Frederick Banting, Charles Best, James Collip und John Macleod

In den frühen 1920er Jahren entdeckten Frederick Banting und Charles Best unter der Leitung von John Macleod an der Universität von Toronto das Insulin. Mit Hilfe von James Collip wurde das Insulin gereinigt, so dass es für die erfolgreiche Behandlung von Diabetes zur Verfügung stand. Für ihre Arbeit erhielten Banting und Macleod 1923 den Nobelpreis.

An der Wende zum 20. Jahrhundert war eine strenge kalorienarme, kohlenhydratfreie Diät die einzige wirksame Behandlung von Diabetes. Doch diese Methode, bei der die Nahrungsaufnahme manchmal nur 500 Kalorien pro Tag betrug, hatte ihre Folgen, denn das langsame Verhungern, wie es bei Diabetes der Fall ist, raubte den Patienten ihre Kraft und Energie und machte sie zu Halbinvaliden. Die Diätbehandlung verlangte von den Patienten auch ein hohes Maß an Willenskraft, und nur sehr wenige waren in der Lage, die kalorienarme Diät auf Dauer durchzuhalten. 1921 begannen Forscher an der Universität von Toronto mit einer Reihe von Experimenten, die schließlich zur Isolierung und kommerziellen Produktion von Insulin – einem Hormon der Bauchspeicheldrüse, das für die Verstoffwechselung von Kohlenhydraten unerlässlich ist – und zur erfolgreichen Behandlung von Diabetes führen sollten.

Die Entdeckung des Insulins

Der Zusammenhang zwischen den Sekreten der Bauchspeicheldrüse und Diabetes wurde erstmals 1889 von zwei deutschen Physiologen an der Universität Straßburg, Oskar Minkowski und Joseph von Mering, nachgewiesen. Sie untersuchten die Auswirkungen der Bauchspeicheldrüsensekrete auf den Fettstoffwechsel und führten bei einem Laborhund eine vollständige Entfernung der Bauchspeicheldrüse durch, wobei sie feststellten, dass das Tier eine Krankheit entwickelte, die von Diabetes nicht zu unterscheiden war. Zwanzig Jahre zuvor hatte ein deutscher Medizinstudent, Paul Langerhans, zwei Zellsysteme in der Bauchspeicheldrüse entdeckt: die Azini, von denen er wusste, dass sie die Verdauungssekrete der Bauchspeicheldrüse produzieren, und ein weiteres System, dessen Funktion ihm unbekannt war. Diese Zellen sahen für Langerhans wie winzige Zellhaufen oder Inseln aus, die zwischen den Azini schwammen. Im Jahr 1901 stellte Eugene Opie, ein amerikanischer Pathologe an der Johns Hopkins University, den Zusammenhang zwischen der Degeneration dieser Zellen, die er „Langerhans-Inseln“ nannte, und dem Auftreten von Diabetes her. Durch die experimentellen Bemühungen dieser und vieler anderer Forscher wurden die Voraussetzungen für die Entdeckung des Insulins – der hormonellen antidiabetischen Sekretion der Langerhansschen Inseln – in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts geschaffen.

Frederick Banting

Im Jahr 1920 war Frederick Grant Banting (1891-1941) Chirurg in einer florierenden Praxis in London, Ontario, Kanada. Der jüngste Sohn methodistischer Farmer aus Alliston, Ontario, wäre beinahe in den methodistischen Dienst eingetreten, entschied sich aber im letzten Moment, dass seine Berufung in der Medizin lag. Der Erste Weltkrieg verkürzte sein fünfjähriges Medizinstudium an der Universität von Toronto: Seine Klasse absolvierte ihr gesamtes fünftes Studienjahr im Sommer 1916 und zog nach Erhalt ihrer eiligen Abschlüsse in den Krieg. Banting diente als Bataillonsarzt im Canadian Army Medical Corps und kehrte 1919 nach Toronto zurück, nachdem er durch einen Granatsplitter am Arm verwundet worden war. Er ließ sich am Hospital of Sick Children in Toronto zum Chirurgen ausbilden und beschloss dann, in London, Ontario, eine kleine Praxis als Chirurg zu eröffnen. Leider waren seine Einkünfte aus der Praxis dürftig, so dass er gezwungen war, eine Stelle als Dozent an der örtlichen medizinischen Hochschule anzunehmen. In dieser Funktion bereitete Banting am 30. Oktober 1920 einen Vortrag über die Funktion der Bauchspeicheldrüse vor. In der Bibliothek der medizinischen Fakultät nahm er die neueste Ausgabe von Surgery, Gynecology and Obstetrics zur Hand und las einen Artikel mit dem Titel „The Relation of the Islets of Langerhans to Diabetes, with Special Reference to Cases of Pancreatic Lithiasis“

