Na počátku 20. let 20. století objevili Frederick Banting a Charles Best pod vedením Johna Macleoda na Torontské univerzitě inzulin. S pomocí Jamese Collipa byl inzulin purifikován, čímž se stal dostupným pro úspěšnou léčbu cukrovky. Banting a Macleod získali za svou práci v roce 1923 Nobelovu cenu.
Na přelomu 19. a 20. století byla jedinou účinnou léčbou cukrovky přísná nízkokalorická dieta bez sacharidů. Tato metoda s příjmem potravy někdy až 500 kalorií denně však měla své důsledky, protože pomalé hladovění stejně jako cukrovka odčerpávalo pacientům sílu a energii a zanechávalo je poloinvalidy. Dietní léčba také vyžadovala od pacienta nepřiměřeně velkou vůli, jen málo z nich dokázalo nízkokalorickou dietu dlouhodobě držet. V roce 1921 zahájili vědci na Torontské univerzitě sérii pokusů, které nakonec vedly k izolaci a komerční výrobě inzulínu – hormonu slinivky břišní nezbytného pro metabolismus sacharidů – a k úspěšné léčbě cukrovky.
Příprava na objev inzulínu
Souvislost mezi sekrecí slinivky břišní a cukrovkou poprvé prokázali v roce 1889 dva němečtí fyziologové na univerzitě ve Štrasburku, Oskar Minkowski a Joseph von Mering. Při zkoumání vlivu pankreatických sekretů na metabolismus tuků provedli na laboratorním psu kompletní pankreatektomii, aby zjistili, že se u zvířete vyvinulo onemocnění nerozeznatelné od cukrovky. O dvacet let dříve objevil německý student medicíny Paul Langerhans ve slinivce dva systémy buněk: aciny, o nichž věděl, že produkují trávicí sekret slinivky, a další systém, jehož funkci neznal. Tyto buňky Langerhansovi připadaly jako malé shluky buněk nebo ostrůvky, které se vznášely mezi aciny. V roce 1901 Eugene Opie, americký patolog z Univerzity Johnse Hopkinse, objevil souvislost mezi degenerací těchto buněk, které nazval „Langerhansovy ostrůvky“, a vznikem cukrovky. Díky experimentálnímu úsilí těchto a mnoha dalších badatelů byla připravena půda pro objev inzulinu – hormonální antidiabetické sekrece Langerhansových ostrůvků – v prvních desetiletích 20. století.
Frederick Banting
V roce 1920 byl Frederick Grant Banting (1891-1941) chirurgem v upadající praxi v Londýně v kanadském Ontariu. Nejmladší syn metodistických farmářů z Allistonu v Ontariu Banting málem vstoupil do metodistické duchovní služby, ale na poslední chvíli se rozhodl, že jeho posláním je medicína. První světová válka zkrátila jeho pětileté studium medicíny na Torontské univerzitě: jeho třída absolvovala celý pátý ročník v létě 1916 a po spěšném získání diplomů odešla do války. Banting sloužil jako praporní lékař v kanadském armádním zdravotnickém sboru; do Toronta se vrátil v roce 1919 poté, co byl zraněn střepinou do ruky. Vyučil se chirurgem v Nemocnici nemocných dětí v Torontu, poté se rozhodl otevřít si malou chirurgickou praxi v Londýně v Ontariu. Bohužel jeho příjmy z praxe byly mizivé, což ho donutilo přijmout místo demonstrátora na místní lékařské fakultě. Právě v této funkci připravoval Banting 30. října 1920 přednášku o funkci slinivky břišní. Zastavil se v knihovně lékařské fakulty, kde si vzal poslední číslo časopisu Surgery, Gynecology and Obstetrics a přečetl si článek s názvem „The Relation of the Islets of Langerhans to Diabetes, with Special Reference to Cases of Pancreatic Lithiasis.“
Banting Approaches John Macleod
Když po přečtení článku přemýšlel o pankreatických sekretech, poznamenal si Banting nápad na předběžný experiment, který by dále zkoumal vztah mezi pankreatickými sekrety a cukrovkou. Na radu svého kolegy upozornil Banting 7. listopadu na svůj nápad Johna Jamese Rickarda Macleoda (1876-1935), skotského fyziologa a odborníka na metabolismus sacharidů ze své alma mater, Torontské univerzity.
macleod.jpg
John Macleod v roce 1923.
C. H. Best Papers, Thomas Fisher Rare Book Library, University of Toronto
Macleod, syn ministra, získal lékařské vzdělání na univerzitě v Aberdeenu a biochemické vzdělání na univerzitě v Lipsku. V roce 1903 Macleod emigroval do Spojených států, kde přijal místo profesora fyziologie na Western Reserve University (nyní Case Western Reserve University) v Clevelandu ve státě Ohio. Po 15 letech působení na Westernu přijal Macleod místo profesora na Torontské univerzitě, kde se věnoval výzkumu dýchání.
Na začátku své kariéry Macleod publikoval řadu prací o glykosurii neboli přítomnosti cukru v moči (běžný příznak cukrovky). Jako vědec obeznámený s literaturou na toto téma nebyl ohromen rozsahem Bantingových znalostí o cukrovce a slinivce břišní a byl skeptický ohledně správnosti Bantingovy myšlenky. Přesto se Macleod rozhodl, že mu na konci akademického roku poskytne na dva měsíce laboratorní prostory, asistenta a několik laboratorních psů.
Experimenty začínají
Banting a jeho asistent Charles Herbert Best (1899-1978) začali s experimenty v květnu 1921. Best, americký syn kanadských rodičů, právě dokončil bakalářské studium fyziologie a biochemie na Torontské univerzitě a byl přijat jako výzkumný asistent Macleoda, svého bývalého učitele. Macleod ho přidělil k Bantingovi a 29letý chirurg a 22letý asistent začali pracovat společně.
bio_banting_best.jpg
Frederick Banting a Charles Best na střeše lékařské budovy Torontské univerzity v roce 1922. Psi byli používáni jako pokusné subjekty při testech inzulínu.
