11 stycznia 1922 roku Leonard Thompson niewątpliwie umierał. Nastoletni Kanadyjczyk, po trzech latach walki z cukrzycą typu 1*, był już w śpiączce, spowodowanej kwasicą ketonową. To stan, gdy we krwi jest bardzo wysoki poziom glukozy, ale organizm nie może jej wykorzystać z powodu braku insuliny, hormonu produkowanego przez trzustkę. By zaspokoić potrzeby energetyczne, zaczyna spalać tłuszcz i produkować nadmierne ilości ciał ketonowych i moczu. W efekcie dochodzi do licznych zaburzeń metabolicznych, odwodnienia, śpiączki, wreszcie śmierci. Jeśli choremu nie zostanie udzielona właściwa pomoc, proces wyniszczenia przebiega błyskawicznie - kwasica zabija w ciągu kilku, kilkunastu godzin. Stąd - decyzję o podaniu chłopcu insuliny trudno nazwać wielką odwagą. Była to raczej desperacka próba ratowania mu życia.
Zabójcza dieta Allena
Generalnie, jeszcze przed zapadnięciem w śpiączkę, Leonard był już w bardzo złym stanie. Patrząc na archiwalne zdjęcia, trudno uwierzyć, że w chwili rozpoczęcia leczenia insuliną miał 14 lat. Nastolatek ważył zaledwie 30 kilogramów. Z pewnością był wycieńczony chorobą, sprzyjającą utracie wagi, ale także stosowaną wówczas popularną metodą leczenia cukrzycy - dietą Allena.
Amerykański lekarz Frederick Madison Allen (1879–1964) w pierwszych dekadach XX wieku był uznawany za jednego z najwybitniejszych specjalistów od cukrzycy na świecie (złośliwi mówili, że miał na jej punkcie obsesję). Szukając optymalnej metody leczenia, przeprowadził setki eksperymentów na zwierzętach. Zaobserwował, że zwierzęta z cukrzycą żyją dłużej, jeśli drastycznie obniży się im dzienną dawkę kalorii. W rezultacie tych obserwacji pacjentom zalecał dostarczanie takiej ilości energii, by wystarczało jej jedynie na podstawowe funkcje życiowe. Nietrudno zgadnąć, że w krótkim czasie jego pacjenci byli doprowadzani do stanu niedożywienia, niejednokrotnie skrajnego. Uważano jednak, że to mniejsze zło niż rozwój cukrzycy.
Leonardowi Thompsonowi dieta nie pomagała. Początkowo wydawało się też, że nie pomoże insulina. Po podaniu pierwszej dawki poziom cukru wprawdzie obniżył się, ale zaledwie o 25 proc., co nie zapowiadało sukcesu, a jedynie nieznaczne przedłużenie życia. W dodatku wystąpiła ciężka reakcja alergiczna, bo podana insulina nie była wystarczająco dobrze oczyszczona.
Młody organizm Leonarda nie poddał się. Chłopiec dożył do drugiej próby, dwa tygodnie później. Tym razem sukces był spektakularny. Lepszej jakości insulina sprawiła, że poziom cukru we krwi spadł do poziomu 77 mg/dl (przy normie na czczo dla zdrowego człowieka od 70 do 100 mg/dl). Leonard Thompson żył jeszcze 13 lat. Zmarł na zapalenie płuc w wieku 27 lat. Trudno powiedzieć, w jakim stopniu przyczyniła się do tego cukrzyca i jej leczenie (codzienne podawanie zastrzyków z niedoskonałym jeszcze lekiem, za pomocą dość prymitywnych igieł i strzykawek, sprzyjało obniżeniu odporności i infekcjom), ale z pewnością to nie ona odebrała życie Thompsonowi.
Ślepy los studenta
Sporo czasu upłynęło, nim świat docenił doniosłość dokonania Fredericka Bantinga, Charlesa Besta, Jamesa Collipa i Johna Macleoda, którzy przyczynili się do ocalenia Thompsona i milionów ludzi na całym świecie. A sukces nie przyszedł ot tak.
