Antecedentes sobre la producción de insulina por E. coli
En el verano de 1921, hace ochenta años, un joven cirujano, Frederick Banting (1891-1941), y un asistente llamado Best (que acababa de terminar la escuela), Charles Best (1899-1978), realizaron una investigación. en el laboratorio de John Macleod (1876-1935), profesor de fisiología de la Universidad de Toronto. Descubrieron que el extracto pancreático podría reducir los niveles altos de azúcar en sangre en perros diabéticos y mejorar otros síntomas de la diabetes. Durante el año siguiente, el equipo de la Universidad de Toronto desarrolló métodos preliminares para purificar el extracto pancreático y realizó ensayos clínicos. Llamaron al principio activo insulina.
Para resolver los problemas de la producción en masa y las impurezas, cooperaron con Eli Lilly and Co. en los Estados Unidos y aislaron con éxito suficiente páncreas animal obtenido de los mataderos para proporcionar la insulina global utilizada por los diabéticos. En menos de dos años, la insulina se estaba utilizando en hospitales de todo el mundo con resultados sin precedentes. En octubre de 1923, el Instituto Karolinska de Suecia decidió otorgar el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de ese año a Banting y MacLeod. Después de que Banting se enteró de la noticia, inmediatamente anunció que dividiría su bonificación con Best; más tarde, MacLeod también anunció que dividiría su bonificación con otro bioquímico James Collip (1892-1965)* que participó en la investigación.
Durante muchos años, las personas que estudian fisiología o endocrinología probablemente hayan escuchado o leído que Banting y Best descubrieron la insulina. Las personas que saben más también dirán que Banting tuvo éxito porque se le ocurrió una buena. Idea de la lectura de revistas: primero ligar el conducto pancreático del perro, dejar que las glándulas exocrinas que secretan jugos digestivos se atrofien y luego extraer el páncreas para su extracción, a fin de evitar que las enzimas digestivas descompongan el principio activo (es decir, la insulina). . Algunas personas dirían que Macleod no tuvo crédito ni trabajo duro por el descubrimiento de la insulina. Simplemente lo aprovechó. En cuanto a quién es Collip y qué contribuciones ha hecho, probablemente nadie fuera de la comunidad de endocrinología lo sepa.
Este caso público de la historia de la ciencia ha estado deliberadamente oculto durante más de medio siglo por diversos motivos. No fue hasta 1982 que Michael Bliss, profesor de historia de la Universidad de Toronto, obtuvo información de muchos documentos históricos (incluidas las notas de laboratorio originales de Banting, documentos desclasificados por el Comité del Premio Nobel, etc.) y lo que presenció en ese momento. Basado en entrevistas con periodistas (en su mayoría personas de entre 70 y 80 años), escribió el libro "El descubrimiento de la insulina" (1982, University of Chicago Press), que restauró aproximadamente los acontecimientos de 1921 a 23. La verdad sobre lo que sucedió durante. el año. Aquí se comprueba una vez más la llamada “la vida real es mejor que la creación del novelista”.
Contando desde el primer informe formal de Banting sobre los hallazgos preliminares en la reunión anual de la Sociedad Estadounidense de Fisiología en diciembre de 1921, ganó el Premio Nobel en menos de dos años. El reconocimiento no tiene precedentes y sin precedentes; que cuando ganó el premio, la insulina sólo se había utilizado oficialmente en ensayos clínicos durante poco más de un año, por lo que era realmente difícil evaluar sus beneficios a largo plazo. Pero lo que hoy parece imposible sucedió. La razón principal es la gravedad de la diabetes.
La diabetes es una enfermedad humana con una larga historia. El problema radica en la incapacidad del cuerpo para utilizar la fuente de energía más importante: la glucosa. Como resultado, una gran cantidad de glucosa se acumula en la sangre, provocando enfermedades vasculares. lesiones y crecimiento de bacterias. Al mismo tiempo, demasiada glucosa se pierde a través de la orina, llevándose grandes cantidades de agua, provocando que el paciente sienta hambre y sed. Incluso si continúa comiendo y bebiendo, el paciente continúa perdiendo peso (las proteínas y las grasas se descomponen para producir más glucosa). El aumento de la dieta sólo empeorará la situación. Por eso, la medicina china llama a esta enfermedad "síndrome de diabetes". En caso de "inanición" prolongada, los tejidos del cuerpo comienzan a utilizar cuerpos cetónicos; una gran cantidad de cuerpos cetónicos generados a partir de grasas y aminoácidos se vuelven ácidos, lo que provoca acidosis en los pacientes.
