Ai đã phát hiện ra insulin?
Insulin là trung tâm của việc điều trị bệnh tiểu đường, vì tất cả các loại bệnh tiểu đường xảy ra do cơ thể không thể sử dụng lượng đường trong máu một cách hiệu quả do nguồn cung cấp insulin không đủ, không hiệu quả hoặc không tồn tại.
Các nhà khoa học sáng tạo đã phát hiện ra insulin đã đoạt giải Nobel, nhưng khám phá này cũng gây ra nhiều tranh cãi.
Việc phát hiện ra insulin xảy ra vào năm 1921 theo ý tưởng của một bác sĩ phẫu thuật chỉnh hình người Canada tên là Frederick G. Banting, các kỹ năng hóa học của trợ lý Charles Best và John MacLeod của Đại học Toronto ở Canada.
Một số tài liệu mâu thuẫn về việc phát hiện ra insulin đã được lưu hành trong nhiều năm, và thậm chí giải Nobel được trao cho phát hiện của nó vào năm 1923 cũng bị đặt câu hỏi nhiều năm sau đó.
Trong bài viết này, chúng tôi xem xét những người chịu trách nhiệm về phương pháp điều trị bệnh tiểu đường đột phá này.
Lịch sử của insulin
Sự hiểu biết về bệnh tiểu đường đã được phát triển hàng ngàn năm; ngay cả những người Hy Lạp cổ đại cũng biết về nó và sẽ chẩn đoán bệnh tiểu đường bằng cách nếm nước tiểu.
Nhận thức rằng một số trạng thái nhất định của nước tiểu và mức độ khát liên quan đến lượng đường trong máu đã phát triển qua nhiều thế kỷ.
Trong khi các nhà sinh lý học thế kỷ 19 hiểu rằng tuyến tụy đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý năng lượng khắp cơ thể, họ không hiểu vai trò trực tiếp của tuyến tụy đối với bệnh tiểu đường cho đến khi hai nhà sinh lý học loại bỏ tuyến tụy khỏi một con chó vào năm 1890.
Hai nhà khoa học này đã quan sát sự phát triển của bệnh tiểu đường nghiêm trọng trong khoảng thời gian 3 tuần, bao gồm các triệu chứng quen thuộc với những người mắc bệnh ngày nay, bao gồm:
- đường trong máu cao
- nước tiểu rất loãng, như gặp ở bệnh đái tháo nhạt
- Bệnh tiểu đường
- chết vì ketosis
Nhà sinh lý học đầu tiên đề xuất rằng các đảo nhỏ của tuyến tụy, hoặc các đảo nhỏ của Langerhans, có thể thúc đẩy tác động của tuyến tụy đối với việc kiểm soát lượng đường trong máu là Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, người đầu tiên đưa ra những tuyên bố này vào khoảng năm 1894.
Trong khi ông không phân lập được chất mà chúng ta hiểu là insulin, ông đã sử dụng thuật ngữ "insuline" để mô tả chất chưa được khám phá này và chỉ ra sự tồn tại và tầm quan trọng của nó vào năm 1913.
Vào năm 1901, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc thắt hoặc thắt ống tuyến tụy ở chó, mèo và thỏ đã phá hủy nhiều tế bào sản xuất hormone trong tuyến tụy.
Tuy nhiên, các đảo nhỏ của Langerhans, mà các nhà khoa học hiện đại ngày nay biết sản xuất insulin, vẫn còn nguyên vẹn. Điều quan trọng là không có dấu hiệu của lượng đường trong máu trong nước tiểu, đây là một triệu chứng phổ biến của bệnh tiểu đường. Đây là dấu hiệu rõ ràng đầu tiên cho thấy các tế bào tiểu đảo đóng một vai trò trong sự phát triển của bệnh tiểu đường.
Khám phá
Năm 1921, Tiến sĩ Frederick G. Banting trở thành người đầu tiên cô lập chất tiết ra từ các tế bào đảo nhỏ và quảng cáo chúng như một phương pháp điều trị tiềm năng cho bệnh tiểu đường.
Ông quan sát thấy rằng các nhà khoa học khác có thể đã không tìm thấy insulin vì các enzym tiêu hóa đã phá hủy insulin trước khi bất kỳ ai có thể chiết xuất nó.
Kế hoạch của Banting là buộc các ống tuyến tụy của những con chó trong phòng thí nghiệm cho đến khi các tế bào sản xuất các enzym bị thoái hóa, để lại các tế bào đảo nhỏ cứng cáp còn sống. Sau đó, ông sẽ chiết xuất phần cặn.
Banting không đủ hiểu biết về những phát triển mới trong việc kiểm tra lượng đường trong máu để kiểm tra chính xác bệnh tiểu đường, vì vậy ông đã kiểm tra nước tiểu, phương pháp này kém tin cậy hơn.
Tuy nhiên, ý tưởng này không phải là mới - các nhà khoa học khác cũng đã cố gắng tạo ra chiết xuất từ tuyến tụy để giảm lượng đường trong máu - cũng không phải là đặc biệt hữu ích vì Banting chỉ có thể phân lập một lượng nhỏ hormone.
