Prije 100 godina otkriven inzulin
Pripremio: doc. dr Tarik Čatić, mr ph.
Novo Nordisk Pharma
Do prije sto godina dijabetes je predstavljao smrtonosnu bolest. Postavljanje dijagnoze dijabetesa značilo je smrtnu kaznu.
Teški oblici dijabetesa liječeni su strogim dijetama kako bi se priječio unos šećera u organizam, a preopručene dijete najčešće su značile izgladnjivanje, koje je dovodilo ili do smrtnog ishoda, ili su pacijenti umirali usljed komplikacija dijabetesa(1). Djeca koja su umirala od dijabetičke ketoacidoze (DKA) držana su u velikim odjelima, često s 50 ili više pacijenata na odjelu, uglavnom u komi. Ožalošćeni članovi porodice često su bili prisutni, čekajući (do tada neizbježnu) smrt.
Najraniji opis dijabetesa pojavljuje se u Eberskom papirusu - zbirka medicinskih tekstova u Egiptu oko 552. p.n.e. Aretej iz Kapadokije, grčki ljekar (129-199. godine) predstavio je pojam ‘’dijabetes’’ od grčke riječi ‘’siphon’’ (sifon), pošto je primijetio da dijabetes uzrokuje stalni protok urina, odnosno učestalo mokrenje(2).
Godine 1921. dolazi do okrića koje je promijenilo svijet. Kanadski ortoped Frederick Banting zajedno sa studentom medicine Charles-om Best-om, sa Univerziteta u Torontu iz Kanade, uspjeli su izolovati inzulin - izlučevine iz ćelija otočića pankreasa.
Ovo otkriće predstavljalo je prekretnicu u medicini, odnosno terapiji dijabetesa.
Do 1920. godine naučnici su već odredili nakupine ćelija u gušterači (pankreasu), nazvane otočići, koje proizvode inzulin i utvrdili da su te ćelije uništene kod dijabetesa tip 1.
Banting je primijetio da je mogući razlog što drugi naučnici nisu uspjeli pronaći inzulin njegova razgradnja od probavnih enzima prije nego što ga je iko mogao izolovati, odnosno ekstrahovati(3).
Banting i Best započeli su svoje eksperimente u maju 1921. godine koristeći pse. Psi su pozitivno reagovali, odnosno zabilježeno je sniženje nivoa šećera kod pasa kod kojih je ekstrakt primijenjen. Svoj ekstrakt su nazvali izletin(1).
Problem sa kojim su se suočavali bila je smrtnost pasa kod kojih je primijenjen uglavnom zbog razvoja infekcije s obzirom na to da dobijeni ekstrakt nije imao zadovoljavajući stepen čistoće.
Zahvaljujući biohemičaru James-u B. Collip-u, koji se pridružio grupi u decembru 1921. godine, izletin je pročišćen te je omogućena njegova primjena na ljudima.
Prvi pacijent kod kojeg je primijenjen inzulin bio je Leonard Thompson, 14-godišnji dječak sa dijabetesom, koji je umirao u Općoj bolnici u Torontu. Kada je primljen u bolnicu težio je samo 27 kilograma i bio je na režimu prehrane koji je podrazumijevao unos samo 450 kalorija dnevno(4).
Injekciju je primio 11. januara 1922. godine, međutim, ekstrakt je bio toliko nečist da je Thompson pretrpio ozbiljnu alergijsku reakciju, a dalje injekcije su otkazane, iako je prva injekcija smanjila nivo glukoze (šećera) u krvi za 25%, nije uspjela očistiti mokraću od glukoze.
Sljedećih 12 dana James Collip danonoćno je radio na poboljšanju ekstrakta gušterače vola, a druga doza ubrizgana je 23. januara. Ovo je bilo potpuno uspješno, ne samo što nije imalo očiglednih nuspojava, već je u potpunosti eliminiralo glikozurijski (izlučivanje glukoze putem urina) znak dijabetesa, odnosno pojavu glukoze u urinu.
