导读:100年前,发现胰岛素的两位加拿大科学家Banting和Macleod获得1923年诺贝尔生理学或医学奖。这只是胰岛素治疗糖尿病、拯救数千万病人和家庭神奇之旅的开始,之后英国、美国、丹麦、中国的科学家都加入了研制和优化人胰岛素药物的工作中去,多家国际制药公司也由此声名鹊起,多个诺贝尔奖得主也因胰岛素的研究而诞生。如今,胰岛素药物的优化还在继续,胰岛素的传奇也在继续。
毫无疑问,胰岛素的发现和使用,是医药科学史上最重大的成就之一。自从在第一个糖尿病患者身上以一个“神药”般的方式使用以后,在过去的100年里,它帮助拯救了数以千万人的生命和家庭。与此同时,作为一个代表性的药物蛋白质,它也成为了生物学、化学和生物医药近代发展史上的一盏明灯,不断指引着研究人员实现在科学研究和应用上的探索和突破。
糖尿病对所有人来说,都不是一个陌生的疾病。它作为一种难以治愈的代谢性疾病,一直影响着人类。糖尿病患者的血糖大大高于标准值,而血糖的升高导致渗透压增加,常常会导致患者出现多饮、多食、多尿和体重减轻等症状。如果不进行有效的干预,长期的糖尿病会引起很多并发症,包括心血管疾病、肾脏损伤或衰竭、视网膜病变、足部严重的皮肤感染、溃疡以及骨骼和牙齿等问题。
糖尿病主要有两种类型:1型(胰岛素依赖型)和2型(非胰岛素依赖型)。1型主要是由于自身胰岛β细胞遭到破坏引起的,2型则主要是由胰岛素分泌受损和胰岛素抵抗引起。现今关于糖尿病最早的记录,可能就是公元前1550年左右埃及的埃伯斯莎草纸(Ebers Papyrus)上的记录。此后,在印度、中国和希腊这些文明古国的典籍中也有记载。
糖尿病治疗史上的转折点发生在上世纪初,曙光出现则是在1889年。
那一年,两位德国研究人员Oskar Minkowski和Joseph von Mering发现,狗在切除胰腺后会出现人糖尿病的症状。此后,美国医生Eugene Opie指出,糖尿病可能是由胰腺中胰岛的病变导致的。看到这些信息后,加拿大医生Frederick Banting在笔记本上写下了一个推断:结扎狗的胰腺导管,让狗活到腺体退化至仅留下胰岛,分离胰岛细胞的分泌物,可用于缓解糖尿病。
这个推断,在很短的时间内,就让曙光变成了灿烂的阳光,照亮了当时糖尿病患者阴暗的世界。
从概念的成功到临床应用的成功,他们还需要跨越几个障碍,包括找到大量提取物的可靠来源、对提取物进行纯化、以及合理地安排人体临床试验等。Banting虽然冲劲十足,但这些难题却不是他这个经验有限的科研新人能在短时间内凭自己的能力全部解决的。他和Best从屠宰场的牛胰腺里用高浓度的乙醇提取出了较大量的活性成分物质。这种被Macleod教授重新命名为胰岛素(insulin)的物质其来源问题基本获得了解决。
胰岛素序列和结构的确定,为科学家更好地理解胰岛素的结构-功能关系以及通过改变胰岛素的结构发现更好的胰岛素类药物,奠定了坚实的基础。在寻找更好的胰岛素药物的道路上,首当其冲的就是开发人胰岛素。猪和牛的胰岛素作为糖尿病的治疗药物,从1922年一直使用到上世纪80年代。在治病的同时,这些胰岛素产品也产生了很多不良反应,包括脂肪营养不良、脂肪萎缩、胰岛素过敏和胰岛素抵抗等。
胰岛素在中国的名气可能要比在其它国家大很多,毕竟结晶牛胰岛素的人工全合成作为建国以来重大科技成就的生物技术代表之一,光荣地出现在了历史课本上。人工全合成牛胰岛素这个项目是在竞放“科学卫星”的1958年由中国科学院生物化学研究所(生化所)提出的。开始设定的完成时间需要20年左右,后来在高涨的研究热情激励下改为了5年左右。
作者简介:刘文强于2015年从中国海洋大学获得学士学位,2021年从中国医学科学院北京协和医学院药物研究所获得博士学位后加入谭忠平课题组担任助理研究员,从事蛋白质糖基化的化学合成和生物学研究工作。
谭忠平于2000年取得北京大学学士/硕士学位,2005年获得美国哥伦比亚大学博士学位,2011年在美国纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心完成博士后研究后,开始在美国科罗拉多大学担任助理教授,2018年,加入中国医学科学院北京协和医学院药物研究所。