Цукровий діабет: як працює інсулін. Історія наукового відкриття

1. Що таке цукровий діабет
2. Як був відкритий інсулін
3. Спочатку на собаках
4. Інсулін для людей
5. Не тільки ін'єкції
6. Хто виробляє інсулін

зміст:

У всіх нас є знайомі або родичі, які страждають діабетом і змушені постійно приймати інсулін - лікарський аналог людського гормону, який допомагає регулювати рівень цукру в крові. Розповідаємо, як вчені йшли до відкриття цих ліків і за що їх удостоїли Нобелівської премії.

За даними ВООЗ, зараз в світі близько 382 млн осіб з цукровим діабетом. Щороку від діабету і його наслідків помирає близько 5 млн осіб. Кожні 10-15 років кількість хворих збільшується вдвічі. За прогнозами Міжнародної федерації діабету (IDF), при таких темпах в 2035 році хворих на діабет буде вже майже 600 млн.

Ще на початку ХХ століття пацієнти вмирали від цукрового діабету. Зараз ця хвороба вважається хронічної: щоб виконувати всі призначення, люди живуть практично нормальним життям десятки років. Ринок препаратів для лікування цукрового діабету до 2018 року, за прогнозами експертів, може скласти $ 58 млрд.

До змісту

Що таке цукровий діабет

Згадки про хвороби, яку зараз називають цукровий діабет, з'явилося, на думку істориків, більше 2000 років тому. Римські і грецькі лікарі відзначали поєднання таких ознак, як велика втрата рідини, спрага і зниження ваги. Уже пізніше лікарі відзначили солодкий запах сечі, а один з них, спробувавши, і солодкий смак. Природно, виникла думка про те, що в організмі накопичується цукор або глюкоза, яка зазвичай споживається клітинами для вироблення енергії.

У нормі це відбувається приблизно так: глюкоза надходить в організм з їжею. Але для того, щоб вона потрапила в клітини, їй необхідний помічник - гормон інсулін. Діє ця схема досить хитро: інсулін сідає на певні рецептори клітини, після чого в її мембрані відкриваються канали, через які глюкоза проникає всередину клітини. Якщо з якихось причин інсуліну не вистачає, глюкоза починає накопичуватися в крові і сечі.

Діабет 1-го типу виникає через загибель бета-клітин підшлункової залози, які продукують інсулін. Їх атакує власна імунна система. Це призводить до дефіциту інсуліну і підвищення рівня глюкози в організмі. Захворювання, як правило, вражає людей в дитячому та юнацькому віці. Розвивається воно швидко і без лікування протікає важко.

Діабет 2-го типу в самому початку не пов'язаний з інсуліновою недостатністю. Найчастіше він пов'язаний з інсулінорезистентністю: клітини не сприймають інсулін, гормон не зв'язується зі своїми рецепторами в достатній кількості, внаслідок чого в клітку проникає мало глюкози. І це, в свою чергу, призводить до підвищення рівня глюкози в крові.

За даними ВООЗ, цукровий діабет 1-го типу страждає приблизно 5% всіх хворих на діабет. Чому ж зусилля суспільства і фармкомпаній здебільшого були спрямовані на інсулін? По-перше, без інсуліну ці хворі просто не можуть жити. По-друге, це хвороба в основному дитяча, так що це стає питанням соціальним. По-третє, навіть при діабеті 2-го типу, коли інсулін начебто продукується в організмі на належному рівні, в перебіг хвороби він виснажується, і тоді хворих переводять з інших цукрознижуючих препаратів на інсулін.

До змісту

Як був відкритий інсулін

У 1869 році німецький патологоанатом Пауль Лангерганс, досліджуючи підшлункову залозу під мікроскопом, виявив маленькі скупчення клітин, які пізніше були названі в його честь острівцями Лангерганса. Їх роль тоді залишилася нез'ясованою. У 1889 році німецькі фізіологи Йозеф фон Мерінг і Оскар Мінковські виявили, що при видаленні підшлункової залози у собак в їх крові різко підвищується концентрація цукру. Так виникло припущення, що цукровий діабет викликають порушення роботи підшлункової залози.

