История создания инсулина !! !!

https://do4a.com/data/MetaMirrorCache/f34ccfb968263ea1abfe13e09893c122.png


Инсулин был открыт в 1921-м году, его молекула стала одной из наиболее изученных в истории науки.


Диабет был известен в качестве самостоятельного заболевания ещё 3500 лет назад, но его причина была тайной вплоть до начала прошлого века. В первой половине 1920-х, исследователи были твёрдо убеждены в том, что диабет является следствием расстройства пищеварительной системы, связанной с поджелудочной железой (маленький орган расположенный под печенью).


В то время единственным способом контролировать диабет было соблюдение низкоуглеводной диеты и отказ от сахара. И хотя смерть не заставляла себя долго ждать (после постановки диагноза), диета позволяла прожить больным ещё один дополнительный год.


Единственное что было не верным, или просто неизвестным, это то, каким образом метаболизируется сахар. Эта тайна оставалась загадкой вплоть до 1921 года, когда канадским исследователям всё же удалось выделить инсулин. Было доказано, что причиной диабета является недостаточность инсулина.


Как и в случае с другими крупными научными открытиями, ещё до изоляции инсулина, дорога канадским учёным была протоптана некоторыми их коллегами. В 1889-м году два европейских исследователя, Минковски и вон Меринг, установили, что при удалении у собак поджелудочной железы, развивались все симптомы диабета, после чего следовала скорая смерть. Минковски и вон Меринг предположили, что именно поджелудочная железа ответственна за метаболизм сахара.


Позже экспериментаторы сузили круг поисков до островков Лангерганса, специализированных клеток поджелудочной железы. В 1910-м году Шарпей-Шафер из Эдинбурга предположил, что у людей больных диабетом поджелудочная железа не вырабатывает какой-то химический элемент. Он предложил назвать его «инсулин». Позже успешные канадские исследователи взяли его название на собственное вооружение.


Тем временем, американский учёный Скотт был близок к успеху, выделяя инсулин с помощью алкоголя. Паулеско, румын, создал экстракт из поджелудочной железы, который понижал уровень сахара в экспериментах над собаками. Некоторые называют именно Паулеско отцом инсулина.


Самый большой прорыв случился в 1921-м, когда Фредерик Бантинг и Чарли Бест одним летом провели серию экспериментов, в лаборатории Маклеода, Университет Торонто. Подобно Минковски и вон Мерингу, она доказали, что удаление поджелудочной железы у собак вызывает развитие диабета.


https://do4a.com/data/MetaMirrorCache/2d0d240053f459c4771dfd0d07e6cf09.jpg


После чего они пошли ещё дальше и выделили жидкость из островков Лангерганса. Они вводили данную жидкость собакам страдавшим сахарным диабетом, и те, в свою очередь, быстро шли на поправку (правда до тех пор, пока им вводили экстракт). С помощью коллеги биохимика Коллипа, им удалось извлечь достаточно очищенный инсулин из поджелудочных желез крупного рогатого скота, которых забивали на бойнях.


В январе 1922-го года, подросток из Торонто страдающий диабетом, по имени Леонард Томпсон, стал первым в мире человеком, который получил инъекцию инсулина. Его состояние резко улучшилось, и весть о чудодейственном инсулине распространилась по всему миру, словно лесной пожар. За свою работу, Бантинг и Маклеод получили нобелевскую премию по медицине уже на следующий год, в 1923-м. Бантинг разделил часть своих призовых денег с Бестом, а Маклеод с Коллипом.


Университет Торонто немедленно дал лицензию фармацевтическим компаниям на производство инсулина, при этом освободив их от лицензионных платежей. В начале 1923-го, всего лишь спустя год после первой инъекции человеку, инсулин стал доступен по всему миру, сохранив тем самым бесчисленное количество жизней.


