Zkrocení cukrovky: historie objevu inzulinu, od laboratorních psů, vzájemné rozepře po Nobelovu cenu

Na začátku 20. století byla diagnóza cukrovky 1. typu téměř jistým rozsudkem smrti. Lékaři mohli prodloužit život jen o málo měsíců drastickou „hladovou dietou“ podle Fredericka Allena, ale nemocné děti stejně vyhasínaly vyčerpáním. Změna přišla v roce 1921–1922 z Toronta: tým kolem mladého chirurga Fredericka G. Bantinga a profesora fyziologie Johna J. R. Macleoda našel způsob, jak izolovat účinnou látku ze slinivky břišní - inzulín - a poprvé ji bezpečně podat lidem. Následky byly bez nadsázky fenomenální: cukrovka se z nenapravitelné zhoubné choroby proměnila v nemoc léčitelnou. Příběh dvou mužů, jejich spolupracovníků a také jejich sporů, stojí za to vyprávět do detailu: kdo vlastně byli, jaká byla jejich cesta k vědě, co přesně zkoumali, jak se rodil průlom i co následovalo po něm.

Frederick Grant Banting (1891–1941) vyrostl na farmě v Ontariu. Nebyl „zázračným dítětem“, spíš vytrvalcem s chirurgickými ambicemi. Za studií medicíny na University of Toronto zasáhla do jeho života první světová válka. Sloužil jako vojenský lékař ve Francii, byl raněn u Cambrai a obdržel Military Cross za odvahu při ošetřování zraněných pod palbou. Po válce si otevřel skromnou chirurgickou praxi v London (Ontario), která zpočátku zrovna nevzkvétala. Banting byl pracovitý, paličatý a měl chuť „něco dokázat“ - a právě tahle kombinace v něm v listopadu 1920 zažehla nápad, který změnil dějiny medicíny.

John James Rickard Macleod (1876–1935) byl naopak ztělesněním typického akademika. Rodák ze Skotska vystudoval na University of Aberdeen, další zkušenosti sbíral v Německu a v USA. V roce 1903 se stal profesorem fyziologie na Western Reserve University v Clevelandu a v roce 1918 přijal pozici na University of Toronto. Byl to přísný, metodicky puntičkářský badatel se silnou reputací v oblasti metabolismu sacharidů a tělesné chemie. Znal desetiletí pokusů se slinivkovými extrakty a věděl, kolik slepých uliček a artefaktů v nich číhá.

Jejich povahy se doplňovaly i třely: Banting byl instinktivní praktik a vizionář s jednou velkou myšlenkou, Macleod skeptický systematik, který uměl z nápadu udělat dobře postavený výzkumný program.

Základní linka byla jasná už od konce 19. století: Oskar Minkowski a Josef von Mering v roce 1889 ukázali, že po odstranění slinivky u psa se rozvine těžká cukrovka. Něco v pankreatu tedy musí regulovat hladinu glukózy. Problém byl „jen“ ten, že pokusy izolovat účinnou látku z pankreatu selhávaly - extrakty byly špinavé, plné trávicích enzymů, způsobovaly horečky a toxické reakce, účinek kolísal. Řada badatelů byla blízko (např. Němec Georg Zülzer či Rumun Nicolae Paulescu publikovali slibné, ale neprakticky toxické výtažky), ale klinicky použitelný prostředek nikdo neměl.

Klíčovou anatomickou stopu představovaly tzv. Langerhansovy ostrůvky - drobná uskupení buněk v pankreatu, oddělená od exokrinní (trávicí) části. Léta se tušilo, že právě ostrůvky vylučují vnitřní sekrecí látku nezbytnou pro metabolismus cukrů. Jenže jak z nich dostat čistý hormon, aniž by ho rozložily agresivní enzymy okolní tkáně?

V noci 31. října na 1. listopadu 1920 si Banting po přečtení článku patologa Mosese Barrona o ucpání pankreatického vývodu poznamenal do deníku myšlenku, která byla mechanicky prostá a současně geniální: podvázat pankreatický vývod u psa, počkat, až exokrinní acinární buňky (producenti trávicích enzymů) zdegenerují, a pak z takto „vyhladovělé“ žlázy vyrobit extrakt, v němž ostrůvky přežijí a jejich hormon bude chráněn před rozkladem. Cíl: získat „čistší“ vnitřní látku, kterou Banting pracovně nazval isletin.