Banting nähert sich John Macleod

Während er nach der Lektüre des Artikels über die Sekrete der Bauchspeicheldrüse nachdachte, notierte Banting eine Idee für ein vorläufiges Experiment, um die Beziehung zwischen den Sekreten der Bauchspeicheldrüse und Diabetes weiter zu untersuchen. Am 7. November machte Banting auf Anraten eines Kollegen John James Rickard Macleod (1876-1935), einen schottischen Physiologen und Experten für Kohlenhydratstoffwechsel an seiner Alma Mater, der Universität von Toronto, auf seine Idee aufmerksam.

Macleod, der Sohn eines Pfarrers, erhielt seine medizinische Ausbildung an der Universität von Aberdeen und seine biochemische Ausbildung an der Universität von Leipzig. Im Jahr 1903 wanderte Macleod in die Vereinigten Staaten aus, um eine Stelle als Professor für Physiologie an der Western Reserve University (heute Case Western Reserve University) in Cleveland, Ohio, anzutreten. Nach 15 Jahren an der Western Reserve University nahm Macleod eine Professur an der Universität von Toronto an, wo er Forschungen über die Atmung durchführte.

Zu Beginn seiner Karriere hatte Macleod eine Reihe von Arbeiten über Glykosurie oder das Vorhandensein von Zucker im Urin (ein häufiges Anzeichen von Diabetes) veröffentlicht. Als Wissenschaftler, der mit der Literatur zu diesem Thema vertraut war, zeigte er sich unbeeindruckt von Bantings Wissensspektrum über Diabetes und die Bauchspeicheldrüse und war skeptisch, was die Stichhaltigkeit von Bantings Idee anging. Dennoch beschloss Macleod, ihm am Ende des akademischen Jahres für zwei Monate einen Laborraum, einen Assistenten und einige Laborhunde zur Verfügung zu stellen.

Experimente beginnen

Banting und sein Assistent, Charles Herbert Best (1899-1978), begannen ihre Experimente im Mai 1921. Best, der amerikanische Sohn kanadischer Eltern, hatte gerade seinen Bachelor-Abschluss in Physiologie und Biochemie an der Universität von Toronto gemacht und war als Forschungsassistent von Macleod, seinem ehemaligen Lehrer, eingestellt worden. Macleod wies ihn Banting zu, und der 29-jährige Chirurg und der 22-jährige Assistent begannen ihre gemeinsame Arbeit.

Eine Kombination aus gutem Timing und Glück ermöglichte es den Forschern in Toronto, die Entdeckung des Insulins als erste bekannt zu geben. Wissenschaftler in Deutschland und Ungarn waren der Entdeckung des reinen Insulins schon sehr nahe gekommen, doch fehlende finanzielle Mittel und die Zerstörungen des Ersten Weltkriegs hielten ihre Fortschritte auf. In den Fußstapfen früherer Forscher begannen Banting und Best mit der Erforschung von Diabetes durch eine experimentelle Kombination aus Ductusligatur, d. h. dem Abbinden des Pankreasgangs am Dünndarm, und Pankreatektomien, d. h. der vollständigen operativen Entfernung der Bauchspeicheldrüse. Durch die Ligatur der Gänge verkümmerten die Azinuszellen, die die Verdauungssekrete produzierten, und es blieben nur die Zellen der Langerhans-Inseln übrig. Es wurde festgestellt, dass Hunde mit ligierten Gängen keinen Diabetes entwickelten. Die Pankreatektomie war die Methode, um Diabetes auszulösen: Als das gesamte Bauchspeicheldrüsengewebe entfernt wurde, zeigten die Versuchshunde sofort Anzeichen von Glykosurie.

Bantings Idee vom 30. Oktober bestand darin, die Bauchspeicheldrüsengänge eines Hundes zu ligieren und die Sekrete zu extrahieren und zu isolieren, die nach der Verkümmerung der Azinuszellen produziert wurden. Er und Best begannen mit diesem Experiment, mussten jedoch feststellen, dass es schwierig war, Hunde mit ligierten Gängen und ohne Bauchspeicheldrüse lange genug am Leben zu erhalten, um Tests durchzuführen. Nach einem Sommer mit vielen Rückschlägen und Misserfolgen berichtete das Team jedoch im Herbst, dass sie einen schwer zuckerkranken Hund mit Injektionen eines Extrakts am Leben hielten, der aus der Bauchspeicheldrüse aus den Gängen gewonnen und nach Macleods Anweisungen in Kochsalzlösung zubereitet wurde. Erstaunlicherweise senkte dieser Extrakt den Blutzuckerspiegel der diabetischen Versuchshunde drastisch.

