Наукас

На 15 април се навършиха 90 години от пускането на пазара на първия инсулин. Освен това тази 2013 г. също отбелязва 60 години от комерсиализацията на първата "бавен инсулин”, Което позволи да се подобри качеството на живот на диабетиците. Историята на инсулина обаче предоставя много повече от тези два основни етапа.

историята
Конфигурация на хексамерен инсулин (Wikipedia commons). Бавните инсулини стабилизират тази конформация.

Диабетът е метаболитно заболяване, което е сред водещите причини за смърт в развитите страни. При здрави индивиди инсулинът е хормон, който се синтезира в панкреаса, чиято функция е да активира усвояването на глюкоза и аминокиселини след хранене. Въпреки това, при индивиди с диабет тази функция се променя или поради това, че синтезът на инсулин е дефектен (тип I или младежки) или защото реакцията на клетките към инсулина е недостатъчна (тип II или възрастни). Хората с диабет се характеризират с поддържане на висока концентрация на глюкоза в кръвта, което може да има ужасни последици, ако не се лекува, като слепота, гангрена или в крайна сметка смърт. Диабетът е известен от около 2000 години.

В Decameron of Bocaccio е описано първото използване на биосензор за диагностициране на това заболяване, по-специално в една от историите, лекар смуче урината на красива млада жена. Наличието на глюкоза в урината и следователно сладкият вкус е индикация за заболяването. До 1923 г. единственото лечение за диабетици беше контролирането на диетата, така че върховете на глюкозата в кръвта да са възможно най-гладки, докато през 1921 г. канадците F.G. Бантинг и C.H. Най-добре успя да изолира инсулин от животински панкреас. Клиничните изпитвания са проведени през 1922 г. и на следващата година Eli Lilly пуска първия търговски инсулин под името “Iletin”.

Бантинг и най-добро. Ние отбелязваме 90 години от изстрелването на изолирания от тях инсулин (Wikipedia commons).

В Европа германската фабрика за багрила Hoechst е първата, която го произвежда само година по-късно под ръководството на Оскар Минковски, който през 1889 г. е открил връзката между панкреаса и диабета. Животинският инсулин обаче представлява няколко проблема. Като начало, високата му цена. За да задоволи годишните си нужди, диабетикът се нуждае от панкреаса от приблизително 50 прасета.

При пиково производство Hoechts преработва 11 тона свински панкреас от над 100 000 животни дневно, така че лечението е достъпно само за няколко. Германската компания е отговорна за изолирането на кристализиралия хормон и през 1953 г. за бавно действащия инсулин.

Трябва да се има предвид, че инсулинът е пептиден хормон със сложна структура, който беше определен от Фред Сангър. Тази структура се състои от 51 аминокиселини, разпределени в две вериги, свързани заедно чрез две дисулфидни връзки между аминокиселините цистеин. Свинският инсулин се различава с една аминокиселина от човешкия и говежди инсулин с три. Тази малка разлика е достатъчна за някои пациенти да развият алергия и да се откажат от лечението. За да реши този проблем, през 1980 г. Hoechst, прилагайки химичен процес, наречен транспептидизация, успява да замести различната аминокиселина в свинския инсулин (аланин) с аминокиселината на човешката последователност (треонин). И все пак инсулинът все още беше много скъп.

През 1973 г. Коен и Бойер са създали първата трансгенна бактерия, която е способна да експресира чужд ген. Всичко изглеждаше, че тази техника може да се използва за производството на протеини или пептиди от медицински интерес. Това изискваше идентифициране на гена, кодиращ инсулина в човешкия геном, нещо, което У. Гилбърт и Лидия Вила-Комаров постигнаха през 1977 г. Проблемът все пак трябваше да бъде решен. Инсулинът се произвежда от единична верига, която се прерязва на различни места, за да се превърне в две вериги, свързани с дисулфидни връзки. Бактериите или дрождите са способни да синтезират предшественика, но не и да го преработят, така че резултатът е очевидно безполезен.

Инсулин, 90 години спасяване на животи - изображение Agencia SINC

За щастие не винаги трябва да правите неща като природата. Избраното решение беше да се синтезират двете вериги поотделно и да се присъединят към тях чрез химически методи. Първите, които направиха това през 1977 г., бяха Ригс, Итаура и Бойер. Първото клинично изпитване е проведено на 17 доброволци през юли 1980 г. в болницата на Гай в Лондон, а комерсиализацията е извършена от Ели Лили в консорциум със самия Бойер и Genetech през 1982 г. под търговското наименование Хумулин. Предимството на генното инженерство е, че ние не просто копираме, а можем да го подобрим. В зависимост от нуждите на пациента е важно ефектът на инсулина да бъде незабавен (по време на хипергликемичен шок, например) или постоянен във времето. Знаем, че инсулинът се съхранява, образувайки хексамер (3 молекули инсулин, шест вериги) и че при тези условия той е неактивен. Активен е само като мономер (единична молекула инсулин, две вериги).

През 1996 г. е произведен Humalog, версия на инсулин, която чрез промяна на позицията на две аминокиселини увеличава скоростта на ефекта. От друга страна, чрез удължаване на една от веригите с две аминокиселини и заместване на глицин с аргинин, се произвежда гларжин, предлаган на пазара под марката Lantus. Тази версия имаше особеността да стабилизира хексамерната форма, така че тя беше слабо разтворима, което накара нейният ефект да продължи през целия ден, а не веднага.

Понастоящем целият инсулин, който се предлага на пазара, се синтезира чрез техники за генно инженерство, което позволява той вече да не е лечение за малцина, а в обсега на повечето хора, още един пример за това как инвестицията в технологии, в този случай, генното инженерство винаги постига напредък, който се възвръща в полза на всички.