У 1900-1901 роках важливі дослідження провів російський лікар Леонід Соболєв. При перев'язці протоків підшлункової залози у собак він зазначив, що атрофується та частина, яка відповідає за травлення, але не острівці Лангерганса. Він припустив, що острівці відповідають за внутрішню секрецію, і навіть висловив думку, що перев'язку протоків підшлункової, наприклад, у новонароджених телят, можна використовувати для отримання речовини, придатного як протидіабетичний препарат. На жаль, Соболєв помер у молодому віці і роботи Свої не продовжив.

У 1916 році англійський фізіолог Едвард Шарпи-Шефер припустив, що речовиною, яка виробляється острівцями Лангерганса, є гормон, який він назвав інсуліном (від лат. Insula - острів). І тоді всі зусилля були спрямовані на те, щоб виділити цей гормон з підшлункової і спробувати лікувати їм діабет.

До змісту

Спочатку на собаках

Вирішальну роль в цьому зіграв майбутній нобелівський лауреат - канадський лікар Фредерік Бантінг. У 1920 році він влаштувався на посаду асистента професора Медичної школи Університету Західного Онтаріо. Бібліографи Бантінга вважають, що він звернувся до теми цукрового діабету після того, як від цієї хвороби помер один його дитинства.

Серед іншої наукової літератури Бантінг прочитав статтю про спроби отримання гормону з підшлункової залози. Однак гормон в процесі виділення швидко руйнувався травним ферментом трипсином. І Бантінг прийшов до того ж висновку, що двадцятьма роками раніше і Леонід Соболєв: потрібно розділити ендокринну частину підшлункової і екзокринну. Він записав у своєму щоденнику: «Перев'язати протоки підшлункової у собак. Почекати шість-вісім тижнів. Видалити і екстрагувати ». Таким чином він сподівався отримати екстракт клітин острівців Лангерганса, що не зруйнований трипсином.

За порадою свого наукового керівника Бантінг обговорив тему з професором Торонтського університету Джоном Маклеодом. Маклеод спочатку скептично поставився до його ідеї, проте врешті-решт виділив Бантингу лабораторію, кількох собак і помічника - студента Чарльза Беста на час, поки він сам поїде у відпустку.

Поки Маклеод відпочивав, Бантінг і Бест провели ряд експериментів: у однієї собаки перев'язали протоки підшлункової, отримали екстракт з острівцевих клітин і ввели його собаці з гіперглікемією. Тварина поправилось. Повернувшись на Батьківщину з відпустки Маклеод теж вхопився за цю тему, але в компанії з біохіміком Джеймсом Колліпом.

Бантінг і Бест стали отримувати екстракт з підшлункової ненароджених телят. Джеймс Колліпом розробив технологію очищення екстракту. Численні успішні експерименти на собаках дозволили вченим задуматися про випробування на людях.

До змісту

Інсулін для людей

Першим пацієнтом дослідників став 14-річний Леонард Томпсон, який страждав так званим ювенільний діабет (діабет 1-го типу). Лікарі описували його як абсолютно виснаженого, вмираючого хлопчика, від якого залишилися шкіра та кістки. У 1922 року йому зробили першу ін'єкцію екстракту, що містить інсулін. Перша ін'єкція викликала у хлопчика страшну алергію. Майже два тижні Джеймс Колліпом очищав екстракт, і 23 січня Леонарду зробили другу ін'єкцію. Після неї Томпсон швидко пішов на поправку.

Звістка про врятованому хлопчика викликало міжнародну сенсацію і потік пацієнтів в Торонто. Університетські вчені і лікарі робили сотні ін'єкцій. Розповідають історію, як в Торонто привезли поїздом десятирічну дівчинку, яка по шляху впала в Кетоацидотичної кому. Що приїхав прямо на вокзал Бантінг зробив їй рятівну ін'єкцію. Після цього дівчинка прожила 61 рік, весь час приймаючи інсулін.