Kao priznanje svom spasonosnom otkriću, Banting i Macleod su zajedno dobili 1923. Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu.
Univerzitet u Torontu odmah je farmaceutskim kompanijama dao dozvolu za proizvodnju inzulina bez finansijske naknade.
Nedugo nakon otkrića inzulina nastala je i danska kompanija Novo Nordisk, koja je cijeli svoj vijek posvetila usavršavanju inzulina i najznačajnijim inovacijama u toj oblasti.
Priča o Nordisk Insulinlaboratorium započela je 1922. godine, kada su August i Marie Krogh stigli u Sjedinjene Američke Države.
August Krogh je bio profesor na Univerzitetu u Kopenhagenu. Par su pozvali istraživači sa Univerziteta Yale, kako bi August Krogh održao predavanje o njegovom medicinskom istraživanju.
Tokom turneje po SAD, par je svakodnevno slušao izvještaje o ljudima koji su dijabetes liječili inzulinom - hormonom koji su 1921. godine otkrila dva kanadska istraživača Banting i Best.
Za liječenje je bila posebno zainteresirana Marie Krogh. I sama liječnica, 1914. godine postala je i četvrta žena u Danskoj koja je doktorirala medicinu. Bila je istraživač s vlastitom medicinskom praksom i imala je nekoliko pacijenata sa dijabetesom tipa 1. Sama Marie Krogh imala je dijabetes tipa 2.
Tokom njihovog boravka u SAD August Krogh je pisao profesoru Macleodu, šefu Instituta u Torontu, gdje je proizveden prvi ekstrakt inzulina. U međuvremenu, Marie Krogh pisala je svom kolegi u Kopenhagenu dr. Hansu Christianu Hagedornu koji je zajedno s apotekarom Normanom Jensenom razvio vrlo preciznu metodu mjerenja šećera u krvi.
Oba pisma su dobro primljena, a nakon sastanka u Torontu par se vratio u Kopenhagen u decembru 1922. godine s dozvolom za proizvodnju i prodaju životno značajnog inzulina u Skandinaviji.
Dan nakon povratka u Kopenhagen, Krogh i Hagedorn zaključili su da su potrebna neka intenzivna istraživanja. Prije nego što su mogli početi, morali su riješiti problem finansiranja jer - istraživanje košta.
Krogh i Hagedorn tražili su pomoć od danskog farmaceuta Augusta Kongsteta, koji je bio vlasnik farmaceutske kompanije Løvens kemiske Fabrik (Leo Pharmaceutical Products). Kongsted je ponudio da plati istraživanje i pomogne pokretanje proizvodnje, pod uvjetom da su Krogh i Hagedorn svoj prvi inzulin proizvod nazvali „Leo“ - latinska riječ za lava.
Prvi eksperimenti odvijali su se u Hagedornovoj kući i na Kroghovom institutu, laboratoriji za zoofiziologiju, a nedugo zatim - 21. decembra 1922. - njih dvojica uspjeli su izolovati malu količinu inzulina iz goveđe gušterače. Krogh i Hagedorn su bili oduševljeni.
U martu 1923. godine, prvi pacijenti su liječeni inzulinom koji su proizveli Krogh i Hagedorn.
U proljeće 1923. Krogh i Hagedorn preselili su se u nove i veće prostorije. Hagedorn je prestao da se bavi medicinom da bi postao šef laboratorije, koja je dobila ime Nordisk Insulinlaboratorium. Istodobno su započeli prodaju i promociju inzulina Leo, koji je bio prvi skandinavski inzulinski proizvod.
Stoga je kompanija Nordisk Insulinlaboratorium postala stvarnost. Danas se 1923. godina smatra godinom u kojoj je Novo Nordisk osnovan.
