【探索23-8】胰島素發現的八點檔連續劇

嚴老師從認識糖尿病開始,將糖尿病及胰島素發現的歷程,用完整的歷史故事,讓我們看見眾多在背後努力的科學家、醫生還有榮譽爭奪戰。早在Banting 與 Macleod 發現胰島素前,就有許多科學家做過相關的研究,只是沒有完整的證明胰島素能成功降低血糖,所以諾貝爾獎最終頒給Banting及Macleod。然而,這背後卻藏著許多他們兩人的衝突情節,讓我們來看看胰島素的發現過程還有背後的精彩故事。

講者|海洋生物博物館特聘講座教授 嚴宏洋
彙整撰文|廖梓甯

在聽故事之前,得先認識一下糖尿病,才知道胰島素對人類的重要性及如何影響我們的健康與器官。糖尿病,分為第一型及第二型,第一型糖尿病主要是遺傳或是突變,胰臟就不分泌胰島素,導致體內的細胞無法吸收糖份產生能量,最終會因為營養不良或器官衰竭而死亡,這樣的遺傳疾病會導致孩童早夭。而第二型糖尿病跟現代人的飲食大大相關,由於營養過剩導致的肥胖,往往會使胰島細胞受損,進而使胰島素下降,讓吃進去的糖類無法被利用及儲存,導致血液中帶有大量糖份。當器官泡在帶有大量糖份的血液中時,就像我們醃漬梅子一樣,細胞會脫水,導致末梢容易壞死。因此胰島素的出現,不僅能幫助第二型患者恢復較健康身體,更能拯救第一型糖尿病人的生命。

在Banting發現胰島素的功效前,其實已有許多胰臟相關的實驗。包括:德國科學家Minkowski將狗的胰臟摘除,使狗因為尿中有糖而死;美國的Scott將胰臟的萃取物,打入糖尿病的狗中,發現有效的緩解症狀。這些在Banting之前做過實驗的科學家,在諾貝爾獎頒給Banting後,導致心中不平及自己應該得獎的失落感。當然,若不是這些科學家早先的貢獻,Banting恐怕也無法如此順利的進行後續研究。

Frederick Grant Banting 原本是外科醫生,卻因著診所經營困難而去西安大略大學當Miller教授的兼任助理,協助解剖實驗以維持生計。1920年10月,Banting偶然讀到Moses Barron在期刊中寫的一篇文章:發現即便胰臟萎縮,也不一定會得糖尿病,反而蘭氏小島細胞的健康與否才是得到糖尿病的關鍵原因。這使得Banting想到新的假說:藉由將狗的胰管結紮,使胰腺細胞萎縮,進而得到蘭式小島細胞的分泌物,或許可以用來治療糖尿病。在這樣大膽的假設下,Banting 因著 Miller教授的推薦而找到了合作非常不愉快的夥伴—John James Richard Macleod。

第一次見面,Banting就對Macleod有些反感,因為他的想法,被Macleod質疑是無用的假說,僅會浪費時間跟金錢,大挫Banting的信心。然而,Banting在診所營運仍很差的的情況下,還是決定進行這不被看好的實驗,並藉由Macleod找到對研究貢獻良多的好幫手 — Charles Herert Best。

1921年5月,Banting 與 Best 開始一系列的實驗。首先,將一隻正常狗的胰臟摘除,使其得到糖尿病;之後將另一隻狗的胰管結紮,取出內分泌物,將內分泌物打入有糖尿病的狗中,觀察血糖的狀況。他們發現狗跟貓的胰臟萃取物都能使糖尿病狗的血糖下降。反之,將蘭式小島的內分泌物煮熟、萃取肝臟或脾臟的分泌物對血糖並沒有幫助,唯有萃取結紮後胰管的新鮮分泌物才能成功使血糖下降。這個發現讓Banting及Best 非常興奮,因為這證明了胰臟內確實有使血糖下降的物質,雖然尚未找到核心分子,卻已經證明對於治療糖尿病的效果。

