چگونه انسولین کشف شد؟

۱۶ مه ۱۹۲۱، مرد قوی‌‌‌هیکلی که بیشتر به دهقان‌‌‌ها شباهت داشت وارد یکی از آزمایشگاه‌‌‌های دانشگاه تورنتو گردید. این مرد جوان ۲۹ساله موسوم به دکتر فردریک بانتینگ (F.Banting) بود که بعدها به عنوان یکی از بزرگترین کاشفان جهان پزشکی شناخته شد.

چندی پیش او از دانشگاه تورنتو تقاضا کرده بود که یک آزمایشگاه، ده سگ و یک دستیار مجرب در رشته شیمی و فیزیولوژی را برای مدت دو ماه در اختیار او بگذارد. قبول تقاضای بانتینگ برای دانشگاه بسیار آسان بود زیرا بهای تجهیزات درخواستی او از چندصددلار تجاوز نمی‌‌‌کرد.

بانتینگ قصد داشت که بیماری کشنده و بی‌‌‌رحم دیابت (Diabetes) یا بیماری قند را مغلوب دانش جدید سازد. تا آن زمان، پزشکان بیشماری درباره این بیماری کاوش کرده بودند، ولی کوشش هیچ‌‌‌یک از آن‌‌‌ها در شناسایی منشأ این بیماری و معالجه آن به جایی نرسیده بود.

همکار و دستیار بانتینگ در این تجربیات بسیار مهم، دکتر چارلز بست نام داشت. دکتر بانتینگ برای آغاز تجربیات خود از بست تقاضا کرد که چگونگی تحصیل شیره پانکراس (Pancreas) را که توسط دانشمند فرانسوی به نام هدون در یک کتاب پزشکی به زبان فرانسه نوشته شده بود برای او ترجمه کند.

یک پزشک یونانی دوهزار سال پیش، مرض قند را به این صورت توصیف کرده بود:

«این یک نوع بیماری است که گوشت را آب کرده و به ادرار تبدیل می‌‌‌کند».

در بدن این بیماران، عاملی وجود دارد که از سوختن قند و تبدیل آن به انرژی ممانعت به عمل می‌‌‌آورد. بنابراین کمبود انرژی مبتلایان به بیماری قند، از ذخیره چربی و پروتئین بدن آن‌‌‌ها تأمین می‌‌‌گردد. علاوه بر اینها بیماری قند همیشه با عطشی شدید و دفع‌‌‌نشدنی همراه است. مقدار زیاد آبی که توسط بیماران نوشیده می‌‌‌شود به صورت ادرار شیرین از بدن آن‌‌‌ها دفع می‌‌‌گردد. یکی دیگر از علائم دیابت، اشتهای زیاد در اشخاص بیمار است.

قبل از کشف مهم دکتر بانتینگ، بیماری قند تنها به کمک رژیم غذایی بسیار شدید معالجه می‌‌‌شد که کار بسیار شاق و طاقت‌‌‌فرسایی بود و عملا تنها در بعضی از بیماران، آن هم به صورت ناقص پاسخ می‌داد.

دکتر بانتینگ همیشه خاطره مرگ دوست و همکلاسی‌‌‌اش که در ۱۶سالگی در اثر دیابت در گذشته بود به یاد داشت. همچنین خاطره مرگ خاله‌‌‌اش او را همیشه متأثر می‌‌‌کرد. خاله‌‌‌ی بانتینگ قبل از ابتلا به بیماری قند، زن قوی‌‌‌هیکل و چاق بود در حالیکه هنگام مرگ، وزنش به ۳۶ کیلو نیز نمی‌‌‌رسید.

در این زمان، بانتینگ ۲۲ سال داشت و آخرین امتحانات خود را برای دریافت دیپلم فیزیولوژی و بیوشیمی می‌‌‌گذرانید. بانتینگ در جوانی آرزو داشت که تحصیلات خود را در رشته الهیات انجام داده و کشیش شود، ولی بعداً پشیمان شده و رشته پزشکی را برای تحصیل خود برگزید.

3-29-2014 11-40-00 AM

هنگام تحصیل در دانشگاه، بانتینگ همواره دانشجوی ضعیفی به شمار می‌‌‌آمد. طی جنگ اول جهانی، بانتینگ در ارتش کانادا به عنوان جراح خدمت می‌‌‌کرد. به پاس شجاعت زیادش، عالی‌‌‌ترین نشان جنگی کانادا را به او دادند.

پس از خاتمه جنگ، دکتر بانتینگ به لندن آمد تا در این شهر به عنوان جراح ارتوپدیست کار کند ولی متاسفانه به هیچ‌‌‌وجه کار او نگرفت؛ به همین علت نامزدش از او جدا شد. چند ماه بعد، بانتینگ مطمئن شده بود که راه علاجی برای بیماری قند پیدا خواهد کرد. از این‌‌‌رو مطب و کتاب‌‌‌ها و تمام دار و ندار خود را فروخت تا با خیال راحت به بررسی‌‌‌های خود در این مورد بپردازد.

