku - njegov upravitelj se je izkazal za kratkovidnega in ustavil delo laboratorija v tej smeri. Izrael Kleiner, ki se je ukvarjal s tem problemom leta 1919 na Univerzi Rockefeller, je prav tako nesrečen: gospodarska kriza, ki je sledila prvi svetovni vojni, je prekinila njegove raziskave.

F. G. Banting (1891-1941)

Frederick Grant Banting je imel svoje rezultate z diabetesom - njegov prijatelj je umrl zaradi bolezni. Po diplomi na medicinski fakulteti v Torontu in ob vojski kirurga na robu prve svetovne vojne je postal docent na medicinski šoli na Univerzi zahodnega Ontarija. Oktobra 1920 je Banting, ko je prebral medicinski članek o vezavi kanalov trebušne slinavke, skušal s to metodo uporabiti snov žleze, ki ima lastnosti, ki zmanjšujejo sladkor. Z zahtevo, da mu zagotovi laboratorij za izvajanje poskusov, se je obrnil na Johna MacLeoda, profesorja na Univerzi v Torontu. Starejši sodelavec je bil bolje seznanjen z raziskavami na tem področju in je menil, da so neperspektivni, vendar je bil mladi znanstvenik tako vztrajen, da ga MacLeod ne more zavrniti.

Profesor je Bantingu zagotovil ne le laboratorij, ampak tudi deset psov, in kar je najpomembneje, izbral je asistenta. Postali so starejši študent Charles Best, ki je odlično obvladal metode določanja krvnega sladkorja in urina (potem pa sploh ni bilo tako preprosto, kot je danes). Za drugo raziskovalno podporo je Banting prodal vse svoje premoženje (zgodovina je tiho, kakšna je bila njena velikost, vendar je bila dovolj za eksperimente). Medtem ko je MacLeod počival na Škotskem, sta Banting in Best vezala kanale trebušne slinavke psov in napeto čakala na rezultate. Avgusta 1921 so uspeli izolirati želeno snov. Vnos te snovi v psa, ki mu je bila odvzeta lastna trebušna slinavka in je umrla zaradi ketoacidoze, je znatno izboljšala stanje živali, znižala se je raven sladkorja v krvi.

V tem času se je Macleod vrnil. Ko je spoznal rezultate mladih znanstvenikov, je vse sile laboratorija vrgel v nadaljnji razvoj teme. Izolacija snovi, ki se je prvotno imenovala ailetin (v drugi transkripciji, iletin), iz trebušne slinavke psov je bil zelo naporen proces, ker so prebavni encimi uničili molekulu ailetin. Banting je predlagal, da se za te namene uporabi žleze plodov telet, v katerih je insulin že nastajal, in prebavnih encimov, zaradi katerih je bilo težko sproščati insulin, še ni bilo na voljo. Izkazalo se je, in delo je šlo hitreje. Glavna stvar je, da so ayletin teleta pomagali psom, kljub razlikam med vrstami. Vendar pa je zdravilo povzročilo resne neželene učinke, povezane s prisotnostjo beljakovin in drugih snovi v njem.

McLeod je povabil Jamesa Collipa, biokemičarja, da očisti ayletin. Rezultat ni bil predolg: 11. januarja 1922 je prva injekcija aylethina, 14-letnega Leonarda Thompsona, ki je umrl zaradi sladkorne bolezni, dobila prvo injekcijo. Kot pravijo, se je prva palačinka pojavila v grudici: alergijska reakcija se je razvila za najstnika, da je dala zdravilo - čistost je bila nezadostna. Collip je sedel v laboratoriju: Leonard je izginil pred našimi očmi, čas je iztekel manj in manj. Po 12 dneh je naredil še en poskus. Tokrat je bilo vse dobro in svet je dobil novo zdravilo. MacLeod je Bantingu predlagal, naj ga imenuje insulin (od latinščine. Insula - otok, to ime se je prvič slišalo leta 1910: endokrinolog Edward Sharpay-Schafer je to imenoval določeno snov, katere pomanjkanje, po njegovih domnevah, povzroča diabetes). Zdaj pravimo ta čudežni zdravilo.

Leonard Thompson, ki je bil star 14 let in je tehtal 25 kg, je živel še 13 let razmeroma aktivnega življenja in umrl zaradi hude pljučnice (antibiotiki takrat niso obstajali, smrtnost zaradi pljučnice je bila visoka). Ohlapni Banting je prenesel pravice do patenta za novo zdravilo na Univerzo v Torontu, ko je prejel en dolar za to zdravilo. Bolj pomemben je bil, da je uspel rešiti življenje svojega drugega prijatelja, zdravnika Joeja Gilchrista.

Potreba po insulinu je bila izredno visoka. Banting je prejel pakete pisem s prošnjami, da bi pomagal umirajočim ljudem... Medtem pa je prvi insulin še naprej povzročal neželene učinke - na mestu injiciranja so bili infiltrati (tjulnji) in celo abscesi. Eden od Bantingovih znancev, poslovnež Eli Lilly, je patent kupil na Univerzi v Torontu (danska družba Novo-Nordisk je pridobila licenco ob istem času) in začela industrijsko proizvodnjo insulina, medtem ko je vložila precejšnja sredstva v izboljšanje njihovega čiščenja. Ustvarjalec Novo-Nordiska je bil zdravnik Avgust Krogh, katerega žena je postala ena prvih bolnikov v Bantingu. Farmacevtske družbe Eli Lilly in Novo-Nordisk so še vedno med vodilnimi podjetji na tem področju.

Pravzaprav je treba opozoriti, da je leta 1921, nekaj mesecev pred Bantingom in Bestom, romunski raziskovalec Nicolae Paulescu objavil rezultate svojega dela, v katerem je opisal učinek snovi, ki jo je prejel od trebušne slinavke psa, ki jo je imenoval pankreatin (sedaj ta izraz pomeni kompleks prebavnega trakta) pankreatičnih encimov). Toda zgodba je določila, da znanstvena skupnost teh publikacij ni opazila. Spomnili so jih veliko kasneje...