Antes del descubrimiento de la insulina, el ayuno era un método común para controlar la diabetes. Bajo una dieta estricta de menos de 1.000 calorías por día y sin carbohidratos, los pacientes diabéticos que ya estaban demacrados se volvieron aún más delgados y pasaron hambre.
El peso de estas personas puede llegar a los veinte kilogramos. Están todo el día en la cama y no tienen fuerzas ni para levantar la cabeza. Incluso si no mueren a causa del coma causado por la acidosis, tarde o temprano morirán de hambre. Estas trágicas situaciones de sentarse y esperar la muerte están más allá de la imaginación de la gente moderna.
En los países industrializados en la década de 1920, la prevalencia de diabetes estaba entre el 0,5 y el 2% (lamentablemente, este número siguió aumentando tras el descubrimiento de la insulina), entre los que se encuentran muchas personas importantes y sus familias; como la hija del entonces Secretario de Estado de Estados Unidos, el hijo del vicepresidente de Kodak y el médico de Harvard George Minot (1885) que luego ganó el Premio Nobel en 1934 por descubrir el tratamiento para la anemia perniciosa (1950).
¿Quién descubrió la insulina? ¿Está mal la identificación tradicional? Tenemos que empezar con Banting.
En 1917, Banting se graduó en la Facultad de Medicina de la Universidad de Toronto. Cuando estalló la Primera Guerra Mundial, Banting no asistió a muchas clases en su último año y solo tomó cinco páginas de notas a lo largo del año (más tarde admitió que su educación médica era incompleta), por lo que fue reclutado en el ejército y se convirtió en un Oficial médico del ejército. Fue al frente francés para participar en la Batalla de Cambrai (la primera vez que se utilizaron tanques con éxito en el campo de batalla) y fue dado de baja con honores debido a sus heridas. Al no poder encontrar trabajo en un gran hospital, Banting se vio obligado a abrir un negocio en Londres, una pequeña ciudad a 180 kilómetros de Toronto.
Dado que el negocio de la clínica era muy lento, Banting encontró un trabajo docente a tiempo parcial en la escuela de medicina local de la Universidad de Western Ontario; sus conocimientos sobre diabetes los adquirió preparando clases. En octubre de 1920, leyó un informe de patología que describía a un paciente cuyo conducto pancreático estaba bloqueado por un cálculo. El tejido de la glándula exocrina en el páncreas que secreta enzimas digestivas se contrajo, pero las células de los islotes sobrevivieron bien. Por lo tanto, Banting pensó que el conducto pancreático del perro podría ligarse quirúrgicamente para simular una obstrucción por cálculos después de la atrofia de las glándulas digestivas, y se podrían aislar sustancias hipoglucemiantes desconocidas en los islotes pancreáticos.
Desde que Oskar Minkowski de Alemania descubrió la conexión entre el páncreas y la diabetes en 1889, se ha intentado aislar las misteriosas sustancias endocrinas del páncreas, y ha habido informes tras otro que señalan que el páncreas Este extracto de Zang tiene el efecto de reducir el azúcar en sangre; sin embargo, o el efecto no es lo suficientemente bueno o los efectos secundarios son graves, por lo que no ha sido reconocido por sus pares; Los resultados del arduo trabajo de Banting y Best en el verano de 1921 no superaron los de sus predecesores; si no hubiera sido por la ayuda de Macleod y Collip, habrían fracasado como todos los demás antes que ellos. .
A lo largo de su vida, Banting creyó que el destello de una idea era la fuente de su éxito; a través de su defensa y la difusión de informes de segunda mano, esta creencia se ha transmitido de generación en generación. Pero la verdad es que la ligadura del conducto pancreático es completamente innecesaria. Debido a que las enzimas digestivas secretadas por el páncreas están en un estado inactivo antes de ingresar al tracto digestivo, no descompondrán la insulina. Picar el páncreas a baja temperatura y extraerlo con alcohol puede eliminar el efecto de las enzimas digestivas (esto no es nuestra visión retrospectiva). , alguien lo señaló en su momento). Por tanto, resulta paradójico que el éxito de Banting se debiera a su desconocimiento de la investigación.
MacLeod es un escocés con completa formación en investigación en el Reino Unido, Alemania y Estados Unidos. En aquel momento era presidente de la Sociedad Estadounidense de Fisiología, especializada en la fisiología del metabolismo de los carbohidratos. MacLeod era un investigador competente, familiarizado con la literatura médica y más experto en integrar el conocimiento fisiológico existente. También fue un autor prolífico. Cuando Banting, que no tenía experiencia en investigación, acudió a él en busca de ayuda con una idea inmadura, su reacción intuitiva fue que muchas personas lo habían intentado y habían fracasado antes. ¿Por qué Banting, una persona desconocida, tendría éxito? Tal vez pensó que la idea de Banting no se había hecho antes, así que podría intentarlo; tal vez pensó que, como después de todo, Banting era cirujano, no tendría problemas para operar perros; además, Macleod tenía que regresar; cada vacaciones de verano No es mala idea tener más de una persona trabajando en el laboratorio cuando estoy de vacaciones en Escocia. Así que aceptó darle una oportunidad a Banting y le pidió ayuda a Best; se hizo historia.