У 1923 році Бантінг і Маклеод отримали Нобелівську премію. Бантінг не став патентувати своє відкриття, а віддав права на нього Університету Торонто, який тут же став продавати ліцензії на технологію фармкомпаніям. Першою ліцензію отримала американська компанія Eli Lilly, слідом на ринок вийшли в 1923 році датська Novo Nordisk і німецька Hoechst.

Компанії випускали яловичий і свинячий інсулін, які дуже схожі на людський. Проте вони все ж таки не були досконалими для лікування людей. У 1926 році вченому з американського університету Джона Хопкінса Джону Абелю, який займався гормонами, першому вдалося отримати інсулін в кристалічному вигляді.

Новим етапом в історії інсуліну стало відкриття в 1955 році англійським біохіміком Фредеріком Сенгером природи і структури білка інсуліну. Це стало фундаментальною основою для можливого отримання синтетичного гормону. У 1958 році Сенгер за цю роботу був удостоєний Нобелівської премії. У 1964 році Нобелівську премію за визначення просторових структур біологічно активних речовин, в тому числі й інсуліну, отримала англійський біохімік Дороті Кроуфут-Ходжкінс.

Але пройшло ще довгих 26 років, перш ніж дослідники Гарвардського університету Вальтер Жильбер і Петер Ломедіко створили технологію синтезу інсуліну. Трохи пізніше інсулін був створений методом генної інженерії.

До змісту

Не тільки ін'єкції

Сьогодні вчені працюють над створенням різних форм препарату. Незважаючи на те що були зроблені всілякі удосконалення для зручності пацієнтів, які самі можуть вводити собі інсулін за допомогою одноразових шприц-ручок, ясно, що ін'єкції - не найзручніший спосіб введення препарату. Компанія MannKind Corp розробила інгалятор , Який зареєстрований в 2014 році, а права передані Sanofi. Намагалися створити і пластирі з інсуліном, але поки про готовність таких продуктів нічого не повідомляється.

Ще одна спроба - таблетка. Природно, про неї замислювалися в першу чергу, оскільки вона найбільш зручна для прийому. Компанії довго навіть не бралися за такі проекти. Як пам'ятаємо з історії створення інсуліну, він швидко розщеплюється харчовими ферментами. Зрозуміло, що, потрапивши в шлунково-кишковий тракт у вигляді таблетки, він теж буде піддаватися впливу ферментів, і розрахувати його дозу і підтримання рівня буде надзвичайно важко. Однак компанія Novo Nordisk недавно оголосила про те, що працює над таким проектом і вірить в його успіх.

До змісту

Хто виробляє інсулін

Історично весь світовий ринок інсуліну був поділений між трьома компаніями. Найбільша частка належить Novo Nordisk, трохи менше - Eli Lilly і Sanofi. (Над препаратами для цукрового діабету 2-го типу працює куди більше світових фармкомпаній.)

У Росії вже давно велися розробки власного інсуліну як одного із стратегічних препаратів. Однак російський інсулін погано просувався, в тому числі через консервативність лікарів, які надто вже звикли до іноземних ліків і переконували всіх, що у нас - «не те». Зараз одна з прогресивних російських компаній «Герофарм» - купила компанію «Національні біотехнології» і готується серйозно зайнятися виробництвом інсуліну.

Не дрімають і гранди. Sanofi купила завод в Орловській області, і тепер «Санофі-Авентіс-Схід» виробляє інсулін «Лантус» по повному циклу, виключаючи субстанцію. Novo Nordisk готовий до введення свого заводу в Калузькій області, а Eli Lilly підписала договір з відомою російською компанією «Р-Фарм» на випуск всієї лінійки її інсулінів. Так що скоро і вони стануть локальними російськими виробниками.

Коментувати можут "Цукровий діабет: як працює інсулін. Історія наукового відкриття"