Leta 1923 sta Banting in McLeod za ustvarjanje insulina prejela Nobelovo nagrado. Zakaj je niso podelili Bestu in Collipu skupaj z njimi? Člani žirije bi vprašal, ampak... Banting ni z veseljem sprejel nagrade, ampak je potem premislil in prejel denar na polovico z Bestom. MacLeod je storil isto - polovico je dal Collipu.

Čeprav je sediment, seveda, ostal. Kasneje se je raziskovalna skupina razšla - Bantingu (in morda je bilo tako?) Se je zdelo, da MacLeod podcenjuje svojo vlogo pri odkritju insulina, Collip pa podpira profesorja v tem sporu.

Kakorkoli, insulin je začel živeti svoje, ločeno od ustvarjalcev, življenja. McLeod je predaval na Univerzi v Aberdeenu na Škotskem, kjer je dolga leta vodil Oddelek za fiziologijo.

Banting, ki je dobil življenjsko pokojnino, leta 1923 je postal doktor znanosti, profesor, vodil Banting inštitut in Best, je bil izvoljen za člana Kraljevega društva v Londonu, imel je veliko drugih častnih naslovov in regalij, kar pa mu ni preprečilo, da bi postal ljubitelj letalske medicine. Leta 1941 je med delovnim letom v zvezi z organizacijo medicinske pomoči v vojski umrl v letalski nesreči blizu Newfoundlanda.

V spomin in zahvaljujoč temu človeku je Svetovna zdravstvena organizacija razglasila 14. november - rojstni dan Fredericka Bantinga - dan boja proti sladkorni bolezni.

Medtem se je delo nadaljevalo. Prvi insulini so bili še vedno slabo očiščeni, odmerki niso bili preverjeni in ni bilo dovolj nadzora glukoze. Hipoglikemija, abscesi na mestu dajanja zdravila, alergijske reakcije - vse to prisiljeno nenehno izboljševati insulin.

Prvi je imel še eno pomanjkljivost - zelo kratek čas. Pogosto so jih dajali, zato so se znanstveniki spraševali, kako podaljšati učinek insulina, da bi bolnike reševali od ponavljajočih se injekcij čez dan. V iskanju snovi, ki upočasni absorpcijo inzulina in posledično podaljša njeno delovanje, so preizkusili številne možnosti: lecitin, gumi arabik, holesterol... Vse je bilo brez uspeha.

Insuline so poskušali obdelati s kislinskimi spojinami za zaščito pred škodljivimi učinki prebavnih encimov trebušne slinavke.

Poleg tega je kislo okolje podaljšalo absorpcijo in s tem podaljšalo trajanje delovanja insulina. Škoda - »kisli« insulini so povzročili veliko lokalnih reakcij: rdečina, bolečina, infiltrati.

Nadaljnja razvojna prizadevanja so bila usmerjena v nevtralizacijo raztopine in izboljšanje stopnje čiščenja. Leta 1936 je danski raziskovalec Hagedorn uspel ustvariti prvi insulin z nevtralno kislino in po 10 letih trdega dela dobil »podaljšan« insulin, ki se je imenoval nevtralni irotamin (NPH). Danes se aktivno uporablja po vsem svetu.

NPH smo pridobili z dodajanjem beljakovinsko prečiščenega svinjskega insulina posebni beljakovini - protamini, izolirani iz lososovega milta.

Protamin ima alkalne lastnosti in upočasni absorpcijo insulina iz podkožne maščobne plasti. Skozi dolgo zgodovino uporabe protaminskega insulina je le nekaj poročil o pojavu alergijskih reakcij nanj.

Drugi način za podaljšanje absorpcije insulina je dodajanje cinka insulinskemu protaminu (insulin-cinkova suspenzija - ICS ali protamin cink insulin - PDH), trajanje delovanja pa je odvisno od stanja insulina, če ima kristalno strukturo, zdravilo deluje dlje, če ne. kristalni (amorfni) - krajši.

Prvo zdravilo ICS je bilo Lente inzulin, sestavljeno iz 3 delov prašičjega amorfnega in 7 delov bovinega kristaliničnega insulina. Kasneje je bil ustvarjen Monotard - vsebuje samo svinjski insulin - 3 amorfne dele in 7 kristaliničnih delov.

Inzulin je pri ICS bistveno manjši od protamina, zato jih ni mogoče mešati s „kratkim“ insulinom: slednji se veže s prostim protaminom in celotna mešanica se spremeni v dolgodelujoč insulin. Pripravki NPH vsebujejo enako količino insulina in protamina, zato nič ne ogroža »kratkega« insulina z njimi. Ta lastnost je povezana z drugim imenom NPH - izofan-inzulin (iz lat. Isophana - enakim). Ta zdravila so dolgo obstajala v telesu - 12 ur ali več.

Da bi proslavili, je bilo odločeno, da se preide na 1-2-kratni režim dajanja insulina, vendar je podaljšanje dela na insulinu imelo kruto šalo s pacienti: prenos snovi na eno injekcijo na dan je povzročil močno poslabšanje nadzora sladkorja in posledično dekompenzacijo bolezni. Izkazalo se je, da ta možnost ni primerna za vse - s sladkorno boleznijo tipa 1 ni bilo mogoče doseči nadzora sladkorja na ta način: ali so bili odmerki majhni in glikemija še naprej ostajala nespremenjena, ali so bili odmerki visoki, nato pa so se epizode hipoglikemije spreminjale ena za drugo. Sredina ni delovala. Postalo je jasno, da potrebujemo tako kratke kot dolgotrajne insuline.

To zdaj vemo o izločanju glukoze in inzulina iz bazalnega in post-prehranskega, potem pa je bilo še daleč, znanstveniki pa so na več načinov šli, tako imenovano, na dotik. Tako smo ugotovili potrebo po individualni izbiri režima insulinske terapije za vsakega bolnika. Poleg protamina in cinka so bile insulinom dodane snovi z dezinfekcijskimi lastnostmi, zaradi katerih vsebina viale ostane sterilna dolgo časa in pri ponovni uporabi insulinske brizge ali igle se ne razvijejo bakterijski zapleti. Te snovi so prisotne v insulinu v tako majhnih koncentracijah, da ne vplivajo na človeško telo.