Kanadyjczyk Frederick Banting był chirurgiem ortopedą bez dorobku naukowego i bohaterem I wojny światowej - ranny w bitwie pod Cambrai (Francja), mimo obrażeń przez 16 godzin bez przerwy zajmował się innymi poszkodowanymi. Po wojnie otworzył prywatną praktykę, ale to nie pozwoliło mu na utrzymanie rodziny. Musiał szukać drugiego etatu, który znalazł w szpitalu uniwersyteckim w Toronto. To tam zainteresował się cukrzycą. W jednym z pism branżowych przeczytał o doświadczeniach niemieckiego uczonego Oskara Minkowskiego. Ten wywoływał u psów cukrzycę, usuwając im trzustkę. Badacz podejrzewał, że ma to związek z produkowaną przez narząd insuliną. Po lekturze Banting wpadł na pomysł, by wyizolować insulinę z psich trzustek.
Wiosną 1921 roku Banting zgłosił się do Johna Macleoda, ówczesnego kierownika zakładu fizjologii uniwersytetu w Toronto. Nie został przyjęty z entuzjazmem, jednak Macleod postanowił zaryzykować i przydzielił Bantingowi małą pracownię, 10 psów do badań oraz studenta medycyny do pomocy. Ta decyzja w przyszłości przyniosła mu Nagrodę Nobla.
Podobno żaden ze studentów nie chciał pracować przy tym projekcie. Ostatecznie ciągnięto losy. "Pechowcem" okazał się 22-letni Charles Best, który miał się przekonać w przyszłości, że tak naprawdę wygrał los na loterii.
Bez biochemika ani rusz
Plan Bantinga był pozornie dość prosty. Planował połowie psów wyciąć trzustkę i utrzymywać je przy życiu za pomocą insuliny produkowanej z ekstraktu trzustek drugiej grupy zwierząt. Niestety, insulina była silnie zanieczyszczona żrącymi enzymami trawiennymi, które również produkuje trzustka. Psy padały jeden po drugim, a Banting kupował kolejne u rakarzy, coraz mniej pewien ostatecznego sukcesu. Dziś zapewne jego eksperyment zostałby szybko zakończony, a lekarz ukarany.
A jednak 27 lipca 1921 roku wreszcie się udało. U suczki Marjorie, psa nr 33, godzinę po podaniu insuliny poziom cukru we krwi spadł o połowę.
Gdy badacze dokonywali przełomu, ich przełożony, John Macleod, był na urlopie w Szkocji, swojej ojczyźnie. Po powrocie zaczął chwalić się sukcesem na konferencjach naukowych. W przeciwieństwie do Bantinga był znakomitym mówcą i to jego zaczęto przede wszystkim kojarzyć z odkryciem. Banting nie mógł się z tym pogodzić, ale przede wszystkim miał świadomość, że najtrudniejsze, czyli wyizolowanie insuliny bezpiecznej dla człowieka, wciąż przed nimi. Wiedział, że w dotychczasowym składzie tego nie dokonają.
Do zespołu zaproszono więc doświadczonego kanadyjskiego biochemika Jamesa Collipa. To z jego pomocą udało się określić optymalne stężenie alkoholu dla ekstraktu, pozwalające na usunięcie większości zanieczyszczeń. Uzyskany proszek był na tyle czysty, że podawany zwierzętom, nie wywoływał już ropni - powikłania występującego przy wcześniejszych próbach.
Tym samym badacze zyskali pewność, że nadszedł czas na kolejny duży krok - przetestowanie leku na człowieku. Wprawdzie normy bezpieczeństwa były wtedy dużo mniej restrykcyjne niż dziś, ale bez koneksji i wystawiennictwa Macleoda, kierujący badaniami Banting prawdopodobnie nie dostałby pozwolenia na przeprowadzenie eksperymentu. A nastoletni Thomson nie zostałby ocalony.
