انسولین

اختراع انسولین

US 1469994
فردریک بانتینگ

یکی از بیماری‌های مزمنی که بسیاری از مردم را در اقصی نقاط جهان درگیر خود نموده، دیابت است. دیابت، نوعی بیماری متابولیک است که با بالا رفتن سطح قند خون همراه بوده و به مرور زمان، آسیب‌های جدی به قلب، رگ‌های خونی، چشم‌ها، کلیه‌ها و اعصاب وارد می‌کند.

علت اصلی بیماری دیابت، کارکرد نامناسب هورمون انسولین در بدن است؛ هورمونی بسیار مهم که توسط لوزالمعده یا پانکراس ترشح شده و بسیاری از فرآیندهای بدن را تحت کنترل خود دارد. اگرچه انسولین بر سوخت‌وساز چربی و پروتئین هم اثرگذار است، اما وظیفه اصلی آن، تنظیم میزان مواد مغزی در حال گردش در رگ‌های خونی بوده و عملاً مسئولیت کنترل قند خون را بر عهده دارد. برای درک بهتر نحوه کارکرد انسولین، تصور نمایید که غذایی گوشتی و حاوی کربوهیدرات صرف می‌کنید. میزان قند خون در رگ‌های خونی شما افزایش یافته و سلول‌های پانکراس، این افزایش را تشخیص می‌دهند و به همین دلیل، اقدام به ترشح انسولین می‌کنند. انسولین در رگ‌های خونی حرکت کرده و قند خون از رگ‌های خونی به سلول‌هایی که به آن نیاز دارند، انتقال می‌یابد. این فرآیند، بسیار حیاتی است؛ چرا که تجمع قند در خون، می‌تواند لطمات جبران‌ناپذیری به بدن وارد نموده و حتی به مرگ فرد منجر شود.

در برخی از موارد، فرآیند تشریح شده با اختلالاتی مواجه می‌شود. به عبارت دیگر، سلول‌ها به انسولین ترشح شده، واکنش مناسبی نشان نداده و پانکراس اقدام به ترشح بیش از حد انسولین می‌کند. این مسئله، خود موجب افزایش بیش از پیش مقاومت سلول‌ها در برابر آن شده و در نهایت، میزان انسولین و قند خون بیمار افزایش می‌یابد. چنین روندی، کاهش تولید انسولین به دلیل آسیب به سلول‌های پانکراس را به همراه داشته و لذا سطح قند خون، از میزان مشخصی بیشتر می‌گردد که آن را دیابت نوع ۲ یا اصطلاحاً دیابت بزرگسالی می‌نامند. لازم به ذکر اس که در دیابت نوع ۱ که بیشتر کودکان و نوجوانان و افراد زیر ۳۰ سال به آن مبتلا می‌شوند، سلول‌های لوزالمعده، به خودی خود انسولین ترشح نکرده و یا انسولین بسیار کمی ترشح می‌کنند.

این بیماری، بسیار رایج بوده و بنا بر آمارها، بالغ بر ۹ درصد مردم جهان با آن دست و پنجه نرم می‌کنند. جالب اینجا است که طی سه دهه گذشته، شیوع بیماری دیابت به شدت افزایش یافته و این امر، تمامی کشورها، اعم از توسعه‌یافته و درحال‌توسعه، کم‌درآمد و پردرآمد را تحت تأثیر خود قرار داده است. به گزارش سازمان جهانی بهداشت (WHO)، بیش از ۴۲۲ میلیون نفر (به‌ویژه در کشورهای کم‌درآمد و یا دارای درآمد متوسط)، به دیابت مبتلا هستند و سالیانه حداقل ۱/۶ میلیون مرگ‌ومیر، مستقیماً ناشی از این بیماری است.

یکی از نوآوری‌های بزرگ پزشکی که آن را می‌توان هم‌ردیف کشف پنی‌سیلین و سایر اختراعات مهم دارویی دانست، تولید انسولین برای کمک به کنترل سطح قند خون بیماران دیابتی است. دارویی سرنوشت‌ساز که امکان ادامه زندگی بخشی عمده‌ای از بیماران و کاهش صدمات ناشی از افزایش سطح قند خون بدن آن‌ها را فراهم نموده است. اما مهم‌تر از تولید داروهای کنترل قند خون، کشف فرآیند ترشح انسولین در بدن است که حتی جایزه نوبل را برای کاشفان آن به همراه داشت.