Podjetja, ki proizvajajo insuline, uporabljajo različne snovi kot konzervanse, zato je priporočljivo uporabiti tako „kratki“ kot „podaljšan“ insulin istega podjetja. Če pa takšne možnosti ni, kombinacija zdravil različnih proizvajalcev ni izključena, tudi pri vnosu v eno brizgo je najpomembnejše, da „podaljšan“ insulin ne vsebuje cinka.

Insulin je imel srečo, kot nobena druga veverica - za razvoj, ki se nanaša nanj, je bilo podeljenih še dve Nobelovi nagradi: leta 1958 je kemik Frederick Sanger dobil nagrado - uspel je popolnoma dešifrirati aminokislinsko sestavo insulina, ne le ljudi, ampak tudi različne vrste živali, leta 1964 je zmagala Dorothy Crawfort-Hodgkin, ki je proučevala prostorsko strukturo molekule insulina.

Rekli smo že, da je insulin protein, kar pomeni, da je sestavljen iz verige zaporedno povezanih aminokislin. Krvni insulin se od človeka razlikuje v treh aminokislinah, svinjina - v eni. Proučena je bila tudi možnost uporabe insulinov drugih živali, zlasti kitov in rib. Od osemdesetih let prejšnjega stoletja se je kravji insulin začel opuščati. Zakaj je prenehal izdelovati strokovnjake? Dejstvo je, da večja je razlika v strukturi in sestavi molekule, bolj pogosto v človeškem telesu nastajajo imunski kompleksi za tuji insulin, ki na eni strani blokira hipoglikemični učinek insulina (inzulin je vezan na protitelesa, ki se mu zdijo) in na drugi strani, na notranjih stenah krvnih žil, kar poveča njihovo škodo. Zdi se, da je življenje podaljšano, hkrati pa se pospešuje razvoj zapletov sladkorne bolezni, pri čemer je bila vedno prednost dana prašičjem insulinu, čeprav niso bili brez napak.

Nadaljevali smo aktivno iskanje načinov za sintetiziranje insulina, ki bi povsem ponovil njegovo strukturo pri ljudeh. Kot rezultat dolgoletnih raziskav leta 1978, je insulin postal prvi človeški protein, ki bi ga lahko sintetizirali z genskim inženiringom.

Takoj, ko so se naučili, kako dobiti humani insulin, so začeli postopoma zavračati tudi prašiče. V številnih državah po svetu je proizvodnja pripravkov iz živalskih organov prepovedana iz etičnih razlogov, vendar pa se prašičji inzulin še vedno zelo pogosto uporablja, zlasti v državah v razvoju, kar je posledica relativno nizkih stroškov te droge.

V naši državi je zdaj v arzenalu endokrinologa večinoma visokokakovosten humani insulin. Pridobivajo se na različne načine: polsintetično, kadar aminokislino alanin, ki ni primerna za nas v molekuli prašičjega inzulina, nadomestimo s aminokislinsko treoninom (s čimer dosežemo popolno identiteto produkta, dobljenega za humani insulin), in z biosintetiko, pri uporabi genetskega inženirstva "sila" E. coli ali kvasovke za sintezo proinzulina, od katerega je kasneje odstranjen C-peptid, ki nam je že znan.

Tehnologija slednje metode je približno enaka v DNA Escherichia coli ali glivice kvasovk, vstavljajo človeški gen proinzulina in gostiteljska celica nove DNA začne sintetizirati humani proinzulin. Nato se odcepi C-peptid, preostali insulin se očisti iz nečistoč celic gostiteljskih beljakovin, stabilizira in podaljša s protaminom ali cinkom (v primeru "podaljšanega" insulina), injicirajo konzervanse, vse to je pakirano in dobijo vse, kar potrebujejo, - rekombinantni gensko spremenjeni humani insulin. Te insulinske možnosti se najpogosteje uporabljajo danes. V zadnjih letih so razvili in aktivno izvajali tako imenovane humane analoge inzulina: njihova aminokislinska sestava je enaka kot pri slednji, vendar se je zaporedje aminokislinskih spojin spremenilo. To je omogočilo spremembo glavnih značilnosti ukrepa: začetni čas, čas največjega dogodka in njegova resnost, pa tudi trajanje.

Tabela 61. Insulini, ki se uporabljajo pri bolnikih s sladkorno boleznijo (po Dedov II, Shestakova M.V., 2009)

Zgodovina insulina. Poglejte v preteklost

Po podatkih Mednarodne diabetične zveze s sladkorno boleznijo je trenutno 542.000 otrok, mlajših od 14 let, 415 milijonov odraslih in do leta 2040 naj bi število ljudi s sladkorno boleznijo doseglo 642 milijonov 1.

Povečanje števila sladkornih bolnikov je gotovo povezano s spremembami življenjskega sloga (zmanjšanje telesne aktivnosti), prehranjevalnimi navadami (uživanje živil, bogatih z lahko prebavljivimi ogljikovimi hidrati, živalskimi maščobami), hkrati pa kaže, da zaradi odkritja sodobnega zniževanja sladkorja zdravil, ustvarjanje metod za obvladovanje bolezni, razvoj algoritmov za diagnosticiranje in zdravljenje zapletov sladkorne bolezni, pričakovana življenjska doba ljudi s sladkorno boleznijo, pa tudi izboljšanje kakovosti _________

Človeštvo o sladkorni bolezni pozna že 3,5 tisoč let (kot je znano, prva razprava, ki opisuje bolezen, egiptovski papirus Herbes, sega v leto 1500. pr. N. Št.), Vendar pa se jih je le 90 pojavilo pri zdravljenju te resne bolezni. pred leti, ko je sladkorna bolezen, tudi prva vrsta, prenehala biti smrtna kazen.

Predpogoji za ustvarjanje insulina

Že v 19. stoletju so med obdukcijo bolnikov, ki so umrli zaradi sladkorne bolezni, opazili, da je bila v vseh primerih trebušna slinavka hudo poškodovana. V Nemčiji leta 1869 je Paul Langergans odkril, da v tkivih trebušne slinavke obstajajo določene skupine celic, ki niso vključene v proizvodnjo prebavnih encimov.