A mediados de mayo de 1921, Banting realizó una pancreatectomía a su primer perro; probablemente nunca antes había realizado una operación de este tipo, por lo que MacLeod estaba allí para ayudarlo. MacLeod no abandonó Toronto hasta mediados de junio y los rumores de que no participó en absoluto en el experimento son falsos. Debido a problemas técnicos, al calor y a las malas condiciones de las salas de animales, la tasa de mortalidad de los animales fue muy alta: 14 de 19 animales murieron (en aquel momento no había antibióticos disponibles).
Entre los cinco perros que sobrevivieron a la ligadura del conducto pancreático, sólo dos tenían atrofia del páncreas y el resto fue ineficaz debido a la ligadura débil; sin embargo, aun así realizaron la extracción y la inyección, y también observaron el resultado de la reducción del azúcar en la sangre;
Desde una perspectiva puramente de investigación, los resultados de Banting y Best fueron bastante crudos; también hubo muchos errores en sus dos primeros artículos publicados. Si no hubiera sido por los resultados experimentales de muchos indicadores fisiológicos que MacLeod había añadido y el bioquímico Collip invitó a unirse a la investigación y mejorar los métodos de extracción y purificación, los resultados preliminares de Banting y Best no habrían sido convincentes. Como dice el refrán: "El éxito tiene muchos padres, el fracaso es simplemente un huérfano". Respecto al descubridor de la insulina, desde el principio hubo una constante controversia, incluso muchos investigadores hasta entonces olvidados también contaron con su apoyo. A lo largo de su vida, Banting creyó que Macleod les había robado a él y a Best sus logros, y habló mal de él. En 1928, Macleod finalmente abandonó Toronto y regresó a su ciudad natal para enseñar en la Universidad de Aberdeen. Murió de una enfermedad siete años después, a la edad de sólo cincuenta y nueve años.
Como Banting fue el primer canadiense en ganar el Premio Nobel, recibió un trato inusualmente generoso por parte del gobierno canadiense. No sólo disfrutó de un puesto permanente como profesor de investigación en la Universidad de Toronto, sino que también. Tenía un profesor que llevaba su nombre y un instituto de investigación con un nombre especial. En la investigación científica, los logros de Banting fueron limitados, pero su personalidad y su vida fueron dramáticas. Durante la Segunda Guerra Mundial, Banting se desempeñó como presidente de investigación médica en tiempos de guerra y tenía su base en el Reino Unido. En 1941, cuando sólo tenía cincuenta años, murió en un accidente aéreo cuando regresaba a Inglaterra. El autor de "El descubrimiento de la insulina" escribió otro libro, "Banting: una biografía" (1984), que tiene más información sobre la vida de Banting.
Aunque los otros dos codescubridores de la insulina, Best y Collip, no recibieron el reconocimiento del Premio Nobel, su desarrollo posterior fue aún más destacado y además disfrutaron de una vida tranquila. Parece que el dicho "El Premio Nobel es la tumba de los investigadores" no carece de verdad.
Según los registros generales, se dice que Best, quien ayudó a Banting a realizar experimentos, era un estudiante de medicina, lo cual no es correcto. En ese momento, Best acababa de obtener una licenciatura en el Departamento de Fisiología de la Universidad de Toronto y fue admitido en la escuela de posgrado. Después de obtener su maestría en 1922, ingresó a la escuela de medicina y se graduó con el primer lugar en 1925.
Con el título de "codescubridor de la insulina", Best aceptó en 1936 el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de manos del célebre fisiólogo británico Henry Dale (1975-1968), y acudió al laboratorio de Dell. recibir una formación completa en investigación y obtener un doctorado. Después de que MacLeod dejara la Universidad de Toronto en 1928, Best lo sucedió naturalmente y se convirtió en el fisiólogo más joven y prometedor de la época. Best estuvo a la altura de las expectativas y realizó importantes contribuciones al desarrollo de la insulina y los anticoagulantes. El libro de texto de fisiología que editó, “Best and Taylor’s Physiological Basis of Medical Practice”, todavía se publica en nuevas ediciones (13ª ed. 1999, diferentes editores), por lo que una nueva generación de fisiólogos todavía lo conoce.