F. G. Banting Papers, Thomas Fisher Rare Book Library, University of Toronto
Kombinace načasování a štěstí umožnila torontským vědcům jako prvním oznámit objev inzulínu. Vědci v Německu a Maďarsku byli velmi blízko objevu čistého inzulínu, ale nedostatek finančních prostředků a ničivá první světová válka jejich pokrok zastavily. Po vzoru dřívějších badatelů začali Banting a Best studovat cukrovku pomocí experimentální kombinace podvazování vývodů, což znamenalo podvázání vývodu slinivky břišní s tenkým střevem, a pankreatektomie neboli úplného chirurgického odstranění slinivky břišní. Podvázání kanálků sloužilo k atrofii buněk acinů, které produkovaly trávicí sekret, a zůstaly pouze buňky Langerhansových ostrůvků. Bylo zjištěno, že u psů s podvázanými kanálky se nevyvinula cukrovka. Pankreatektomie byla metodou vyvolání diabetu: když byla odstraněna veškerá tkáň slinivky, pokusní psi okamžitě vykazovali známky glykosurie.
Bantingova myšlenka z 30. října zahrnovala podvázání pankreatických kanálků psa a extrakci a izolaci jakéhokoli sekretu, který byl produkován po atrofii aciniových buněk. On a Best tento pokus zahájili, ale zjistili, že je obtížné udržet depankreatizované psy s podvázanými kanálky naživu dostatečně dlouho, aby bylo možné provést jakékoli testy. Po létě plném neúspěchů a nezdarů však tým na podzim oznámil, že udržuje při životě silně diabetického psa pomocí injekcí extraktu vyrobeného z duktálně podvázané slinivky a připraveného podle Macleodových instrukcí ve fyziologickém roztoku. Tento extrakt kupodivu dramaticky snižoval hladinu cukru v krvi pokusných diabetických psů.
Představeny výsledky a začíná napětí
30. prosince 1921 Macleod, Banting a Best prezentovali své výsledky na konferenci Americké fyziologické společnosti na Yaleově univerzitě. Banting z nervozity a nezkušenosti odvedl špatnou práci při přednášení a publikum bylo k prezentovaným výsledkům velmi kritické. Macleod se jako předseda zasedání zapojil do diskuse ve snaze zachránit Bantinga před sžíravými komentáři. Po tomto fiasku nabyl Banting přesvědčení, že Macleod zasáhl, aby jemu a Bestovi ukradl zásluhy, a vztahy mezi nimi se začaly zhoršovat.
Purifikace inzulinu a první testy na lidech
Koncem roku 1921 Macleod pozval Jamese Bertrama Collipa (1892-1965), biochemika z katedry fyziologie na Torontské univerzitě, aby Bantingovi a Bestovi pomohl s purifikací jejich extraktu. Collip, další absolvent Torontské univerzity, byl na studijním pobytu na Albertinské univerzitě a s podporou stipendia se vrátil na svou alma mater. Protože se tempo experimentů zrychlilo, Banting a Best potřebovali velké množství svého extraktu a Collip se pustil do práce na jeho čištění pro klinické testování na lidech.
collip.jpg
James Collip jako postgraduální student, asi 1914.
J. Collip jako postgraduální student. B. Collip Papers, Thomas Fisher Rare Book Library, University of Toronto
První klinické testy na lidském pacientovi byly provedeny na těžce diabetickém 14letém chlapci. Přestože injekce extraktu neměly jednoznačně příznivé účinky, torontský tým pokračoval v experimentech. O něco později Collip učinil průlom v čištění extraktu, když pomocí alkoholu v koncentraci mírně přes 90 % vysrážel účinnou látku (inzulin). Současně však mezi čtyřmi vědci narůstalo osobní napětí, protože Banting byl vůči Macleodovi stále zahořklejší a v závodě o purifikaci extraktu postavil sebe a Besta proti Collipovi. Koncem ledna přišel Collip do Bantingovy a Bestovy laboratoře a oznámil jim, že sice objevil metodu výroby čistého extraktu, ale že se o ni podělí pouze s Macleodem. Jen Bestova rychlá zdrženlivost zabránila Bantingovi, aby Collipa napadl. Naštěstí pro budoucnost inzulínu jim nelehká dohoda uzavřená o několik dní později umožnila pokračovat ve spolupráci. Dne 3. května 1922 Macleod v zastoupení skupiny oznámil mezinárodní lékařské obci na zasedání Asociace amerických lékařů, že objevili „inzulin“ – antidiabetikum.
Nobelova cena
Banting a Macleod obdrželi v roce 1923 Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství za objev inzulinu. To, že Nobelův výbor vybral k ocenění pouze Bantinga a Macleoda, vyvolalo další nevraživost. Banting, rozhořčený tím, že byl Macleod vybrán, aby se s ním o cenu podělil, okamžitě oznámil, že se o výhru rozdělí s Bestem. Macleod, možná v reakci na Bantingovo gesto, oznámil, že se o svou cenu také rozdělí, a to s Collipem. Koncem roku 1923 se inzulin již rok komerčně vyráběl v laboratořích společnosti Eli Lilly and Company v Indianapolis. Pacienti s cukrovkou, kteří dostávali inzulínové injekce, se zotavili z kómatu, obnovili konzumaci sacharidů (s mírou) a uvědomili si, že dostali novou chuť do života.
Informace obsažené v tomto životopise byly naposledy aktualizovány 1. prosince 2017.
SaveSave