U februaru 1924. Nordisk je postao nezavisna institucija pod upravom Krogha, Hagedorna i Kongšteta. Njih trojica odlučili su da stečeni profit treba koristiti u naučne i humanitarne svrhe. Proizvodnja inzulina u Danskoj bila je u punom jeku.
Kada su Krogh i Hagedorn počeli proizvoditi inzulin u Nordisku 1923. godine, složili su se da je Harald Pedersen pravi čovjek za izgradnju mašina koje su im potrebne za proizvodnju inzulina. Harald Pedersen bio je neobično nadaren izumitelj koji je niz godina radio za Krogha kao upravitelj mehaničke radionice u Laboratoriji za zoofiziologiju. Haraldov brat, Thorvald Pedersen, bio je apotekar kojeg je Nordisk kasnije angažirao da analizira hemijske procese koji su uključeni u proizvodnju inzulina.
Uspjeli su 1924. godine proizvesti stabilan tečni inzulinski proizvod koji su nazvali Inzulin Novo. U isto vrijeme, Harald Pedersen dizajnirao je poseban špric - novo pen - koji je osigurao da pacijenti mogu samostalno i udobno pravilno ubrizgati dozirani inzulin.
Početkom 1930-ih istraživači inzulina prepoznali su da je učinak postojećih inzulinskih proizvoda prekratak što je bio ozbiljan nedostatak jer su pacijenti morali injektirati inzulin nekoliko puta dnevno. Stoga su Nordisk i Novo usmjerili pažnju na razvoj inzulina dužeg djelovanja.
Thorvald i Harald Pedersen 1935. godine plasirali su na tržište inzulin sa adrenalinom - supstancom za koju je dokazano da produžava učinak inzulina. Međutim, ubrzo je nestao s tržišta jer se ispostavilo da nema željeni efekat. Umjesto toga, pažnja je usmjerena na senzacionalno otkriće koje je došlo od Nordiska.
Godine 1936. Hagedorn i njegov kolega Norman Jensen otkrili su da se učinak inzulina može produžiti dodavanjem proteina zvanog protamin, razvijenog iz mljevene riječne pastrve. Otkriće je bilo pozdravljeno širom svijeta kao značajno.
Nordisk je uspio predstaviti potpuno novi dugotrajni (dugodjelujući) inzulinski proizvod. To je bilo od velike koristi za pacijente kojima je sada trebalo manje dnevnih injekcija.
Međutim, novi je proizvod imao nedostatak: pacijenti su morali dodati neutralizirajuću tečnost prije upotrebe. Tako da je to bila dobra vijest kasnije te godine kada su dva kanadska istraživača, D. A. Scott i A. M. Fisher, razvili dugodjelujući proizvod - cink-protamin-inzulin (ZPI) - koji je samo trebalo da se promućka prije injekcije.
Farmaceut Knud Hallas-Møller 1937. godine pridružio se kompaniji Novo. Imao je izvanredan talent za istraživanje i upravljanje, a tokom narednih decenija postao je centralna figura u firmi. Njegov prvi zadatak u kompaniji Novo bio je pronaći alternativu ZPI-u čiji profil djelovanja nije bio optimalan. Godine 1944. razvio je niz inzulinskih proizvoda brzog i usporenog djelovanja. Iako su se ovi proizvodi široko koristili u mnogim zemljama, ZPI je i dalje ostao popularan među pacijentima i nastavio je činiti značajan dio prodaje inzulina kompanije Novo.
Dva njegova istraživača, C Krayenbühl i Th Rosenberg 1946. godine uspjela su proizvesti kristalni protamin-inzulin.
Oblik kristalno je značio da sada nije moguće miješati protamininzulin sa brzodjelujućim inzulinom bez ikakvog gubitka ili promjene učinka bilo kod jednog proizvoda. Ovaj jedinstveni proizvod lansiran je na američko tržište 1950. godine pod nazivom NPH - skraćenica od Neutral Protamine Hagedorn. NPH je postigao veliki uspjeh i ubrzo je zauzeo velik dio potrošnje dugotrajnog inzulina u zapadnom svijetu.