بانتینگ عقیده داشت که راز بیماری قند و همچنین داروی آن در غده پانکراس یا لوز المعده نهفته است. پانکراس غده‌‌‌ای است واقع در شکم و به رنگ زرد کمرنگ که کار آن ترشح شیر‌‌‌ه‌های گوارشی و همچنین ماده‌‌‌ای است که کار آن تنظیم قند خون می‌‌‌باشد.

تا قبل از کشف بانتینگ، دانشمندان از ترشح ماده مزبور توسط پانکراس بی‌‌‌اطلاع بودند. در سال ۱۸۸۹، یک دانشمند آلمانی برای پی‌‌‌بردن به اهمیت حیاتی پانکراس این غده را در بدن سگی قطع کرد؛ سگ مزبور بیش از دو سه روز زنده نماند.

3-29-2014 11-40-32 AM

نکته مهم اینکه یک روز بعد از قطع غده پانکراس، دانشمند مزبور مشاهده کرد که مگس‌‌‌های زیادی به روی ادرار حیوان جمع شده‌‌‌اند. دلیل این امر شیرین‌‌‌ بودن ادرار سگ بود، زیرا با قطع غده پانکراس، سگ به مرض قند یا دیابت دچار شده بود.

از اینجا نتیجه حاصل می‌‌‌شد که شیره پانکراس دارای عاملی است که کار آن تنظیم متابولیسم یا سوخت‌‌‌وساز قند می‌‌‌باشد. برای اثبات این موضوع، کارشناسان مجرائی را که شیره غده پانکراس را به روده‌‌‌ها می‌‌‌برد در بدن سگی مسدود ساختند. مدتی بعد غده پانکراس پژمرده و ضعیف‌‌‌ شد، ولی سگ به بیماری قند مبتلا نگردید. بنابراین با وجود مسدودبودن مجاری مزبور، ماده ضد دیابت همچنان توسط غده پانکراس شناخته شده و به طریقی وارد خون می‌‌‌شد.

سپس توجه دانشمندان به تعداد بیشماری سلول‌های مخصوص به نام سلول‌های جزیره‌ای یا islet شدند که در سرتاسر پانکراس پخش‌‌‌شده و توسط مویرگ‌‌‌هایی به هم مربوط بودند جلب شد.

آیا ماده مجهول ضد دیابت ساخته‌‌‌شده توسط این عنصر به جای روده مستقیماً داخل جریان خون نمی‌‌‌گردید؟

تعداد زیادی از کاوشگران برای اثبات این تئوری تحقیق کردند ولی کوشش آن‌‌‌ها نتیجه‌‌‌ای به بار نیاورد. دلیل این امر آن بود که بیشتر محققین برای به دست آوردن ماده ناشناخته، غده پانکراس سالمی را گرفته و آن را تحت فشار قرار می‌‌‌دادند. در نتیجه شیره‌های گوارشی با این ماده مخلوط شده و آن را مانند سایر پروتئین‌‌‌ها منهدم می‌‌‌ساختند. بانتینگ می‌‌‌دانست که با بستن مجاری ‌‌‌هادی شیره‌‌‌ گوارشی در پانکراس، سلول‌‌‌های ترشح‌‌‌کننده شیره‌‌‌های مزبور زودتر از جزیره‌‌‌های کوچک سلولی پژمرده شده و از بین می‌‌‌روند.

بانتینگ به این ترتیب با مسدودکردن مجاری فوق در بدن یک سگ مشاهده کرد که سلول‌‌‌های سازنده شیره‌‌‌های گوارشی ظرف ۶ تا ۷ هفته کاملاً از بین رفته و قدرت سازندگی خود را از دست دادند. در این حال بانتینگ به آسانی توانست ماده ناشناخته را به‌‌‌طور خالص به دست بیاورد.

بانتینگ ۵ سانتی‌‌‌متر‌‌‌مکعب از این ماده را در بدن سگی که با قطع غده پانکراس مبتلا به دیابت شده بود، تزریق کرد. سگ نامبرده در حال مرگ بود ولی با تزریق این ماده حالش بهبود یافت. در این حال لازم بود که خون حیوان تجزیه شود. با تجزیه خون معلوم شد که مقدار قند خون از ۲۰۰ میلی گرم در دسی‌لیتر قبل از آزمایش به ۱۲۰ میلی گرم در دسی‌لیتر کاهش یافته است. بعداً با ادامه تزریق، این رقم به ۹۰ میلی‌گرم در دسی‌لیتر که حد متعارف و معمول قند در خون است تنزل پیدا کرد. بانتینگ این تجزیه را در بدن سگ‌‌‌های بیشماری انجام داده و اغلب آن‌‌‌ها را نجات داد.

3-29-2014 12-01-33 PM

او این ماده مجهول را به مناسبت ترشح آن از سلول‌‌‌های جزیره‌‌‌ای (Isletine) نام‌‌‌گذاری کرده و سپس این نام را به انسولین (Insuline) تغییر دادند.