En cuanto a Collip, que finalmente se incorporó al trabajo, era profesor en el Departamento de Química de la Universidad de Alberta en Canadá y estaba de un año sabático en la Universidad de Toronto. Tenía un gran interés en el incipiente campo de la endocrinología y siguió de cerca el trabajo de Banting y Best sobre la extracción pancreática. Cuando Banting encontró un obstáculo en la purificación de la insulina, invitó a Collip a ayudar. Aunque más tarde Collip dijo cortésmente que simplemente estaba haciendo lo que haría cualquier bioquímico, su trabajo puede ser entendido por cualquiera que comprenda la complejidad de la química de las proteínas y la escasez de métodos disponibles hace ochenta años. Posteriormente, Collip hizo importantes contribuciones al aislamiento de muchas hormonas endocrinas. También se desempeñó con distinción como presidente del departamento de bioquímica de la Universidad McGill y decano de la facultad de medicina de la Universidad de Western Ontario.
Aunque el descubrimiento de la insulina ha salvado la vida de millones de pacientes diabéticos, solo trata los síntomas, no la causa raíz. Los pacientes que carecen de insulina tienen que depender de las inyecciones de insulina durante toda su vida y prestar atención a ellas. Controlar el azúcar en sangre en todo momento. Evitar complicaciones.
Lo que es aún más problemático es que hay más de un tipo de diabetes. Hay más diabéticos de tipo adulto (tipo 2) que no carecen de insulina en su cuerpo, sino que tienen sobrepeso, están inactivos y comen en exceso. Los tejidos del cuerpo responden a la insulina. La reacción se reduce y el exceso de energía no se puede utilizar eficazmente. Especialmente los chinos de mediana edad y mayores de hoy, la mayoría de ellos eran bastante delgados cuando eran jóvenes y tienen un número limitado de células grasas en el cuerpo (el número no aumenta después de la edad adulta y en los últimos años también han comido); bueno, haciendo que cada célula grasa esté completamente cargada y no pueda absorber más alimentos. Si consumes demasiada energía, serás propenso a sufrir síntomas de diabetes. Para este mayor número de pacientes, los suplementos de insulina no sirven de nada. El ejercicio, la pérdida de peso y prestar atención a la dieta son las mejores soluciones.
Aunque han pasado 80 años desde el descubrimiento de la insulina, la insulina es una de las hormonas más difíciles de entender. Sus diversas funciones y complejos mecanismos aún no se han comprendido del todo. La insulina aislada por Banting y otros era sólo un producto crudo, y la purificación real y la determinación estructural no se completaron hasta 1955 por Frederick Sanger (1918-) en el Reino Unido. Sanger recibió el 19º Premio Nobel de Química en 1958;
Otra ganadora indirecta por sus investigaciones sobre la insulina es Rosalyn Yalow (1921- ), ganadora del Premio de Medicina Fisiológica en 1977. Yalou y su colega Solomon Berson (1918-1972) descubrieron que la sangre de pacientes diabéticos que se habían estado inyectando insulina durante mucho tiempo contenía cierta globulina que podía unirse a la insulina. Después del análisis, se descubrió que la globulina era un anticuerpo contra la insulina. insulina. Dado que el cuerpo humano tiene su propia insulina, es inconcebible desarrollar anticuerpos contra la insulina. Por lo tanto, el primer artículo que informaba sobre este descubrimiento (en 1955) fue rechazado por el Journal of Clinical Investigation. Yalou guardó la carta de rechazo de ese año. Veintidós años después, cuando ganó el premio, la sacó y la publicó en la revista Science. La historia de Yalou tiene dos lecciones: primero, si quieres ganar el Premio Nobel, debes vivir más; de lo contrario, te lo perderás si eres como Berson; segundo, no ofendas a las mujeres.
El problema mencionado radica en que la insulina que se inyectaba a los pacientes en aquella época procedía del páncreas de animales de matadero. Aunque la insulina animal también funciona en el cuerpo humano, todavía existen algunas diferencias en su composición de aminoácidos. Las células inmunes producen anticuerpos especiales en respuesta a estas diferencias. La insulina humana producida actualmente mediante ingeniería genética ya no tiene este problema. Yalou y Berson utilizaron la reacción específica de este antígeno-anticuerpo y agregaron elementos radiactivos como trazadores para desarrollar un "radioinmunoensayo" que puede medir trazas de hormonas y cualquier sustancia que pueda producir anticuerpos en la sangre, revolucionó la endocrinología.
Por lo tanto, la oscuridad y la volatilidad de la historia a menudo están más allá de la imaginación de las personas, como se puede ver en la historia de la insulina.