Nakon što je Nordisk predstavio uspješan NPH inzulin, istraživački tim okupio se u Novom sa ciljem razvoja inzulinskog proizvoda koji bi bio jednako dobar kao NPH inzulin ili možda čak i bolji.
Godine 1953. Novo je mogla predstaviti Lente® proizvode, koji su nekoliko godina pokrivali gotovo trećinu svjetske potrošnje inzulina. Serija Lente® sastojala se od tri lijeka, svaki sa svojim stepenom produženog djelovanja, postignutog putem hemijskih kombinacija inzulina i cinka. To je omogućilo ljekarima da propišu režim doziranja koji odgovara potrebama pojedinca.
Istovremeno, produženo djelovanje postignuto je bez upotrebe sredstava koja nisu povezana sa inzulinom. Za pacijente je ovo imalo dodatnu korist od manje alergijskih reakcija.
Iako su proizvodi od inzulina postali mnogo čišći nego 1920-ih, još je bilo mnogo problema koje je trebalo riješiti. Američka istraživanja su 1960. pokazala da su svi ljudi sa dijabetesom stvorili antitijela protiv inzulina. To je značilo da je učinak inzulina bio donekle oslabljen i da će pacijentima trebati sve veće doze kako bi svoju bolest držali pod kontrolom. I dalje je bilo slučajeva da pacijenti postanu alergični na inzulin.
Godine 1973. istraživanje reakcija antitijela dovelo je do toga da je Novo uvela monokomponentni inzulin (MC inzulin).
Naziv se odnosi na neobičnu čistoću proizvoda, jer se sastojao uglavnom od samo jedne komponente: samog inzulina. Novo je uspjela da 1977. plasira na tržište čitav asortiman inzulinskih proizvoda MC standarda.
Nordisk je takođe razvila poboljšane metode pročišćavanja, a 1974. godine lansirala visokopročišćeni svinjski inzulin.
Nordisk je stvorila samo svinjski inzulin nakon 1967. godine, kada su američke studije otkrile da goveđi inzulin daje više reakcija na antitijela nego svinjski inzulin.
Nakon uvođenja visokopročišćenog inzulina 1970-ih, obje kompanije usmjerile su pogled na novi cilj: proizvodnju humanog inzulina - inzulina koji je bio potpuno sličan inzulinu koji proizvodi ljudsko tijelo.
Mnoge su poteškoće morale biti prevladane, ali 1982. godine Novo je uspjela u svojim naporima, postavši prva kompanija na svijetu koja je pretvorila svinjski inzulin u humani inzulin zamjenom jedne aminokiseline u molekuli svinjskog inzulina. Ovo je proizvelo inzulin sa istom molekularnom strukturom i svojstvima kao i inzulin koji proizvodi ljudsko tijelo. Nordisk je uzela rukavicu i samo dvije godine kasnije uspjela uvesti humani inzulin.
Testovi su pokazali da su pacijenti razvili još manje antitijela kada se liječe humanim inzulinom i da oni koji pate od alergijske reakcije na visokopročišćeni svinjski inzulin mogu imati koristi od novog humanog inzulina.
Industrijsku proizvodnju humanog inzulina Novo je započela 1987. godine na bazi genetski modifikovanih ćelija kvasca. To je značilo da Novo više nije ovisila o gušterači životinja i stoga je moglo proizvoditi gotovo neograničene količine inzulina. Nordisk je takođe razvila metodu za proizvodnju humanog inzulina genetskim inženjeringom, ali nije uspio pustiti proizvod na tržište prije spajanja 1989. godine.