Potřeboval ale laboratoř, zvířata, chemické zázemí a hlavně vedení. Dne 7. listopadu 1920 zaklepal na dveře J. J. R. Macleoda na University of Toronto. Macleod byl zdrženlivý - podobných slibů slyšel už řadu. Přesto Bantingovi dal šanci: laboratoř na léto 1921, deset psů, asistenta z řad studentů a přístup k univerzitním zdrojům. Slavným asistentem se stal student Charles H. Best.

Práce v torontské fyziologické laboratoři byla z dnešního pohledu drsná a zároveň na svou dobu velmi dobře strukturovaná. Ačkoliv je pro nás dneska představa laboratorních zvířat do značné míry nepřijatelná (a oprávněně, protože dnes jsme schopní řadu věcí otestovat, aniž by při testech muselo být využito živé zvíře), faktem zůstává, že medicína je dnes tam, kde je jen díky podobným výzkumům.

Banting s Bestem:

Po sérii slepých pokusů začali vídat to, o co šlo: po injekci extraktu prudce klesala hladina cukru v krvi diabetických psů, zároveň mizela glukóza z moči a zlepšoval se klinický stav (živost, chuť k jídlu). To už bylo něco, co přesvědčilo i Macleoda. Vrátil se z letní dovolené a výzkum dal do vyšších obrátek: víc zvířat, lepší kontrolní skupiny, přesnější protokoly. Do týmu přizval chemika Jamese B. Collipa, aby zvládl klíčovou překážku - čištění a stabilizaci účinné látky.

Collip přinesl do hry chemickou odbornost: zkoušel alkoholové a kyselé extrakce, srážení bílkovin a frakcionaci tak, aby odstranil toxické příměsi a látek ubývalo co nejméně. Právě tahle fáze - a navazující průmyslové zdokonalení - představuje hlavní rozdíl mezi dřívějšími „hrubými výluhy“ a léčivem, které lze bezpečně píchnout člověku.

Název „insulin“ (z latinského insula - ostrůvek) se rychle ujal. V literatuře se někdy připomíná, že Banting užíval slovo „isletin“, ale pojmenování, které vyhrálo, je fakticky od Macleodovy školy.

V lednu 1922 byl na torontskou nemocnici přijat čtrnáctiletý Leonard Thompson v terminálním stadiu diabetu. Vážil kolem třiceti kilogramů, byl apatický a blížil se kóma. 11. ledna dostal první injekci extraktu. Účinek na glykémii byl skromný a objevily se lokální nežádoucí reakce - extrakt byl pořád příliš „špinavý“. Collip během několika dní upravil postup a 23. ledna přišla druhá injekce: glykémie a glykosurie dramaticky klesly, chlapec ožil a začal přibírat. Bylo to poprvé, kdy inzulín prokazatelně a bezpečně pomohl člověku.

Následovala série dalších aplikací u dětí i dospělých. Zvěst o „torontském zázraku“ se šířila rychle a zároveň kladla obrovské nároky na produkci čistého preparátu.

Univerzita v Torontu se rozhodla pro krok, který bývá právem oceňován dodnes: patenty na postup izolace a přípravy inzulínu (podepsané Bestem, Collipem a Bantingem) postoupili univerzitě za symbolický poplatek jednoho dolaru s podmínkou, že lék bude široce dostupný a výroba se nebude zneužívat monopolně. Produkce se ujaly Connaught Laboratories (akademické pracoviště spjaté s univerzitou) a brzy i farmaceutická firma Eli Lilly & Co., která přinesla průmyslové know-how a výrazné zlepšení čistoty a výtěžnosti. Zásadní byl např. isolelektrický precipitační postup chemika George Waldena v roce 1922, díky němuž se podařilo vyrobit standardizovaný, vysoce čistý inzulín ve velkém.

Už v roce 1923 byl inzulín v Severní Americe a postupně i v Evropě dostupný pro běžnou klinickou praxi. Během několika málo let se průměrná délka života dětí s diabetem 1. typu posunula z měsíců na desetiletí.