Leta 1889 je v Nemčiji fiziolog Oscar Minkowski in zdravnik Joseph von Mehring eksperimentalno dokazal, da odstranitev trebušne slinavke pri psih vodi do razvoja diabetesa. To jim je omogočilo, da domnevajo, da trebušna slinavka izloča določeno snov, ki je odgovorna za presnovo telesa 2. Hipoteza Minkowskega in Meringe sta odkrila nove in nove potrditve, v prvem desetletju 20. stoletja pa je preučevala razmerje med sladkorno boleznijo in otočkom Langerhansovega otočka, odkritjem endokrinega izločanja, dokazano, da ima določena snov, ki jo izločajo Langerhansove celice otočkov, vodilno vlogo. pri uravnavanju presnove ogljikovih hidratov 3. Pojavila se je zamisel, da se lahko, če se ta snov izolira, uporabi za zdravljenje sladkorne bolezni, vendar pa so rezultati nadaljevanja poskusov Minkowskega in Merkinga, ko je bil ekstrakt dan psom po odstranitvi trebušne slinavke, ki je v nekaterih primerih privedel do zmanjšanja glikozurije, in uvedba ekstrakta je povzročila povišanje temperature in druge stranske učinke.

Evropski in ameriški znanstveniki, kot sta Georg Sulzer, Nicola Paulesko 4, Israel Kleiner, so uvedli ekstrakt trebušne slinavke za diabetične bolnike, vendar zaradi velikega števila stranskih učinkov in težav, povezanih s financiranjem, niso uspeli dokončati poskusov.

Ideja Fredericka Bantinga

Leta 1920 je 22-letni kirurg Frederick Banting poskušal odpreti svojo prakso v majhnem kanadskem mestu, medtem ko je poučeval na Univerzi zahodnega Ontarija. V ponedeljek, 31. oktobra, naj bi Banting študentom povedal o presnovi ogljikovih hidratov - temi, v kateri sam ni bil močan, in da bi se bolje pripravil, je Banting prebral nedavni članek M. Barrona, ki je bil opisan pozno v nedeljo zvečer, v katerem je opisal blokado trebušne slinavke. duktalni žolčni kamni in nastala atrofija acinarnih celic (celice, odgovorne za eksokrino funkcijo) 2. Istega dne je Banting zapisal svojo idejo: „Prebojne pankreatične pasove pri psih. Počakajte na atrofijo acinov, izolirajte skrivnost od celic otočkov, da bi olajšali glukozurijo. «5 Banting je zato, ker ni uspel doseči prakse, odšel na univerzo v Torontu, svojo alma mater, kjer se je obrnil na profesorja Johna MacLeoda, enega vodilnih strokovnjakov za presnovo ogljikovih hidratov. Čeprav je profesor sprejel idejo o Bantingu brez navdušenja, je za kirurga izpostavil laboratorij z minimalno opremo in 10 psov. Asistent Banting je postal študent Charles Best Best. Poleti 1921 se je začel eksperiment.

Banting in Best sta začela svoje raziskave z odstranitvijo trebušne slinavke pri psih. Pri nekaterih živalih so raziskovalci odstranili trebušno slinavko, v drugih pa so vezali kanal za trebušno slinavko in čez nekaj časa odstranili žlezo. Nato smo atrofirali pankreas postavili v hipertonično raztopino in zamrznili. Snov, pridobljena kot rezultat tega po odmrznitvi, je bila dana psom z odstranjeno trebušno slinavko in ambulanto za sladkorno bolezen. Raziskovalci so zabeležili zmanjšanje ravni glukoze in izboljšanje dobrega počutja živali. Profesor MacLeod je bil navdušen nad rezultati in se odločil, da bo še naprej dokazoval, da Banting in Bestov »ekstrakt trebušne slinavke« resnično deluje.

Novi rezultati poskusov z uporabo trebušne slinavke goveda so omogočili razumevanje, da je mogoče to storiti brez zapletenega postopka vezave pankreasnega kanala.

Konec leta 1921 se je raziskovalni skupini pridružil Bertin Collip, biokemik. Z njim, z uporabo frakcijskih padavin z različnimi koncentracijami alkohola in drugimi metodami čiščenja, dobimo izvlečke pankreasnih otočkov, ki jih je mogoče varno vnesti v človeško telo. Je učinkovita in nestrupena snov in je bila uporabljena v prvih kliničnih preskušanjih 6.

Klinična preskušanja

Sprva sta Banting in Best doživela prejeti insulin. Zaradi uvedbe zdravila so imeli oba občutek šibkosti, vrtoglavice, vendar niso opazili toksičnih učinkov zdravila.

Prvi bolnik s sladkorno boleznijo, ki je 11. januarja 1922 prejel insulin. postal 14-letni deček Leonard Thompson. Po prvi injekciji 15 ml insulina ni bilo bistvenih sprememb v bolnikovem stanju, raven glukoze v krvi in ​​urinu se je nekoliko zmanjšala, poleg tega pa je bolnik razvil sterilni absces. Ponovljeno injiciranje je bilo opravljeno 23. januarja, v odgovor na normalno raven glukoze v krvi bolnika pa se je vsebnost glukoze in ketonov v urinu zmanjšala, sam fant pa je opazil izboljšanje svojega zdravstvenega stanja 7.

Eden prvih bolnikov, ki so prejeli insulin, je bila hči vodje Vrhovnega sodišča ZDA, Elizabeth Heges Goshet. Presenetljivo je, da je pred začetkom zdravljenja z insulinom imela sladkorno bolezen 4 leta, zdravljenje, ki ji je omogočilo, da živi do tega dne, je bila huda prehrana (približno 400 kcal na dan). Elizabeth je živela na insulinskem zdravljenju, dokler ni bila stara 73 let in je imela tri otroke.

Nobelova nagrada

Leta 1923 je Nobelov odbor podelil nagrado na področju fiziologije in medicine Bantingu in MacLeodu, kar se je zgodilo le 18 mesecev po prvem poročilu o zdravilu na srečanju Združenja ameriških zdravnikov. Ta odločitev je poslabšala že tako težko razmerje med znanstveniki, ker Banting je verjel, da je McLeodov prispevek k izumu insulina zelo pretiran, po Bantingu pa bi morala biti nagrada razdeljena med njega in njegovega pomočnika Best. Da bi obnovil pravičnost, je Banting del svoje nagrade delil z Bestom in MacLeodom z biokemikom Collipom 8.