Ergebnisse werden präsentiert und Spannungen beginnen

Am 30. Dezember 1921 präsentierten Macleod, Banting und Best ihre Ergebnisse auf der Konferenz der American Physiological Society an der Yale University. Aus Nervosität und Unerfahrenheit trug Banting den Vortrag schlecht vor, und die Zuhörer äußerten sich sehr kritisch über die vorgestellten Ergebnisse. Macleod, der die Sitzung leitete, schaltete sich in die Diskussion ein und versuchte, Banting vor den vernichtenden Kommentaren zu retten. Nach diesem Fiasko war Banting davon überzeugt, dass Macleod sich eingemischt hatte, um ihm und Best den Ruhm zu stehlen, und die Beziehungen zwischen den beiden begannen sich zu verschlechtern.

Reinigung von Insulin und die ersten Tests am Menschen

Ende 1921 lud Macleod James Bertram Collip (1892-1965), einen Biochemiker in der Abteilung für Physiologie an der Universität von Toronto, ein, Banting und Best bei der Reinigung ihres Extrakts zu helfen. Collip, ebenfalls Absolvent der University of Toronto, hatte ein Sabbatjahr an der University of Alberta verbracht und war mit Hilfe eines Stipendiums an seine Alma Mater zurückgekehrt. Da sich die Experimente beschleunigten, benötigten Banting und Best große Mengen ihres Extrakts, und Collip machte sich an die Arbeit, den Extrakt für klinische Tests am Menschen zu reinigen.

Die ersten klinischen Tests an einem menschlichen Patienten wurden an einem schwer zuckerkranken 14-jährigen Jungen durchgeführt. Obwohl die Injektionen des Extrakts keine durchschlagend positive Wirkung zeigten, experimentierte das Team in Toronto weiter. Kurze Zeit später gelang Collip ein Durchbruch bei der Reinigung des Extrakts, indem er Alkohol in einer Konzentration von etwas mehr als 90 Prozent verwendete, um den Wirkstoff (Insulin) auszufällen. Gleichzeitig wuchsen jedoch die persönlichen Spannungen zwischen den vier Wissenschaftlern, da Banting immer verbitterter gegenüber Macleod wurde und sich und Best im Wettlauf um die Reinigung des Extrakts gegen Collip durchsetzte. Ende Januar kam Collip in das Labor von Banting und Best und teilte den beiden mit, dass er zwar eine Methode zur Herstellung von reinem Extrakt entdeckt habe, diese aber nur mit Macleod teilen würde. Nur die schnelle Zurückhaltung von Best hielt Banting davon ab, Collip anzugreifen. Zum Glück für die Zukunft des Insulins ermöglichte eine unangenehme Vereinbarung, die einige Tage später getroffen wurde, die weitere Zusammenarbeit der beiden. Am 3. Mai 1922 verkündete Macleod stellvertretend für die Gruppe der internationalen medizinischen Gemeinschaft auf einer Tagung der Association of American Physicians, dass sie „Insulin“ entdeckt hatten – den antidiabetischen Wirkstoff.

Nobelpreis

Banting und Macleod erhielten 1923 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Entdeckung des Insulins. Dass das Nobelkomitee nur Banting und Macleod für die Auszeichnung auswählte, sorgte für weitere Animositäten. Banting, empört darüber, dass Macleod den Preis mit ihm teilen sollte, kündigte sofort an, dass er seinen Gewinn mit Best teilen würde. Macleod, vielleicht als Reaktion auf Bantings Geste, kündigte an, dass auch er seinen Preis mit Collip teilen würde. Ende 1923 wurde das Insulin in den Labors der Eli Lilly and Company in Indianapolis bereits seit einem Jahr kommerziell hergestellt. Diabetiker, die Insulinspritzen erhielten, erholten sich aus dem Koma, nahmen den Verzehr von Kohlenhydraten (in Maßen) wieder auf und erkannten, dass ihnen ein neues Leben geschenkt worden war.

Die in dieser Biografie enthaltenen Informationen wurden zuletzt am 1. Dezember 2017 aktualisiert.

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