Gromkie brawa? Nie od razu
Brak doświadczenia i dorobku w zakresie fizjologii czy biochemii wytykano Bantingowi wielokrotnie. Nawet skuteczne leczenie pierwszego pacjenta nie powstrzymało krytyki sceptyków. Autorytety amerykańskiej branży medycznej wciąż umniejszały rangę odkrycia. W kuluarach często słyszało się, że "jakiś tam chirurg" nie będzie ich pouczał, jak leczyć cukrzycę.
Dopiero wyleczenie córki znanego amerykańskiego polityka, sekretarza stanu USA Charlesa Hughesa, zmieniło wszystko. 14-letnia dziewczyna, zgodnie z dietą Allena, zjadała zaledwie 400 kalorii dziennie. Gdy Elizabeth Hughes schudła do 20 kilogramów, a jej organizm był skrajnie wycieńczony, matka postanowiła zaryzykować i poddać córkę nowatorskiej terapii. Leczenie Bantinga pomogło.
Już rok później Komitet Noblowski postanowił uhonorować nagrodą Bantinga i Macleoda. Banting był tak oburzony wyróżnieniem dla szefa, że początkowo nie chciał jej przyjąć. W końcu zgodził się, ale nagrodą podzielił się z pominiętym Charlesem Bestem. Macleod swoją częścią także się podzielił - z biochemikiem Jamesem Collipem.
Przemysł farmaceutyczny docenił wagę odkrycia szybciej niż środowisko medyczne. W zakładach Eli Lilly w Indianapolis błyskawicznie rozpoczęto przymiarki do produkcji insuliny, jeszcze przed pierwszymi klinicznymi testami na ludziach. Produkcja ruszyła w 1922 roku, ale terapia insuliną stała się powszechnie dostępna 10 lat później, gdy opracowano metodę pozyskiwania insuliny z trzustek wieprzowych i bydlęcych. To umożliwiło masową produkcję i obniżenie ceny leku o niemal 90 proc.
Dziś insuliny nie pozyskuje się już z trzustek zwierzęcych. To pierwszy w historii światowej medycyny lek, który stworzono metodami inżynierii genetycznej. Został zatwierdzony do stosowania u ludzi w 1982 roku. Niestety, insulinę wciąż trzeba podawać w formie zastrzyków lub z wykorzystaniem pompy insulinowej.
Naukowcy są blisko kolejnego przełomu i poprawienia jakości życia diabetyków (cukrzyków), dzięki wprowadzeniu tabletek z insuliną. Trwają także intensywne prace nad szczepionką, która ma znacznie obniżyć ryzyko zachorowania na cukrzycę typu 1 - tzw. insulinozależną.
***
Więcej o:
* Cukrzyca typu 1 stanowi ok. 10 proc. przypadków cukrzycy. Schorzenie najczęściej ujawnia się u dzieci, między 10. a 14. rokiem życia, ale może pojawić się w każdym wieku. Spowodowana jest uszkodzeniem komórek β trzustki, których podstawowym zadaniem jest wydzielanie insuliny. Hormon ten redukuje i kontroluje stężenie glukozy, która stanowi podstawowe źródło energii dla organizmu. U osób z cukrzycą typu 1 – z nieznanych do końca przyczyn – układ odpornościowy zaczyna wydzielać przeciwciała, które niszczą trzustkę i zakłócają jej pracę. Wciąż jedynym skutecznym sposobem leczenia cukrzycy typu pierwszego jest codzienne podawanie zastrzyków z insuliną. Trwają intensywne prace nad insuliną doustną.
Artykuł aktualizowany. Pierwsza wersja ukazała się w 2020 roku.
Źródła:
1. Michael Bliss, The Discovery of Insulin, University of Chicago Press, 1984
2. Celeste C. Quianzon, Issam Cheikh, History of insulin, US National Library of Medicine National Institutes of Health, 12.07.2016