然而,這個漂亮的結果被Macleod質疑,認為實驗結果不可信需要重做,卻又在系上的書報討論及美國生理學年會上,以「我們的實驗」發表這個非常振奮人心的結果,這使Banting對Macleod大大反感,並且認為Macleod意圖搶走他們的功勞。

實驗成功後不久,Banting便開始進行臨床測試,卻在分離胰島素的過程中不停碰壁,因此藉由Macleod找到了生化專長的教授James Bertram Collip幫忙做胰島素的萃取。不久後,成功以89%的酒精從牛身上萃取出胰島素,並在多次改善萃取純度後,成功治療一位加拿大的14歲小男孩。然而,受到Macleod指示的Collip,在成功萃取出胰島素後,試圖對Banting隱藏萃取的竅門,這使Banting對Macleod的憤怒衝到了高峰。

在這之後,Macleod將臨床實驗的權利交給多倫多綜合醫院的醫生,因此Best與Banting淪為萃取的「工人」,而Macleod成為了整個計畫的主導與擁有者,這大大衝擊了Banting,發現多年的努力泡湯,便萌生放棄念頭。但Best的一句話而打醒了Banting,他發現放棄的不只是自己,而是影響到了身旁這個認真的年輕人,因此開始想盡辦法,希望能挽回這一切。

Banting開始尋求幫助,幸運的從過去戰場上的長官Starr上校,得知能進入醫院看病的方法,並且在多倫多的軍人醫院院長協助下,在醫院中成立糖尿病診所。Banting逆轉勝的搶回了臨床實驗主導權,開始幫助許多糖尿病患者。而「量產」成為新的挑戰,胰島素的純度在生產過程中非常不穩定,導致品質不一無法銷售,禮萊製藥廠的George Walden發現在萃取胰島素的過程中,若能控制蛋白質內外的pH值,可以提升萃取的純度,這個發現,讓更多糖尿病患有機會接受治療,挽回生命。

1923年,因著胰島素的發現,Banting與Macleod同時被授與諾貝爾醫學獎,Banting非常不滿,並且替Best打抱不平,認為真正有貢獻的人是Best,卻被Macleod這個搶功勞者奪去Best的榮耀,原先非常不願意去領獎,卻因著國家榮譽的緣故接受這個獎項,同時也發表與Best共享諾貝爾榮譽的宣言,這件事大大打擊了Macleod和他在學校的聲譽,使得Macleod毅然決然回老家蘇格蘭度過晚年。

雖然大家對於Macleod因著胰島素得到諾貝爾獎的事情有非常多評價,但整體而言,確實不可以忽略Macleod在過程中不時的協助Banting尋找對的人幫忙、提供一開始的研究場域及在眾多研討會發表這樣的研究,才促成後來的發展。或許在實驗及研究上,Macleod並沒有貢獻什麼心力,但往往一個實驗的成功,都有許多背後努力的人,就如Best這樣默默耕耘的角色。

講了如此多胰島素的故事,現在的胰島素與糖尿病又是如何發展的呢?至2019年底止,台灣的糖尿病患者已超過兩百三十萬,更不用說全球多少人有血糖方面的問題。面對胰島素的大量需求,目前最有效的生產方法是靠基因轉殖的細菌來製造,不僅可以降低生產成本也可以減少免疫反應等身體不適,不僅如此,除了過去最常使用的注射胰島素方法,現在也有了口服、皮下等治療方式。在前人的努力下,糖尿病的治療發展蓬勃且多元,更不需要擔心胰島素缺乏的問題,卻仍沒有根除糖尿病的方法,目前最重要的就是注意個人飲食還有養成運動習慣,才是真正對抗糖尿病的方法。

 

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本文整理自:109/5/23由嚴宏洋老師在臺大思亮館國際會議廳所主講之「胰島素發現的八點檔連續劇」演講內容。

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