Frederick Banting, Charles Best, James Collip, en John Macleod

In het begin van de jaren twintig ontdekten Frederick Banting en Charles Best insuline onder leiding van John Macleod aan de universiteit van Toronto. Met de hulp van James Collip werd insuline gezuiverd, waardoor het beschikbaar kwam voor de succesvolle behandeling van diabetes. Banting en Macleod verdienden in 1923 een Nobelprijs voor hun werk.

Aan het begin van de 20e eeuw was een strikt calorie-arm, koolhydraatloos dieet de enige effectieve behandeling voor diabetes. Maar deze methode, met een voedselinname van soms maar 500 calorieën per dag, had zijn gevolgen, omdat langzame uithongering, net als diabetes, de patiënten van hun kracht en energie beroofde, waardoor ze semi-invalide werden. De dieetbehandeling vereiste ook een buitensporige hoeveelheid wilskracht van de patiënt, van wie slechts weinigen in staat waren het caloriearme dieet op lange termijn vol te houden. In 1921 begonnen onderzoekers aan de Universiteit van Toronto met een reeks experimenten die uiteindelijk zouden leiden tot de isolatie en commerciële productie van insuline – een hormoon van de alvleesklier dat essentieel is voor het metaboliseren van koolhydraten – en de succesvolle behandeling van diabetes.

Setting the Stage for the Discovery of Insulin

Het verband tussen alvleesklierafscheiding en diabetes werd voor het eerst aangetoond in 1889 door twee Duitse fysiologen aan de Universiteit van Straatsburg, Oskar Minkowski en Joseph von Mering. Tijdens hun onderzoek naar het effect van alvleesklierafscheidingen op het vetmetabolisme, verrichtten zij een volledige pancreatectomie bij een laboratoriumhond, om vervolgens te ontdekken dat het dier een ziekte ontwikkelde die niet te onderscheiden was van diabetes. Twintig jaar eerder had een Duitse student geneeskunde, Paul Langerhans, twee celsystemen in de alvleesklier ontdekt: de acini, waarvan hij wist dat zij de pancreasafscheiding produceerden, en een ander systeem waarvan de functie hem onbekend was. Deze cellen zagen er voor Langerhans uit als kleine clusters van cellen, of eilanden, zwevend tussen de acini. In 1901 legde Eugene Opie, een Amerikaanse patholoog aan de Johns Hopkins Universiteit, het verband tussen de degeneratie van deze cellen, die de “eilandjes van Langerhans” werden genoemd, en het ontstaan van diabetes. Door de experimentele inspanningen van deze en vele andere onderzoekers werd de weg bereid voor de ontdekking van insuline – de hormonale antidiabetische afscheiding van de eilandjes van Langerhans – in de eerste decennia van de 20e eeuw.

Frederick Banting

In 1920 was Frederick Grant Banting (1891-1941) een chirurg in een kwijnende praktijk in Londen, Ontario, Canada. Als jongste zoon van Methodistische boeren uit Alliston, Ontario, ging Banting bijna in het Methodistenambt, maar besloot op het laatste moment dat zijn roeping in de geneeskunde lag. De Eerste Wereldoorlog verkortte zijn vijfjarige medische opleiding aan de Universiteit van Toronto: zijn klas deed het hele vijfde jaar in de zomer van 1916 en na het ontvangen van hun gehaaste diploma’s trokken ze naar de oorlog. Banting diende als medisch officier van het bataljon in het Canadian Army Medical Corps; hij keerde in 1919 naar Toronto terug nadat hij door een granaatscherf aan zijn arm gewond was geraakt. Hij volgde een opleiding tot chirurg in het Hospital of Sick Children in Toronto en besloot vervolgens een kleine praktijk als chirurg te openen in Londen, Ontario. Helaas waren zijn inkomsten uit zijn praktijk mager, zodat hij gedwongen was een baan te nemen als docent aan de plaatselijke medische school. In deze hoedanigheid bereidde Banting op 30 oktober 1920 een lezing voor over de functie van de alvleesklier. Hij stopte bij de medische schoolbibliotheek, waar hij het laatste nummer van Surgery, Gynecology and Obstetrics (Chirurgie, Gynaecologie en Verloskunde) pakte en een artikel las met de titel “The Relation of the Islets of Langerhans to Diabetes, with Special Reference to Cases of Pancreatic Lithiasis.”