Patent za ustvarjanje insulina, ki so ga imeli znanstveniki Banting, Best in Collip, so znanstveniki prodali za 3 $ na Univerzo v Torontu. Avgusta 1922 je bil sklenjen sporazum o sodelovanju s farmacevtsko družbo Eli Lilly in C o, ki je pomagal vzpostaviti proizvodnjo zdravil v industrijskem obsegu.

Po izumu insulina je minilo več kot 90 let. Zdravila tega hormona se izboljšujejo, od leta 1982 so bolniki že prejemali humani insulin, v devetdesetih letih pa so se pojavili analogi humanega insulina - zdravila z različnim trajanjem delovanja, vendar se moramo spomniti ljudi, ki so stali na začetku tega zdravila, ki vsak dan prihrani milijone ljudi. ljudi

Zgodovina insulina, ki je izumil insulin

Kar se mene tiče, bi moral vsak diabetik poznati zgodovino njegove bolezni. To znanje daje popoln občutek za nadzor nad boleznijo, hkrati pa jo tudi bolj resno obravnava. Zato bomo danes govorili o insulinu - glavnem hormonu, ki nadzoruje našo raven sladkorja. V tem članku bomo pregledali celotno kronologijo študije insulina od njegovega odkrivanja (odkritja insulina) do industrijske proizvodnje.

Začetek raziskovanja...

Prva raziskava, povezana z insulinom, se je pojavila leta 1869. Mladi znanstvenik je raziskoval trebušno slinavko s pomočjo mikroskopa, ki se je pred kratkim pojavil v njem. Opozoril je na nenavadno nabiranje celic. Kasneje se bodo imenovali Langerhansovi otoki. Potem ni vedel, zakaj obstajajo, samo predlagal, da so potrebni za regulacijo prebave. Paul Langergans je doktorsko disertacijo posvetil tem celicam.

Dvajset let kasneje, leta 1889, se je določen fiziolog Oskar Minkowski odločil, da zavrne vse raziskave o trebušni slinavki in dokaže, da nima nič opraviti s prebavo. Odstranil je žlezo od psa, vendar je po nekaj dneh opazil, da sta skupaj z urinom sproščena sladkorja in sladkorja. Takrat so prvič znanstveniki povezali trebušno slinavko s sladkorno boleznijo. Mimogrede, Minkowski ni nikoli postal znan v znanstvenih krogih in ni naredil več pomembnih odkritij. Morda ni nikoli sprejel dejstva, da je osakal ubogo žival...

Odkritje insulina

Leta 1900 je L. V. Sobolev znanstveno potrdil, da Langerhansovi otočki izločajo določen hormon, ki uravnava procese ogljikovih hidratov v telesu. Predlagal je tudi metodo pridobivanja tega hormona pri novorojenčkih, saj so njihovi otočki zelo dobro razviti. Za najbolj radovedne bi bilo zanimivo dejstvo, da je Sobolev delal v istem laboratoriju s samim Pavlovom. Preveč tesen znanstveni svet, ki ne pravi...

V naslednjih desetletjih so mnogi znanstveniki poskušali dobiti zdravilo za sladkorno bolezen iz hormona trebušne slinavke (takrat se ime insulina ni pojavilo). Znanstveni voditelji, ki niso verjeli v resnost raziskav, so preprečili enega znanstvenika, Kleinerju je preprečila prva svetovna vojna, romunski znanstvenik Paulesco je objavil svoje raziskave, vendar ni nadalje napredoval pri metodah za izolacijo.

In šele leta 1922 je skupini znanstvenikov z Univerze v Torontu uspelo narediti prvo injekcijo insulina 14-letnemu dečku s sladkorno boleznijo. Pred tem so pred leti potekali poskusi na psih, ki so temeljili na raziskavi Sobolev. Znanstveniki, ki so naredili ta znanstveni preboj, so se imenovali Banting, Mcleod, Best in Collip.

Zgodovina odkrivanja insulina

Insulin kot peptidni hormon, ki se proizvaja v beta celicah Langerhansovih otočkov trebušne slinavke. Zagotavljanje prepustnosti celičnih membran za molekule glukoze kot glavne funkcije. Razvrstitev pripravkov insulina in prejem.

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja preprosto. Uporabite spodnji obrazec.

Študenti, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki uporabljajo znanje v svojem študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

Objavljeno dne http://www.allbest.ru/

Uvod

Insulimn (iz lat. Insula - otok) - peptidni hormon, nastane v beta celicah Langerhansovih trebušnih slinavk. Ima večplasten učinek na presnovo v skoraj vseh tkivih.

Glavna funkcija insulina je zagotoviti prepustnost celičnih membran za molekule glukoze. V poenostavljeni obliki lahko rečemo, da se ne le ogljikovi hidrati, ampak tudi vsa hranila delijo na glukozo, ki se uporablja za sintezo drugih molekul, ki vsebujejo ogljik, in je edina vrsta goriva za celične elektrarne - mitohondrije. Brez insulina prepustnost celične membrane do glukoze pade 20-krat, celice pa umrejo od stradanja, presežek sladkorja pa se raztopi v krvi.

Oslabitev izločanja insulina zaradi uničenja beta celic - absolutno pomanjkanje insulina - je ključni element pri patogenezi diabetesa mellitusa tipa 1. t Kršitev učinka insulina na tkivo - relativno pomanjkanje insulina - ima pomembno mesto pri razvoju sladkorne bolezni tipa 2. t

Zgodovina odkrivanja insulina

Zgodovina odkrivanja insulina je povezana z imenom ruskega zdravnika I.M. Sobolev (druga polovica 19. stoletja), ki je dokazal, da raven sladkorja v človeški krvi ureja poseben hormon trebušne slinavke.

Leta 1922 je insulin, izoliran iz trebušne slinavke živali, prvič predstavil desetletnemu diabetičnemu fantu. rezultat je presegel vsa pričakovanja, leto kasneje pa je ameriška družba Eli Lilly izdala prvi živalski insulinski pripravek.

Po prejemu prve industrijske serije insulina v naslednjih nekaj letih je bil zajet velik način njegove izolacije in čiščenja. Posledično je hormon postal na voljo bolnikom s sladkorno boleznijo tipa 1. insulinska hormonska membrana trebušne slinavke

Leta 1935 je danski raziskovalec Hagedorn optimiziral delovanje insulina v telesu s predlogom za podaljšano zdravljenje.

