L’insulina è stata scoperta 100 anni fa, ma ci è voluto molto più di una scoperta scientifica per ottenere un trattamento per il diabete ai pazienti

Il diabete era una malattia mortale prima che l’insulina venisse scoperta il 27 luglio 1921. Un secolo fa, le persone a cui era stato diagnosticato questo disturbo metabolico di solito sopravvivevano solo pochi anni . I medici non avevano modo di trattare i livelli pericolosamente alti di zucchero nel sangue dei loro pazienti diabetici, che erano dovuti alla mancanza dell’ormone insulina. Oggi, però, quasi 1,6 milioni di americani vivono una vita normale con il diabete di tipo 1 grazie alla scoperta dell’insulina.

Questa scoperta medica è solitamente attribuita a una persona, Frederick Banting, che stava cercando una cura per il diabete. Ma ottenere un trattamento affidabile per il diabete dipendeva dalla ricerca di altri due scienziati, Oskar Minkowski e Søren Sørensen, che avevano svolto ricerche precedenti su argomenti apparentemente non correlati.

Sono un ingegnere biomedico , e tengo un corso sulla storia della cura del diabete. Con i miei studenti, sottolineo l’importanza della ricerca di base non correlata nello sviluppo dei trattamenti medici. La storia dell’insulina illustra il punto in cui le innovazioni mediche si basano su basi scientifiche di base e quindi richiedono ingegneri qualificati per ottenere un trattamento dal laboratorio e alle persone che ne hanno bisogno.

La ricerca di base ha indicato il pancreas

Il diabete era noto fin dall’antichità . I primi sintomi erano spesso una sete e una minzione prodigiose. In poche settimane il paziente avrebbe perso peso. Entro pochi mesi, il paziente sarebbe entrato in coma, quindi sarebbe morto. Per secoli, nessuno aveva idea di cosa avesse causato il diabete.

La gente, però, era a conoscenza del pancreas da secoli. L’ anatomista greco Herophilos lo descrisse per la prima volta intorno al 300 aC. Basandosi sulla sua posizione anatomica, le persone sospettavano che fosse coinvolto nel sistema digestivo. Ma nessuno sapeva se il pancreas fosse un organo essenziale, come lo stomaco, o estraneo, come l’appendice.

Nel 1889, Oskar Minkowski , patologo dell’Università di Strasburgo, in quella che allora era la Germania, era uno dei chirurghi più talentuosi del suo tempo. Come parte di uno studio, ha eseguito un’impresa chirurgica che si pensava fosse impossibile: mantenere in vita un animale dopo aver rimosso completamente il pancreas.

Il cane che ha operato è sopravvissuto all’intervento, ma con sorpresa di Minkowski, ha iniziato a mostrare tutti i sintomi del diabete. Minkowski aveva scoperto che la rimozione del pancreas causava il diabete. Oggi, questo è noto come un modello animale della malattia. Una volta stabilito un modello animale di una malattia, i ricercatori possono sperimentare diverse cure nell’animale nella speranza di trovare qualcosa che funzioni nelle persone.

Puoi macinare un pancreas e darlo da mangiare a un animale diabetico per curare o alleviare i sintomi del diabete? No, non ha funzionato. Il problema, inteso in termini odierni, è che il pancreas ha due funzioni: produrre enzimi per l’apparato digerente e produrre insulina. Mescolati insieme, gli enzimi digestivi hanno distrutto l’insulina.

Isolare l’insulina

Nel 1920, Fred Banting, un medico di una piccola città di London, Ontario, ebbe un’idea. Pensava di poter chiudere chirurgicamente i dotti tra il pancreas e l’apparato digerente in un animale. Attendi qualche settimana, mentre la parte del pancreas che produce quegli enzimi digestivi decade, quindi rimuovi completamente il pancreas. Questo pancreas in decomposizione, pensava, avrebbe contenuto l’insulina, ma non gli enzimi distruttivi.