Banting Approaches John Macleod

Terwijl hij over alvleesklierafscheidingen nadacht na het lezen van het artikel, noteerde Banting een idee voor een voorbereidend experiment om de relatie tussen alvleesklierafscheidingen en diabetes verder te onderzoeken. Op 7 november, op advies van een collega, bracht Banting zijn idee onder de aandacht van John James Rickard Macleod (1876-1935), een Schotse fysioloog en expert in koolhydraatmetabolisme aan zijn alma mater, de Universiteit van Toronto.

Macleod, de zoon van een dominee, kreeg zijn medische opleiding aan de Universiteit van Aberdeen en zijn biochemische opleiding aan de Universiteit van Leipzig. In 1903 emigreerde Macleod naar de Verenigde Staten om professor in de fysiologie te worden aan de Western Reserve University (nu Case Western Reserve University) in Cleveland, Ohio. Na 15 jaar aan de Western Reserve University aanvaardde Macleod een hoogleraarschap aan de Universiteit van Toronto, waar hij onderzoek deed naar de ademhaling.

Eerder in zijn loopbaan had Macleod een reeks artikelen gepubliceerd over glycosurie, of de aanwezigheid van suiker in de urine (een veel voorkomende aanwijzing voor diabetes). Als wetenschapper bekend met de literatuur over dit onderwerp, was hij niet onder de indruk van Banting’s kennis over diabetes en de alvleesklier en sceptisch over de deugdelijkheid van Banting’s idee. Macleod besloot echter om hem aan het eind van het academisch jaar voor twee maanden laboratoriumruimte, een assistent en enkele laboratoriumhonden te geven.

Experimenten beginnen

Banting en zijn assistent, Charles Herbert Best (1899-1978), begonnen in mei 1921 met hun experimenten. Best, de Amerikaanse zoon van Canadese ouders, had net zijn bachelor in fysiologie en biochemie aan de Universiteit van Toronto afgerond en was als onderzoeksassistent aangenomen bij Macleod, zijn vroegere leraar. Macleod wees hem toe aan Banting, en de 29-jarige chirurg en de 22-jarige assistent begonnen hun werk samen.

Een combinatie van timing en geluk stelde de onderzoekers in Toronto in staat om als eersten de ontdekking van insuline bekend te maken. Wetenschappers in Duitsland en Hongarije waren heel dicht bij het vinden van zuivere insuline gekomen, maar gebrek aan financiering en de verwoestingen van de Eerste Wereldoorlog hadden hun vooruitgang tegengehouden. In de voetsporen van eerdere onderzoekers begonnen Banting en Best diabetes te bestuderen door een experimentele combinatie van duct ligatie, waarbij de pancreaskanaal werd afgebonden van de dunne darm, en pancreatectomie, of de volledige chirurgische verwijdering van de pancreas. Door kanaalligatie atrofieerden de acinicellen die de spijsverteringssecreties produceerden, zodat alleen de cellen van de eilandjes van Langerhans overbleven. Men ontdekte dat honden met afgebonden alvleesklieren geen diabetes ontwikkelden. Pancreatectomie was de methode om diabetes te induceren: wanneer al het pancreasweefsel was verwijderd, vertoonden de experimentele honden onmiddellijk tekenen van glycosurie.

Banting’s idee van 30 oktober betrof ligatie van de pancreaskanalen van een hond en de extractie en isolatie van alle afscheidingen die werden geproduceerd na de atrofie van de acinicellen. Hij en Best begonnen met dit experiment, maar kwamen tot de ontdekking dat het moeilijk was om gedepancreatiseerde honden met ligatie van de pancreaskanalen lang genoeg in leven te houden om proeven te kunnen uitvoeren. Na een zomer met veel tegenslagen en mislukkingen meldde het team in de herfst echter dat zij een ernstig diabetische hond in leven konden houden met injecties van een extract gemaakt van gedissectrineerde pancreas en bereid volgens Macleod’s instructies in een zoutoplossing. Verbazingwekkend genoeg verlaagde dit extract de bloedsuikerspiegel van diabetische experimentele honden dramatisch.