Prvi insulinski kristali so bili pridobljeni leta 1952, leta 1954 pa je angleški biokemik G. Senger dešifriral strukturo insulina. Razvoj metod za čiščenje hormona iz drugih hormonskih snovi in ​​produktov razgradnje insulina je omogočil pridobitev homogenega insulina, imenovanega enokomponentni insulin.

V zgodnjih 70. letih. Sovjetski znanstveniki A. Yudaev in S. Shvachkin predlagala kemično sintezo insulina, vendar je izvajanje te sinteze na industrijski ravni je bilo drago in nedonosnih.

V prihodnosti se je postopno izboljšala stopnja čiščenja insulinov, kar je zmanjšalo težave, ki jih povzročajo alergije na insulin, okvarjeno delovanje ledvic, okvaro vida in odpornost na imunski insulin. Najučinkovitejši hormon je bil potreben za nadomestno zdravljenje pri sladkorni bolezni - homologni insulin, tj. Humani insulin.

V osemdesetih letih je napredek v molekularni biologiji omogočil sintezo obeh verig človeškega insulina z uporabo E.coli, ki sta bili nato združeni v biološko aktivno hormonsko molekulo, rekombinantni insulin pa je bil pridobljen na Inštitutu za bioorgansko kemijo Ruske akademije znanosti z uporabo genskih sevov E.coli.

Uporaba afinitetne kromatografije je pomembno zmanjšala vsebnost kontaminirnih proteinov z višjo molekulsko maso kot insulin v pripravku. Takšni proteini vključujejo proinzulin in delno razcepljene proinsuline, ki so sposobni inducirati produkcijo antiinsulinskih protiteles.

Uporaba človeškega insulina od samega začetka zdravljenja zmanjša pojav alergijskih reakcij. Človeški insulin se hitreje absorbira in ima, ne glede na obliko zdravila, krajši čas delovanja kot živalski insulin. Človeški insulini so manj imunogeni kot svinjina, zlasti mešani goveji in prašičji insulini.

Tipi insulina

Pripravki insulina se razlikujejo po stopnji čiščenja; vir prejema (govedo, prašiči, ljudi); snovi, dodane raztopini insulina (podaljšanje njenega delovanja, bakteriostatiki itd.); koncentracija; vrednost pH; možnost mešanja ICD s SDI.

Pripravki insulina se razlikujejo glede na vir. Prašičji in goveji insulin se od človeka razlikuje po aminokislinski sestavi: bovini v treh aminokislinah in prašičih v eni. Ni presenetljivo, da se pri zdravljenju z govejim insulinom neželeni učinki pojavijo veliko pogosteje kot pri zdravljenju s prašičjim ali humanim insulinom. Te reakcije so izražene v imunološki odpornosti proti insulinu, alergiji na insulin, lipodistrofiji (sprememba podkožne maščobe na mestu injiciranja).

Kljub očitnim pomanjkljivostim govejega insulina se še vedno široko uporablja v svetu. In vendar, imunološko, so pomanjkljivosti govejega insulina očitne: v nobenem primeru ni priporočljivo, da se predpiše bolnikom z na novo diagnosticirano sladkorno boleznijo, nosečnicami ali za kratkotrajno insulinsko zdravljenje, na primer v perioperativnem obdobju. Tudi negativne lastnosti govejega insulina se ohranijo, kadar se uporabljajo v mešanici s prašiči, zato se pri zdravljenju teh kategorij bolnikov ne sme uporabljati tudi mešanih (prašičji + goveji) insulini.

Pripravki humanega insulina za kemijsko strukturo so popolnoma identični humanemu insulinu.

Glavni problem biosintetične metode pridobivanja humanega insulina je popolno čiščenje končnega produkta iz najmanjših nečistoč uporabljenih mikroorganizmov in njihovih metabolnih produktov. Nove metode nadzora kakovosti zagotavljajo, da človeški biosintetični insulin ne vsebuje nobenih škodljivih nečistoč; zato njihova stopnja čiščenja in učinkovitost zniževanja glukoze izpolnjujejo najvišje zahteve in so skoraj enaki. Neželeni stranski učinki, odvisno od nečistoč, teh zdravil nimajo insulina.

Trenutno se v medicinski praksi uporabljajo tri vrste insulinov:

- kratkega dosega s hitrim začetkom učinka;

- povprečno trajanje ukrepa;

- dolgim ​​delovanjem s počasnim učinkom.

Tabela 1. Značilnosti komercialnih pripravkov insulina

Primeri (trgovska imena)

Metilparaben m-krezol fenol

NaCl glicerin Na (H) PO4 Na acetat

Človek Svinjski bik

Aktrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Aktrapid-MS insulin za injekcije (ZSSR, ni več proizveden)

Človek Svinjski bik

Protafan-NM, humano-protafan-MS protamin-insulin (ZSSR, ni več proizveden)

Človek Svinjski bik

Monotard-NM, Humulin-cink Monotard-MS, Lente-MS Lente

Kratkodelujoči insulin (ICD) - navaden insulin - je kratko delujoč kristalni insulin, ki je topen pri nevtralnem pH, katerega učinek se razvije v 15 minutah po subkutani uporabi in traja 5-7 ur.

Prvi podaljšani insulin (SDI) je nastal v poznih 30-ih letih, tako da so lahko bolniki injicirali manj pogosto kot pri uporabi ICD-ja, če je bilo mogoče enkrat na dan. Za povečanje trajanja delovanja se vsi drugi pripravki insulina modificirajo in, če so raztopljeni v nevtralnem mediju, tvorijo suspenzijo. Vsebujejo protamin v fosfatnem pufru - protamin cink-inzulin in NPH (nevtralni protamin Hagedorn) - NPH-insulin ali različne koncentracije cinka v acetatnem pufru - insulin ultralente, trak, sedemdeset.

Srednje trajni pripravki insulina vsebujejo protamin, ki je beljakovina povprečnega m. 4400, bogata z argininom in pridobljena iz mavričnega šarenke. Za oblikovanje kompleksa je potrebno razmerje protamina in insulina 1:10. Po subkutani uporabi so proteolitični encimi uničili protamin, kar omogoča, da se insulin absorbira.