Bên cạnh đó, chất chiết xuất dường như có đặc tính độc hại và gây ra các tác dụng phụ nghiêm trọng, bao gồm đau và sốt, ở động vật.
Phát triển
Banting không phải là chuyên gia trong lĩnh vực chuyển hóa carbohydrate, vì vậy khi ông yêu cầu không gian phòng thí nghiệm và cơ sở vật chất từ Giáo sư John James Rickard Macleod, Trưởng khoa Sinh lý học tại Đại học Toronto, nhà sinh lý học đáng kính ban đầu đã miễn cưỡng.
Tuy nhiên, sự kiên trì của Banting và khả năng có kết quả đáng tin cậy hơn đã thuyết phục MacLeod tài trợ không gian phòng thí nghiệm. Mặc dù buộc tuyến tụy để làm cho nó phân hủy không phải là một công cụ điều tra mới, nhưng ý tưởng về việc cô lập các đảo nhỏ do sự thoái hóa chậm hơn của chúng đã được Macleod quan tâm.
Không ai đã cố gắng lấy các hòn đảo nhỏ từ một tuyến tụy bị thoái hóa hoàn toàn.
Banting đã nhờ một trợ lý, Charles Herbert Best, giúp cô lập insulin. Macleod đã giúp về cấu trúc chung của nghiên cứu và Best chuyên về xét nghiệm hóa học trong máu để kiểm tra mức đường huyết.
Nghiên cứu bắt đầu vào ngày 17 tháng 5 năm 1921.
Mục đích là để điều chỉnh tuyến tụy của một con chó cho đến khi nó bị hỏng và bắt đầu sản xuất ra các đảo nhỏ. Chiết xuất này sau đó sẽ được đưa cho những con chó khác không có tuyến tụy để đánh giá tác động của nó đối với bệnh tiểu đường.
Tiến độ ban đầu rất chậm. Banting đã phải vật lộn với việc phẫu thuật động vật, và 7 trong số 10 con chó bị thắt ống dẫn sữa đã chết. Banting và Best đã phải dùng đến việc mua những con chó có khả năng ở chợ đen trên đường phố với giá vài đô la Canada.
Vào ngày 27 tháng 7, cuối cùng họ đã chuẩn bị được một con chó bị cắt bỏ tuyến tụy thành công và một con chó bị thắt ống tuyến tụy. Ba ngày sau, các nhà nghiên cứu đóng băng tuyến tụy bị thoái hóa, nghiền nó thành bột nhão và lọc, trước khi làm ấm nó ở nhiệt độ phòng và tiêm 5 ml (ml) vào con chó không có tuyến tụy.
Các nhà khoa học lấy mẫu máu của con chó sau mỗi 30 phút và thấy lượng đường trong máu giảm tạm thời từ 0,2% xuống 0,12%. Con chó chết vào sáng hôm sau do nhiễm trùng, nhưng các nhà khoa học đã ghi nhận những dấu hiệu đầu tiên của tác dụng chống bệnh tiểu đường từ chất chiết xuất mà họ đặt tên là isletin.
Trong khi nhiều thí nghiệm của họ thất bại, dẫn đến cái chết của những con chó trong phòng thí nghiệm, Banting và nhóm nghiên cứu đã thấy lượng đường trong máu giảm xuống đều đặn nhờ chiết xuất của họ rằng họ tin tưởng vào các đặc tính chống tiểu đường của isletin, sau này sẽ trở thành insulin. .
Banting và Best sau đó quyết định rằng thay vì phá vỡ tuyến tụy dần dần, họ sẽ sử dụng một loại hormone có tên là secrettin để làm việc quá sức và khiến tuyến tụy kiệt sức, với hy vọng rằng điều này sẽ làm giảm tác dụng độc hại trong khi vẫn cung cấp insulin.
Quy trình để có được secrettin rất khó và không thực tế nhưng đã chứng minh một cách an toàn hơn để chiết xuất insulin từ tuyến tụy.
Họ cũng phải đối mặt với thách thức là cố gắng thu thập chiết xuất từ dung dịch tuyến tụy mà không phá hủy thành phần hoạt tính - chất tạo ra hiệu quả điều trị trong y học - trong trường hợp này là insulin.
Bước tiếp theo
Thách thức tiếp theo là tìm ra một phương pháp sản xuất các tế bào tiểu đảo, và do đó là insulin, trên quy mô đại trà, để nó có một số công dụng như một loại thuốc chữa bệnh tiểu đường trên diện rộng.
Nhận thấy rằng nguồn cung cấp cho chó để cắt tuyến tụy sẽ hạn chế tiến độ của nghiên cứu, Banting và Best chuyển sang sử dụng tuyến tụy của bò làm nguyên liệu nguồn.
Bằng cách điều chỉnh các quy trình chiết xuất và cô đặc dung dịch, các nhà khoa học đã tạo ra một chất có chứa một lượng lớn thành phần hoạt tính (insulin). Sau đó, họ tiêm chiết xuất này vào một trong những con chó thí nghiệm không có tuyến tụy.