Vindingen worden gepresenteerd en de spanningen beginnen

Op 30 december 1921 presenteerden Macleod, Banting, en Best hun bevindingen op de conferentie van de American Physiological Society, aan de Yale University. Banting, uit nervositeit en onervarenheid, leverde slecht werk af met de presentatie, en het publiek was zeer kritisch over de gepresenteerde bevindingen. Macleod, als voorzitter van de sessie, mengde zich in de discussie in een poging Banting te redden van het vernietigende commentaar. Na dit fiasco raakte Banting ervan overtuigd dat Macleod had ingegrepen om de eer van hem en Best af te pakken, en de relatie tussen de twee begon te verslechteren.

Zuivering van insuline en de eerste proeven op mensen

Aan het eind van 1921 nodigde Macleod James Bertram Collip (1892-1965), een biochemicus in de afdeling fysiologie aan de Universiteit van Toronto, uit om Banting en Best te helpen met het zuiveren van hun extract. Collip, een andere afgestudeerde aan de Universiteit van Toronto, was op sabbatical van de Universiteit van Alberta en was, gesteund door een beurs, teruggekeerd naar zijn alma mater. Toen het experimentele tempo versnelde, hadden Banting en Best grote hoeveelheden van hun extract nodig, en Collip ging aan de slag met het zuiveren van het extract voor klinische tests op mensen.

De eerste klinische tests op een menselijke patiënt werden uitgevoerd op een ernstig diabetische 14-jarige jongen. Hoewel de injecties met het extract geen duidelijk heilzame werking hadden, ging het team in Toronto door met experimenteren. Korte tijd later zorgde Collip voor een doorbraak bij het zuiveren van het extract, door alcohol in een concentratie van iets meer dan 90% te gebruiken om het actieve bestanddeel (insuline) te doen neerslaan. Tegelijkertijd liepen de persoonlijke spanningen tussen de vier wetenschappers op, omdat Banting steeds verbitterder werd tegenover Macleod en hijzelf en Best het opnamen tegen Collip in de race om het extract te zuiveren. Eind januari kwam Collip naar het lab van Banting en Best en deelde de twee mee dat hij weliswaar een methode had ontdekt om zuiver extract te produceren, maar dat hij die alleen met Macleod zou delen. Alleen de snelle terughoudendheid van Best weerhield Banting ervan Collip aan te vallen. Gelukkig voor de toekomst van insuline maakte een ongemakkelijke overeenkomst die enkele dagen later werd gesloten het hen mogelijk verder samen te werken. Op 3 mei 1922 kondigde Macleod, als vertegenwoordiger van de groep, aan de internationale medische gemeenschap op een bijeenkomst van de Association of American Physicians aan dat zij “insuline” hadden ontdekt – het antidiabetische middel.

Nobelprijs

Banting en Macleod ontvingen de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 1923 voor de ontdekking van insuline. Dat het Nobelcomité alleen Banting en Macleod voor de prijs koos, veroorzaakte nog meer animositeit. Banting, verontwaardigd dat Macleod was uitgekozen om de prijs met hem te delen, kondigde onmiddellijk aan dat hij zijn winst zou delen met Best. Macleod, misschien als reactie op Banting’s gebaar, kondigde aan dat ook hij zijn prijs zou delen, met Collip. Tegen het einde van 1923 was insuline al een jaar in commerciële productie in de Eli Lilly and Company laboratoria in Indianapolis. Diabetespatiënten die insulineshots kregen, herstelden van coma’s, hervatten het eten van koolhydraten (met mate), en realiseerden zich dat ze een nieuwe kijk op het leven hadden gekregen.

De informatie in deze biografie is voor het laatst bijgewerkt op 1 december 2017.

SaveSave