NPH-insulin ne spremeni farmakokinetičnega profila regulatornega insulina z njim. NPH-inzulin je bolj zaželen kot inzulinski trak kot sestavni del povprečnega trajanja delovanja v terapevtskih mešanicah, ki vsebujejo običajni insulin.

V fosfatnem pufru vsi insulini zlahka tvorijo kristale s cinkom, toda samo kristali govejega insulina so dovolj hidrofobni, da zagotovijo počasno in enakomerno sproščanje insulina, značilnega za ultralente. Cinkovi kristali prašičjega inzulina se raztopijo hitreje, učinek pride prej, trajanje delovanja je krajše. Zato ni zdravila ultralente, ki vsebuje samo prašičji inzulin. Monokomponentni prašičji insulin se proizvaja pod imenom suspenzija insulina, insulin nevtralna, insulin izofan, insulinski aminokinurid.

Insulinski trak je mešanica 30% insulina semilenta (amorfni insulinski precipitat z cinkovimi ioni v acetatnem pufru, katerega učinek razmeroma hitro razpade) s 70% insulina ultralente (slabo topen kristalni cinkov insulin, ki ima poznejši začetek in podaljšano delovanje). Ti dve komponenti zagotavljata kombinacijo z relativno hitro absorpcijo in stabilnim dolgoročnim delovanjem, zaradi česar je inzulinski trak priročno terapevtsko sredstvo.

Proizvodnja insulina

Človeški insulin se lahko proizvaja na štiri načine:

1) popolna kemijska sinteza;

2) ekstrakcija iz trebušne slinavke osebe (obe metodi nista primerni zaradi neučinkovitosti: nezadosten razvoj prve metode in pomanjkanje surovin za množično proizvodnjo po drugi metodi);

3) s polsintetično metodo z uporabo encimsko-kemijske substitucije na položaju 30 B-verige amino kisline alanina v prašičnem insulinu s treoninom;

4) biosintetična metoda za tehnologijo genskega inženiringa. Zadnji dve metodi omogočata pridobitev humanega insulina visoke čistosti.

Trenutno se humani insulin večinoma dobiva na dva načina: s spreminjanjem svinjskega insulina s sintetično-encimsko metodo in z metodo genskega inženiringa.

Insulin je bil prvi protein, pridobljen za komercialne namene z uporabo tehnologije rekombinantne DNA. Obstajata dva glavna pristopa za pridobivanje gensko spremenjenega humanega insulina.

V prvem primeru ločeni (različni sevi proizvajalcev) proizvajajo obe verigi, ki ji sledi zlaganje molekule (tvorba disulfidnih mostov) in ločevanje izooblik.

V drugem pripravku v obliki prekurzorja (proinzulina), ki mu sledi encimsko cepitev s tripsinom in karboksipeptidazo B v aktivno obliko hormona. Trenutno je najprimernejše, da dobimo insulin kot prekurzor, ki zagotavlja pravilno zapiranje disulfidnih mostov (v primeru ločene proizvodnje verig izvedemo zaporedne cikle denaturacije, ločevanje izooblik in renaturacijo).

V obeh pristopih je mogoče tako posamično pridobiti izhodne komponente (A in B verige ali proinzulin) in kot del hibridnih proteinov. Poleg A- in B-verig ali proinzulina je lahko prisotna tudi v sestavi hibridnih proteinov:

- nosilni protein, ki prenaša fuzijski protein v periplazmični prostor celice ali gojišča;

- komponento afinitete, ki močno olajša izbiro hibridnega proteina.

Hkrati sta lahko obe komponenti sočasno prisotni v sestavi hibridnega proteina. Poleg tega lahko pri ustvarjanju hibridnih proteinov uporabimo načelo večdimenzionalnosti (to je, da je v hibridnem proteinu prisotnih več kopij ciljnega polipeptida), kar omogoča bistveno povečanje donosa ciljnega produkta.

V Veliki Britaniji sta bili obe verigi humanega insulina sintetizirani z uporabo E.coli, ki sta bili nato povezani z biološko aktivno molekulo hormona. Da bi enocelični organizem na svojih ribosomih sintetiziral molekule insulina, je potrebno zagotoviti potreben program, to je, da se mu vnese gen za hormon.

Kemično pridobimo gensko programirno biosintezo prekurzorja insulina ali dveh genov, programiramo ločeno biosintezo insulinskih verig A in B. t

Naslednja stopnja je vključitev gena za prekurzor insulina (ali verig gena ločeno) v genom E. coli, posebnega seva E. coli, ki se goji v laboratorijskih pogojih. To nalogo opravlja genski inženiring.

Iz E. coli izoliramo plazmid z ustreznim restrikcijskim encimom. Sintetični gen je vstavljen v plazmid (kloniranje s funkcionalno aktivnim C-terminalnim delom B-galaktozidaze E. coli). Kot rezultat, E.coli pridobi sposobnost sintetiziranja proteinske verige, sestavljene iz galaktozidaze in insulina. Sintetizirani polipeptidi se kemično cepijo iz encima in nato očistijo. Pri bakterijah se na bakterijsko celico sintetizira približno 100.000 molekul insulina.

Naravo hormonske snovi, ki jo proizvaja E. coli, določamo s tem, kateri gen je vstavljen v genom enoceličnega organizma. Če je kloniran insulinski prekurzorni gen, bakterija sintetizira prekurzor insulina, ki ga nato izpostavimo obdelavi z restrikcijskimi encimi, da odstranimo prepity z izolacijo C-peptida, kar povzroči biološko aktiven insulin.

Za pridobitev prečiščenega humanega insulina je hibridni protein, izoliran iz biomase, izpostavljen kemični encimski transformaciji in ustreznemu kromatografskemu čiščenju (frontalna, gelska permeacija, anionska izmenjava). Rekombinantni insulin smo pridobili na Inštitutu RAS z uporabo gensko spremenjenih sevov E.coli. Iz gojene biomase se sprosti prekurzor, hibridni protein, izražen v količini 40% celotnega celičnega proteina, ki vsebuje preproinzulin. Njena transformacija v inzulin in vitro poteka v enakem zaporedju kot in vivo - vodilni polipeptid se odcepi, preproinzulin se pretvori v insulin skozi faze oksidativne sulfitolize, čemur sledi reduktivno zapiranje treh disulfidnih vezi in encimska izolacija vezave C-peptida. Po seriji kromatografskih čiščenj, vključno z ionsko izmenjavo, gelom in HPLC (tekočinska kromatografija visoke ločljivosti), dobimo humani insulin visoke čistosti in naravne aktivnosti.