Lượng đường trong máu của chó giảm từ 0,46 phần trăm xuống 0,18 phần trăm - một sự cải thiện lớn. Họ tin rằng tuyến tụy bò là con đường tiến tới của họ.
Tại thời điểm này, MacLeod đã chuyển hướng tất cả các nguồn lực khác sang hỗ trợ nghiên cứu này. Tuy nhiên, căng thẳng giữa Banting và MacLeod ngày càng leo thang, vì Banting cảm thấy rằng MacLeod đang ghi nhận công lao của mình.
Mặt khác, MacLeod trở nên thất vọng với thái độ của Banting và thường xuyên nghi ngờ.
James Bertram Collip, một nhà hóa sinh người Canada nổi tiếng, đã bắt tay vào nghiên cứu tinh chế insulin. Sau khi đã đạt được mức độ thuần chủng phù hợp, họ đã thử nghiệm nó trước tiên trên thỏ, sau đó là con người.
Tuy nhiên, insulin đã không vượt qua được các thử nghiệm lâm sàng đầu tiên.
Thử nghiệm đầu tiên liên quan đến một cậu bé 14 tuổi mắc bệnh tiểu đường nặng. Trong khi chiết xuất làm giảm lượng đường trong máu từ 0,44 phần trăm xuống 0,32 phần trăm và giảm một lượng nhỏ lượng glucose bài tiết, áp xe phát triển tại vị trí tiêm và nồng độ xeton, một chỉ số khác của bệnh tiểu đường, không thay đổi.
Collip đã làm việc để tinh chế chiết xuất hơn nữa, và thử nghiệm lâm sàng thứ hai, diễn ra vào ngày 23 tháng 1 năm 1922, đã cho thấy thành công ngay lập tức và sâu sắc. Lượng đường trong máu ở cùng một cậu bé 14 tuổi giảm từ 0,52 phần trăm xuống 0,12 phần trăm trong vòng 24 giờ và xeton biến mất khỏi nước tiểu. Lượng glucose bài tiết giảm từ 71,1 gam (g) xuống 8,7 g.
Các nhà lãnh đạo thử nghiệm đã lặp lại những cải thiện đáng kể này trên sáu bệnh nhân khác trong tháng tiếp theo.
Trong khi tất cả các thí nghiệm này đang diễn ra, Banting chủ yếu chuẩn bị cho những chú chó làm thí nghiệm và tìm ra những cách mới để tạo ra insulin cho sản xuất hàng loạt và ít tham gia vào các cuộc thử nghiệm hoặc các bài báo kết quả.
Banting trở nên tuyệt vọng để được công nhận, và đến cuối năm 1922, sự tức giận và thất vọng của anh bắt đầu gây ra xung đột. Tại một thời điểm, Collip đe dọa sẽ rời nhóm nếu không thực hiện quá trình thanh lọc của mình. Banting được cho là đã đến đánh nhau với anh ta trong hội trường đại học.
Trong khi nhiều báo cáo khác nhau vẫn còn lưu hành về việc ai sẽ được công nhận khi phát hiện ra insulin, thì chính Banting là người đã bắt đầu chuyển động - mặc dù kinh nghiệm trong lĩnh vực này còn hạn chế - và tập hợp một nhóm phát triển tiến bộ quan trọng nhất trong việc quản lý bệnh tiểu đường.
Tranh cãi về giải Nobel
Năm 1923, một nhà sinh lý học người Đan Mạch tên là August Kroch đã đưa ra một đề cử giải Nobel chung cho Banting và MacLeod, dựa trên ý tưởng của Banting và hướng dẫn của MacLeod.
Banting là người đầu tiên được đề cử giải Nobel đến từ Canada, và kết quả là một lọ insulin giờ đây đã trở thành niềm tự hào trên tờ 100 đô la Canada.
Tuy nhiên, ủy ban Nobel chỉ có thể trao giải thưởng đáng mơ ước cho từ một đến ba người. Banting đã rất tức giận khi biết tin về đồng đề cử của MacLeod, tin rằng thay vào đó, Best đáng lẽ đã được trao đề cử này, và gần như từ chối giải thưởng.
Tuy nhiên, anh ấy đã thay đổi ý định và thay vào đó chia sẻ công lao và số tiền thưởng của mình với Best. Khi MacLeod phát hiện ra, anh ấy cũng làm như vậy với Collip.
Nhiều năm sau, rất lâu sau cái chết của Banting trong một vụ tai nạn máy bay năm 1941, lịch sử chính thức của Giải Nobel đã công khai ghi nhận đóng góp của Best trong việc phát triển insulin.
Tóm lược
Một nhóm người đã khám phá ra insulin.
Frederick G. Banting đã nghĩ ra cách chiết xuất dịch tụy vào năm 1921; John MacLeod, trưởng bộ môn sinh lý học tại Đại học Toronto, đã giám sát quá trình này; Charles Best, trợ lý của Banting, đã giúp tinh chỉnh quy trình và một nhà hóa sinh tên là James Collip đã giúp tinh chế insulin hơn nữa để làm cho nó trở nên hữu ích trên lâm sàng.