Osamdesetih godina prošlog stoljeća liječnici su postali svjesni da se dugotrajne dijabetičke komplikacije, poput zatajenja bubrega i sljepoće, mogu odgoditi ili izbjeći boljom kontrolom šećera u krvi pacijenta. Stoga je Nordisk 1983. godine plasirao na tržište inzulinsku pumpu nazvanu Nordisk Infuser. Baš poput gušterače zdravih ljudi, ova pumpa neprestano ispušta male količine insulina u tijelo, dajući pacijentu gotovo normalan nivo šećera u krvi.
Novo je izabrala drugačije rješenje, predstavivši 1985. godine elegantni NovoPen® uređaj.
Olovka je osobama s dijabetesom davala jednostavno sredstvo za injektiranje sa tačno odgovarajućom dozom inzulina nekoliko puta dnevno. To je značilo bolju kontrolu nivoa šećera u krvi i smanjen rizik od razvoja neugodnih dugotrajnih dijabetičkih komplikacija. Pacijenti su bili oduševljeni prikladnim uređajem NovoPen®, koji se ubrzo prodavao po cijelom svijetu.
Nordisk je odlučila razviti i inzulinsku olovku, a 1986. godine predstavio je svoj uređaj Insuject® na tržištu. Tri godine kasnije, Novo je predstavila prvu svjetsku štrcaljku za jednokratnu upotrebu NovoLet®. Budući da je prethodno napunjen inzulinom, to je bio najjednostavniji način uzimanja injekcija inzulina - NovoLet® je uvijek bio pri ruci, jednostavan za rukovanje i pružao je visoku tačnost doziranja. Sa svojim visokopročišćenim proizvodima od inzulina, humani inzulin, elegantni uređaji za olovke i savladavanje novih tehnika genetskog inženjeringa, dvije danske kompanije sada su bile u snažnoj poziciji kako se povećavala međunarodna konkurencija. Međutim, ubrzo su morali priznati da udruživanjem svojih napora mogu postići još bolje rezultate.
Današnji inzulinski penovi su digitalizirani i omogućavaju povezivanje sa određenim aplikacijama koje osiguravaju praćenje terapije.
Devedesete godine uspostavljanja pune ponude proizvoda za njegu dijabetesa, uključujući humane i analogne inzuline, kako bi se udovoljilo individualnim potrebama osoba s dijabetesom i omogućila individualizirana njega.
Nova generacija inzulina sa „ultra“ poboljšanim profilima, poput ultra brzog i ultra dugotrajnog djelovanja, lansirana je 2010. godine smanjujući rizik od hipoglikemije i svakodnevno opterećenje i rutinu njege dijabetesa.
Uvođenje 2019. godine oralnog GLP-1 za pomoć u upravljanju razinama glukoze u krvi i pružanje ljudima sa dijabetesom tipa 2 druge mogućnosti liječenja za postizanje ciljeva liječenja, sa zaštitnim svojstvima za stanja kao što je KVB, 2020. godine uspjelo se ovu klasu lijekova farmaceutski prilagoditi za oralno uzimanje putem tableta.
Ove godine obilježavamo 100 godina od otkrića inzulina, ali postavljamo pitanje šta dalje? U kompaniji Novo Nordisk stava smo da u budućnosti noviramo i upravljamo promjenama kako bismo pobijedili dijabetes.
Reference:
Diabetes UK. https://www.diabetes.org.uk/about_us/news_landing_page/first-use-of-insulin-in-treatment-of-diabetes-88-years-ago-today (Pristupljeno: Mart 2021)
Celeste C. Quianzon, Issam Cheikh. History of insulin. Journal of Community Hospital Internal Medicine Perspectives 2012,2:18701- http://dx.doi.org/10.3402/jchimp.v2i2.18701
Medical News Today. https://www.medicalnewstoday.com/articles/323774 (Pristupljeno: Mart 2021),
The Discovery and Early Development of Insulin. https://insulin.library.utoronto.ca/islandora/object/insulin:S10001 (Pristupljeno: Mart 2021)
Pogledajte galeriju
.png)
.jpg)