V roce 1923 získali Frederick G. Banting a John J. R. Macleod Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu. Rozhodnutí bylo logické i sporné. Logické, protože právě jejich pracoviště přineslo první klinicky účinný a čistý inzulín. Sporné, protože nebyli oceněni Best a Collip, kteří se na klíčových fázích práce podíleli. Banting, který cítil s mladším kolegou silnou sounáležitost a v Macleodovi vnímal „akademickou autoritu“ někdy až protivně, reagoval gestem: rozdělil svou polovinu Nobelovy odměny s Charlesem Bestem. Macleod udělal totéž směrem k Jamesi Collipovi.

Debata o prioritách a zásluhách se vede dodnes. Sympatizanti Rumuna Nicolae Paulesca připomínají jeho publikace z roku 1921 o „pancreinu“ s jasným hypoglykemickým účinkem u psů - byly však provedeny v jiném kontextu a nepřešly do bezpečné klinické praxe. Jiní poukazují na starší práce Zülzera či na to, že Best byl u myšlenky a prvních pokusů „od začátku“. Faktem je, že bez chemické očisty (Collip) by nebylo klinického průlomu, a bez metodické a institucionální opory (Macleod) by se z Bantingova nápadu nestal robustní program. Přes všechna ega a třenice tak vzniklo skutečně týmové dílo.

Banting se stal národním hrdinou Kanady. V Torontu byla zřízena Banting and Best Department of Medical Research a on sám se dál věnoval výzkumu diabetu, později také lékařství letectví a fyziologii při extrémních zátěžích. V roce 1934 byl pasován na rytíře (KBE). Během druhé světové války se zapojil do výzkumů spojených s pilotáží a vysokohorským létáním; v roce 1941 však tragicky zahynul při letecké havárii u Newfoundlandu během vojenské mise.

Macleod v roce 1928 přijal místo Regius Professor of Physiology na University of Aberdeen a vrátil se do Skotska. Pokračoval v práci na metabolismu sacharidů, psal přehledové učebnice a udával standardy experimentální fyziologie. Zemřel v roce 1935. Jeho pověst dlouho zastiňovala „Bantingova legenda“, ale moderní dějiny medicíny mu vracejí kredit za metodické vedení, kritickou interpretaci a institucionalizaci výzkumu, bez nichž by se nápad zřejmě rozplynul v šum pokusů.

Charles Best zůstal v Torontu a stal se významným fyziologem, spoluautorem dalších prací o metabolismu. James Collip pokračoval jako biochemik a endokrinolog a podílel se i na dalších hormonálních izolacích. Connaught Laboratories a průmysloví partneři dál vylepšovali čistotu a stabilitu inzulínu (od hovězího a vepřového původu přes protáhlé formy až po pozdější rekombinantní humánní inzulín v 80. letech).

Inzulín neznamenal „konec cukrovky“, ale začátek moderní diabetologie. V následujících dekádách se řešilo:

Nic z toho by ale nedávalo smysl bez roku 1921–1922: poprvé bylo možné chybějící hormon doplnit zvenčí.

Objev inzulínu patří k těm vzácným okamžikům, kdy se spojila odvaha jednotlivce, přísná vědecká metoda i společenská odpovědnost. Banting a Macleod, spolu s Bestem a Collipem, dokázali během jediného roku proměnit smrtelnou diagnózu v léčitelný stav a jejich práce zachránila miliony životů. Přestože se jejich vztahy nesly ve znamení sporů a rivality, výsledek přesáhl osobní ambice: dal světu první účinnou hormonální terapii a ukázal, že medicína může být nejen vědou, ale i záchranným lanem pro celé generace pacientů.

Článek byl sepsán na základě informací z následujících zdrojů:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168822721001789

https://www.canadaswalkoffame.com/inductee/banting-best-macleod-and-collip

https://theconversation.com/the-discovery-of-insulin-a-story-of-monstrous-egos-and-toxic-rivalries-172820

https://www.sciencehistory.org/education/scientific-biographies/frederick-banting-charles-best-james-collip-and-john-macleod/

https://www.diabetes.org.uk/our-research/about-our-research/our-impact/discovery-of-insulin

https://ahc.leeds.ac.uk/arts-humanities-cultures/news/article/2521/the-controversy-of-insulin-and-its-nobel-prize-100-years-on