بسیاری از اکتشافات علمی و اختراعات صورت گرفته، ناشی از یک اتفاق تصادفی است که از آن جمله، می‌توان به تولید ساخارین یا شیرین‌کننده مصنوعی، طراحی و ساخت دستگاه مایکرویو و حتی محصول دارویی بسیار مشهور پنی‌سیلین اشاره نمود. انسولین هم در زمره همین اختراعات و نوآوری‌ها است. در سال ۱۸۸۹ میلادی، دو تن از محققین دانشگاه استراسبورگ، به نام‌های اسکار مینکوفسکی (Oskar Minkowski) و ژوزف ون مرینگ (Josef von Mering)، با هدف بررسی تأثیر پانکراس بر هضم غذا، این عضو را از بدن یک سگ خارج کردند. پس از چند روز، اتفاق جالبی رخ داد. مگس‌ها روی محل ادرار سگ مذکور جمع شده بودند و همین اتفاق به ظاهر ساده، توجه محققین را به خود جلب نمود. آن‌ها ادرار سگ را آزمایش کردند و متوجه شدند که بیرون آوردن پانکراس، موجب افزایش قند خون سگ و ابتلای وی به دیابت شده است. البته آن‌ها فکر نمی‌کردند که پانکراس تا به این حد، در تنظیم قند خون اثرگذار باشد. اما سه دهه بعد، تلاش دانشمندان دانشگاه تورنتو، این امر را به وضوح نشان داد.

باید به این نکته بسیار مهم اشاره نمود که تاریخچه درک و فهم بیماری دیابت و تکامل دانسته‌های بشر پیرامون این بیماری، به سال‌های بسیار دورتر باز می‌گردد. به عنوان مثال، یونانیان باستان از روی مزه ادرار، این بیماری را تشخیص می‌دادند. میزان آگاهی از حالات ادرار و میزان تشنگی فرد که می‌تواند نشان‌دهنده افزایش سطح قند خون بدن باشد، طی قرن‌ها بهبود یافته و عملاً دانش بشری با یک پیشرفت مستمر و نامحسوس در این زمینه مواجه بوده است. در ادامه، فیزیولوژیست‌های قرن نوزدهم میلادی، دریافتند که لوزالمعده می‌تواند نقشی کلیدی در کنترل سطح قند خون داشته باشد که اوج آن، در کشف تقریباً تصادفی مینکوفسکی و ون مرینگ نمود یافت.

ادوارد شارپی شافر (Sir Edward Albert Sharpey-Schäfer)، یکی دیگر از افرادی است که به اثرات لوزالمعده بر کنترل قند خون اشاره نموده است. وی در این زمینه، ادعاهایی را در سال ۱۸۹۴ میلادی بیان نموده و در ادامه نیز در سال ۱۹۱۳ میلادی، بدون آن‌که موفق به جداسازی انسولین ترشح شده در لوزالمعده شود، از این کلمه برای اشاره به آن استفاده نمود.

در سال ۱۹۲۱ میلادی، یک جراح کانادایی به نام فردریک بانتینگ (Frederick G. Banting)، با کمک همکارانش، چارلز بست (Charles Best) و جان مک‌لئود (John MacLeod)، موفق به جداسازی ترشحات پانکراس و معرفی آن به‌عنوان یک درمان احتمالی برای بیماری دیابت شدند. نوآوری کلیدی بانتینگ و همکارانش در این بود که دریافتند، احتمالاً ناکامی سایر دانشمندان برای یافتن انسولین و جداسازی آن، به دلیل نابود شدن آنزیم‌های آن قبل از استخراج بوده است و به همین دلیل، روشی خلاقانه برای جداسازی آن‌ها بکار گرفتند. چالش بزرگ‌تر آن‌ها، یافتن روشی برای تولید انبوه انسولین بود و به همین دلیل، در آزمایشات بالینی خود، از گاو به جای سگ استفاده کردند. لازم به ذکر است که با تزریق انسولین تولید شده، قند خون یک سگ فاقد لوزالمعده، از ۰/۴۶ درصد، به ۰/۱۸ درصد کاهش یافت و عملاً راه برای یک کشف بزرگ و درمان یکی از بیماری‌های صعب‌العلاج فراهم گردید.