Uporabimo lahko sev s plazmidno vgrajeno nukleotidno sekvenco, ki eksprimira fuzijski protein, ki je sestavljen iz linearnega proinzulina in Staphylococcus aureus proteina fragmenta A, vezanega na njegov N-terminus.

Gojenje nasičene biomase celic rekombinantnega seva zagotavlja začetek proizvodnje hibridnega proteina, izolacijo in zaporedno transformacijo, ki v cevi vodi do insulina.

Možen je tudi drug način: v bakterijskem ekspresijskem sistemu se izkaže fuzijski rekombinantni protein, ki sestoji iz človeškega proinzulina in polihistidinskega repa, ki je z njim povezan preko metioninskega ostanka. Izolira se z uporabo kelatne kromatografije na Ni-agaroznih kolonah iz inkluzijskih teles in razgradi s cianogen bromidom.

Izolirani protein je S-sulfoniran. Kartiranje in masna spektrometrična analiza pridobljenega proinzulina, očiščenega z ionsko izmenjevalno kromatografijo na anionskem izmenjevalniku in RP (reverzna faza) HPLC (tekočinska kromatografija visoke ločljivosti), kaže prisotnost disulfidnih mostov, ki ustrezajo disulfidnim mostovom iz naravnega humanega proinzulina.

Nedavno je bila posebna pozornost posvečena poenostavitvi postopka za proizvodnjo rekombinantnega insulina z metodami genskega inženiringa. Na primer, možno je dobiti fuzijski protein, ki sestoji iz vodilnega peptida interlevkina 2, vezanega na N-konec proinzulina, preko lizinskega ostanka. Protein je učinkovito izražen in lokaliziran v inkluzijskih telesih. Po izolaciji se protein razcepi s tripsinom, da nastane insulin in C-peptid.

Nastali insulin in C-peptid očistimo z RP HPLC. Pri ustvarjanju fuzijskih struktur je masno razmerje nosilnega proteina na ciljni polipeptid zelo pomembno. C-peptide povežemo s principom repa glave z aminokislinskimi ločevalci, ki nosijo restrikcijsko mesto Sfi I in dvema argininskima ostankoma na začetku in na koncu vmesnika za nadaljnje cepitev proteina s tripsinom. Produkti HPLC cepitve kažejo, da je cepitev C-peptida kvantitativna, kar omogoča uporabo metode multimernih sintetičnih genov za pridobivanje ciljnih polipeptidov v industrijskem merilu.

Zaključek

Diabetes mellitus je kronična bolezen, ki jo povzroča absolutna ali relativna pomanjkanje insulina. Zanj je značilna globoka presnovna motnja ogljikovih hidratov s hiperglikemijo in glukozurijo ter drugimi presnovnimi motnjami, ki so posledica številnih genetskih in zunanjih dejavnikov.

Inzulin doslej služi kot radikalen in v večini primerov edini način za ohranitev življenja in invalidnosti ljudi s sladkorno boleznijo. Pred prejemanjem in vnosom insulina v kliniko leta 1922-1923. Bolniki z diabetesom mellitusom tipa I so čakali na smrtonosni izid za eno do dve leti od začetka bolezni, kljub uporabi najbolj izčrpavajočih diet. Pri bolnikih s sladkorno boleznijo tipa I potrebujem vseživljenjsko nadomestno zdravljenje z insulinom. Prenehanje zaradi različnih razlogov za redno uvedbo insulina vodi do hitrega razvoja zapletov in neposredne smrti pacienta.

Trenutno je sladkorna bolezen glede razširjenosti na tretjem mestu po srčno-žilnih in onkoloških boleznih. Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije je razširjenost sladkorne bolezni med odraslo populacijo v večini regij na svetu 2-5% in obstaja tendenca povečanja števila bolnikov skoraj dvakrat vsakih 15 let. Kljub očitnemu napredku na področju zdravstvenega varstva se število bolnikov, odvisnih od insulina, vsako leto povečuje in trenutno samo v Rusiji je približno 2 milijona ljudi.

Ustvarjanje zdravil domačega genskega insulina odpira nove možnosti za reševanje mnogih problemov diabetologije v Rusiji, da bi rešili življenja milijonov ljudi s sladkorno boleznijo.

1. Biotehnologija: učbenik za univerze / ur. N.S. Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Višja šola, 1987, str. 15-25.

2. Gensko spremenjen humani insulin. Izboljšanje učinkovitosti kromatografskega ločevanja z uporabo načela bifunkcionalnosti. / Romanchikov, A.B., Yakimov, S.A., Klyushnichenko, V.E., Arutunyan, A.M., Vulfson, A.N. // Bioorganska kemija, 1997 - 23, št

3. Egorov N. S., Samuilov V. D. Sodobne metode ustvarjanja industrijskih sevov mikroorganizmov // Biotehnologija. Princ 2. M: Višja šola, 1988. 208 str.

4. Imobilizacija tripsina in karboksipeptidaze B na modificiranih silikah in njihova uporaba pri pretvorbi rekombinantnega humanega proinzulina v insulin. / Kudryavtseva N.E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I., Maltsev K.V., Rumsh L.D. // Kemični farmacevtski izdelki. J., 1995 - 29, št. 1, str. 61 - 64.

5. Osnove farmacevtske biotehnologije: študijski vodnik / ETC. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev. - Rostov na Donu: Phoenix; Tomsk: Založba NTL, 2006.

6. Sinteza fragmentov insulina in preučevanje njihovih fizikalno-kemijskih in imunoloških lastnosti. / Panin L.E., Tuzikov F.V., Poteryaeva ON, Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997–23, št. 12, str. 953–960

Oblike diabetesa

Zakaj rane zacelijo dolgo in kako pospešiti okrevanje