با این حال مانع بزرگی بر سر راه بانتینگ وجود داشت. بدین‌‌‌ترتیب که مقدار کل انسولین حاصل از یک پانکراس به طریق مذکور در فوق بسیار کم بوده و فقط برای زنده‌‌‌نگاه داشتن یک سگ مبتلا به دیابت به مدت یک روز کفایت می‌‌‌کرد در صورتی که میلیون‌‌‌ها افراد مبتلا به دیابت بایستی به کمک انسولین معالجه می‌‌‌شدند.

همکار بانتینگ از روی معلومات قبلی خود می‌‌‌دانست که پانکراس حیوانات به حالت جنینی به طور عمده از جزیره‌‌‌های سلولی تشکیل شده است. دلیل امر این است که جنین احتیاجی به شیره‌‌‌های گوارشی پانکراس ندارد، در صورتیکه انسولین لازمه حیات آن به شمار می‌‌‌رود. همچنین پانکراس گاو از لحاظ ذخیره‌‌‌ای انسولین غنی‌‌‌تر از پانکراس سگ می‌‌‌باشد، از این‌‌‌رو بانتینگ با استفاده از معلومات همکارش توانست مقدار بیشتری پانکراس به دست آورده و سگ‌‌‌های مورد آزمایش را مدت بیشتری زنده نگاهدارد.

بعدها آن‌‌‌ها توانستند انسولین را با روش‌‌‌های مخصوصی از پانکراس خوک، گوسفند و گاو ماده نیز به دست آورند.

هنوز مهم‌‌‌ترین و اساسی‌‌‌ترین مرحله آزمایش انجام نیافته بود. آن‌‌‌ها نمی‌‌‌دانستند که اثر انسولین در بدن انسان مبتلا به مرض قند چگونه است؟

در خانه‌‌‌ای در نزدیکی دانشگاه، پسربچه ۱۴ساله مبتلا به مرض قند بستری بود. وزن او از ۲۹ کیلوگرم تجاوز نمی‌‌‌کرد. علائم نشان می‌‌‌داد که بیشتر از چند روز از عمر آن کودک باقی نمانده است.

با این حال بانتینگ و همکارش برای جلب رضایت والدین بیمار جهت آزمایش دارو به روی بدن فرزندشان، مجبور شدند که جلوی چشمان آن‌‌‌ها چند قطره از انسولین را در بدن یکدیگر تزریق کنند. در مرحله اول آزمایش، معلوم شد که استعمال انسولین از راه دهان هیچ نتیجه‌‌‌ای ندارد.

روز بعد که یکی از روزهای ژانویه ۱۹۲۲ بود، نخستین تزریق انسولین در بازوی نحیف پسربچه‌‌‌ی مشرف به مرگ، توسط بانتینگ انجام گرفت. تجزیه خون مانند تجزیه‌‌‌ه‌های قبلی آن‌‌‌ها به روی سگ‌‌‌های مبتلا به دیابت، نقصان قند خون را نشان می‌‌‌داد.

چند روز بعد در مقابل دیدگان حیرت‌‌‌زده والدین پسربچه مریض، حال وی خوب شده و رنگ و رویش به حالت عادی بازگشت. این پسربچه ۱۳ سال دیگر زنده بود و در سال ۱۹۳۵ در اثر مرض دیگری درگذشت.

پس از این بیمار، صدهاهزار بیمار دیگر توسط انسولین از خطر مرگ نجات یافتند.

به پاس خدمت بزرگ بانتینگ به عالم بشریت، جایزه نوبل در رشته پزشکی در سال ۱۹۲۳ به او تعلق گرفت و او آن را با همکارش قسمت کرد. پارلمان سالیانه، ۷۵۰۰ دلار مواجب تعیین کرد که آخر عمر به او بپردازند. چند سال دیگر بانتینگ با همکارش در دانشگاه مشغول تحقیق بودند.

در سال ۱۹۳۴ لق سِر به بانتینگ هدیه شد. در سال ۲۰۰۴، او چهارمین شخصیت کانادایی برجسته تاریخ شناخته شد.

3-29-2014 11-39-44 AM

در فوریه سال ۱۹۴۱، بانتینگ در حادثه هوایی غم‌‌‌انگیزی درگذشت.

در سال‌های دهه ۱۹۵۰ ساختار آمینواسیدی انسولین توسط فردریک سانژر کشف شد، در سال‌های دهه ۱۹۶۰ برای نخستین بار انسولین به صورت مصنوعی ساخته شد تا اینکه در سال ۱۹۷۸، انسولین با استفاده از مهندسی ژنتیک با استفاده از باکتری‌های E. coli ساخته شد.

انسولینی که امروزه بیماران از آنها استفاده می‌کنند، انسولین نوترکیب تولید شده توسط مخمری به نام saccharomyces cerevisiae با باکتری E. coli است.

منبع: ویکی‌پدیا و مجله دانشمند سال ۱۳۴۴