Инсулин был одним из первых белков, склонных к кристализации в чистом виде. В 1926-м года, благодаря кристаллической форме инсулина, исследователям удалось изучить его структуру, благодаря технике известной как рентгеновские лучи, позволявшие исследовать его в трёх измерениях. Знание формы молекулы помогает понять, как она работает внутри тела. Учёные старались осознать, каким образом инсулин взаимодействует с организмом, и какие ещё молекулы могут быть вовлечены в процесс.


В 1955-м инсулин стал первой белковой структурой поддавшейся полному секвенированию (определение аминокислотной или нуклеотидной последовательности). За эту работу Фредерик Сангер так же получил Нобелевскую премию, в 1959-м году. Благодаря работам Сангера все мы знаем, что любой человеческий белок состоит из 20 различных аминокислот, причём комбинации могут быть самыми различными. Аминокислоты соединяются между собой в цепи, называемыми пептидами, словно буквы объединённые в одно длинное слово.


Многие белки состоят более чем из одной цепи, соединённые воедино в специфической манере. Человеческий инсулин имеет два пептида. А цепь (аминокислотная), состоящая из 21-й аминокислоты, и B цепь (базовая), состоящая из 30 аминокислот. Обе цепи соединены между собой дисульфидной связью. Цепь так же имеет третий внутренний дисульфидный мостик. Дисульфидные мостики удерживают молекулы вместе. Без них белок, вероятнее всего, не был бы активным внутри организма.


Поскольку секвенирование уже было произведено, в теории стало возможно воссоздать структуру инсулина синтетически. По факту, инсулин был первой белковой структурой синтезированной в лаборатории, в 1963-м. Но исследователям не удавалось создавать его в больших количествах. В течении ещё 60 лет, после изоляции инсулина Бантингом, диабетики использовали очищенный инсулин животной природы, преимущественно крупного рогатого скота и свиной. Животный инсулин хорошо работал на большинстве людей, но он не был идентичным человеческому, что порой приводило к, например, угревой сыпи на коже. В 1978-м инсулин стал первым человеческим белком произведённым благодаря боитехнологиям. Команда исследователей из Института национальной медицины, при поддержки компании Генентех синтезировали в условиях лаборатории человеческий инсулин. Впервые это удалось сделать в достаточно больших количествах.


https://do4a.com/data/MetaMirrorCache/2bf9103cea9db5a04b80c5e1665f959b.jpg


Команда внедрила ген человеческого инсулина в ДНК бактерии, и использовала её как миниатюрную фабрику по производству А и В цепей белка. Вторым шагом был процесс химического объединения. В результате был получен человеческий инсулин, без каких-либо негативных эффектов на манер животного. Хумулин (коммерческое название), произвёл революцию в лечении больных диабетом и стал широко доступен уже в 1980-х. Сегодня, практически все диабетики используют преимущественно рекомбинантный человеческий инсулин, отказываясь от животных аналогов.


Первые исследователи не знали насколько им повезло. Оказывается, что последовательность аминокислот инсулина практически одинаковая у разных видов животных, именно поэтому инсулин коров и свиней работал и на человеке в том числе. Базовая структура инсулина – две пептидных цепи и три дисульфидных мостика – сохраняется почти во всех 100 различных видов инсулина, исследованных до сих пор.


Если присмотреться более детально, последовательность аминокислот свиного и человеческого инсулинов практически идентична, но не совсем – разница заключается в одной аминокислоте. Коровий же отличается уже на 3 аминокислоты. Различия хотя и были, но на эффективность это не сказывалось, и именно благодаря этому люди могли успешно им пользоваться; хотя в то время о таких тонкостях они даже не догадывались.


В 1996-м Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA США) одобрило модифицированный инсулин, названный Хумалогом, который становился активным практически сразу после инъекции.


Какое будущее у инсулина? Ученые и сами не знают точно, но одно можно сказать наверняка: помимо своей непереоценимой ценности среди больных сахарным диабетом, инсулин так же являлся краеугольным камнем науки на протяжении целых 60-ти лет!



Автор статьи - Deepinder Brar.