Il 27 luglio 1921 concluse questo esperimento nel laboratorio di JJR Macleod all’Università di Toronto. Banting, lavorando con uno studente di Toronto di nome Charles Best, ha preparato un estratto dal pancreas atrofizzato di un cane. Poi ha iniettato l’estratto in un altro cane che aveva indotto il diabete, a causa della rimozione del suo pancreas. I sintomi del diabete dell’animale iniziarono a scomparire.

Sebbene l’esperimento di Banting abbia avuto successo, il suo metodo di purificazione dell’insulina non era pratico. JJR Macleod ha assegnato al biochimico James Collip il compito di elaborare un metodo pratico per purificare l’insulina da un pancreas.

Collip ha sviluppato un metodo basato sulla purificazione dell’alcol. Il concetto era semplice: schiacciava un pancreas di maiale fresco, facilmente reperibile in macelleria, e lo mescolava in una soluzione di alcol e acqua. Collip ha aumentato lentamente la percentuale di alcol nella soluzione. Scoprì che l’insulina sarebbe rimasta disciolta nella soluzione fino a quando non avesse raggiunto una concentrazione critica di alcol, quindi sarebbe caduta improvvisamente dalla soluzione, non più disciolta nel liquido. Raccogliendo quel solido precipitato sul fondo di una fiaschetta, ottenne una forma purificata di insulina.

L’estrazione di insulina da parte di Collip ha permesso a Banting e ad altri dell’ospedale dell’Università di Toronto di iniziare a curare i pazienti . Le prime iniezioni avvennero nel gennaio 1922. In poche settimane i risultati furono miracolosi. Queste iniezioni di insulina hanno aiutato decine di pazienti che stavano per morire a riprendere le normali attività. Diffusione di parole. La domanda di insulina è aumentata.

Intuizione da un birrificio

Ma il disastro ha colpito quando Collip non è riuscito a purificare grandi lotti di insulina. Era perplesso perché, seguendo la stessa ricetta che aveva usato prima, i suoi preparati mancavano di insulina. JJR Macleod ora si è rivolto a Eli Lilly and Company, un’azienda commerciale dell’Indiana che produceva capsule medicinali, per chiedere aiuto.

Alla Eli Lilly, il problema della purificazione è toccato a George Walden , un chimico di 27 anni. Walden pensò a una misura che il chimico danese Søren Sørensen aveva introdotto una dozzina di anni prima.

Sørensen era il direttore nei primi anni del 1900 del Laboratorio Carlsberg, istituito dalla società di birra per far progredire la scienza della birra. Ha introdotto il concetto di pH come un modo per quantificare l’acidità di una soluzione. Un pH più alto durante la fase di fermentazione porta a una birra dal sapore più amaro.

Quando Walden misurò il pH della soluzione del pancreas, scoprì che l’acidità era molto più importante per la solubilità dell’insulina rispetto alla concentrazione di alcol. Ha istituito una procedura di purificazione come quella di Collip, ma basata sul pH piuttosto che sulla concentrazione di alcol. L’incapacità di Collip di aumentare la purificazione dell’insulina era probabilmente dovuta al fatto che aveva trascurato di controllare attentamente il pH della soluzione.

Questa intuizione ha permesso la produzione di massa di insulina.

Vincere una malattia umana

Nel maggio 1924 il diabete non era più una malattia mortale. Il medico Joseph Collins, scrivendo sul New York Times, lo descrisse in questo modo: “Uno per uno gli implacabili nemici dell’uomo, le malattie che cercano la sua distruzione, sono vinte dalla scienza. Il diabete, uno dei più temuti, è l’ultimo a soccombere ”.

Oggi i nemici implacabili dell’uomo sono il cancro, il morbo di Alzheimer e la schizofrenia. Le cure per ciascuno saranno probabilmente costruite dai progressi fatti dalla ricerca di base.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l’ articolo originale .