گفتنی است که گزارش‌های متعددی در ارتباط با تلاش محققین مختلف برای درمان دیابت و استخراج انسولین انتشار یافته و به تبع آن، نظرات مختلفی پیرامون این‌که اعتبار این کشف بزرگ باید به چه کسی اختصاص یابد، وجود دارد. علاوه بر این، اختلافاتی بین بانتینگ و مک‌لئود پدید آمده بود که به بحث‌ها بر سر مالکیت این کشف بزرگ، دامن می‌زد. در نهایت در سال ۱۹۲۳، بانتینگ (بابت ایده اولیه) و مک‌لئود (بابت راهنمایی‌های تخصصی)، نامزد دریافت جایزه نوبل شدند. البته بانتینگ از نامزدی مک‌لئود به شدت خشمگین شد و حتی تقریباً دریافت جایزه را رد کرد. وی اعتقاد داشت که نقش چارلز بست نادیده گرفته شده و مک‌لئود نقشی بسیار کم‌رنگ در این زمینه داشته است. بعدها بانتینگ اقدام به اشتراک‌گذاری سهم خود از جایزه نوبل با چارلز بست نمود و مک‌لئود نیز، متقابلاً این کار را با جیمز کولیپ (James Bertram Collip)، یک بیوشیمیست کانادایی که بعدها به تیم تحقیق اضافه شده بود، انجام داد. شایان ذکر است که تقریباً دو دهه بعد و پس از درگذشت بانتینگ در یک حادثه سقوط هواپیما در سال ۱۹۴۱ میلادی، کمیته علمی جایزه نوبل، به صورت رسمی از سهم چارلز بست در توسعه و پیشرفت تولید انسولین تقدیر نمود.

در مجموع، باید چنین نتیجه گرفت که تیمی از دانشمندان و مخترعین مختلف، موفق به تولید داروی انسولین و کنترل قند خون در بیماری دیابت شده‌اند. اول از همه، دکتر بانتینگ که علیرغم تجربه محدود خود در این حوزه، در سال ۱۹۲۱ راهی برای استخراج ترشحات پانکراس کشف نمود. جان مک‌لئود، رئیس بخش فیزیولوژی دانشگاه تورنتو که روند تحقیقات را زیر نظر داشت و راهنمایی‌های لازم را ارائه می‌کرد. چارلز بست که به اصلاح فرآیند کمک کرد و نقشی کلیدی در مسیر تحقیقات داشت و در نهایت، جیمز کولیپ که به خالص‌سازی انسولین و کاربرد بالینی آن کمک نمود.

در پایان، باید به این نکته جالب اشاره نمود که بانتینگ، بست و کولیپ، در دوازدهم ژانویه سال ۱۹۲۳ میلادی، اقدام به ثبت اختراع خود در سیستم پتنت آمریکا نمودند که پس از بررسی‌های صورت گرفته، در تاریخ نهم اکتبر همان سال، گواهی ثبت اختراعی با شماره «US 1469994» به آن‌ها اعطا گردید. محققین یاد شده، معتقد بودند که این دارو و کشف بزرگ، می‌بایست در دسترس همه افراد نیازمند به آن قرار گیرد و از همین رو، حقوق مرتبط با پتنت خود را با قیمت تنها یک دلار، به دانشگاه تورنتو واگذار نمودند. همین عامل، موجب شد تا تولید و عرضه داروی انسولین، سریعاً آغاز شده و نگرانی بزرگ بسیاری از خانواده‌ها در اقصی نقاط جهان، رفع گردد. البته تقاضای فزاینده بازار و سرمایه‌گذاری‌های فراوان در فعالیت‌های تحقیق و توسعه‌ای، موجب شده تا در سال‌های اخیر، انواع و اقسام محصولات دارویی و تجهیزات جانبی کنترل قند خون، از سوی شرکت‌های مختلف دارویی و پزشکی روانه بازار گردد که طبیعتاً تمامی آن‌ها تحت حفاظت سیستم پتنت در کشورهای مختلف قرار دارند. از مهم‌ترین فناوری‌های جدید در این زمینه، می‌توان به پمپ انسولین هوشمند، ترکیبات گلوکاگون جدید (هورمونی که در هنگام افت قند خون، در بدن ترشح می‌شود)، پمپ‌های انسولین بدون لوله، سیستم‌های پیشرفته مدیریت قند خون مبتنی بر اینترنت اشیاء و قلم‌های انسولین هوشمند اشاره نمود.