Шедевр химической инженерии: когда человечество научилось синтезировать инсулин

История открытия и синтеза инсулина - один из самых ярких этапов в медицинской науке двадцатого века, имеющий глубокие корни в исследованиях анатомии, физиологии и химии. Открытие роли поджелудочной железы в метаболизме сахара и определение специфической функции инсулина, который открывает доступ клеткам к глюкозе, произошло в конце 19 века. Однако долгое время научному миру не удавалось синтезировать белковый гормон "с нуля". Это достижение стало плодом напряженной работы Фредерика Бантинга, К. Беста, Джеймса Коллинза и Элиаса Коха, проведенной в 1921 году в Университете Торонто (Канада) и ознаменовавшей революцию в лечении сахарного диабета.

Их революционное открытие, за которое в 1923 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине, стало возможным благодаря фундаментальным исследованиям, проведенным до них. Уже в 1889 году немецкий ученый Иоганн Мерен, изучая строение поджелудочной железы, предположил ее связь с сахарным диабетом. Его эксперименты на животных показали, что удаление части поджелудочной железы провоцирует появление типичных признаков заболевания. Позже, в начале 20 века, русский эндокринолог Георгий Шапошников и канадский патологоанатом Джордж Геллер установили связь между поджелудочной железой и этим заболеванием и подтвердили, что причиной диабета является недостаточная выработка гормона, регулирующего метаболизм глюкозы.

Бантинг, Бест, Коллип и Кох начали свой путь с поиска способа выделения этого гормона, "панкреатической секреции", как его тогда называли, из поджелудочной железы собак. Сначала, в ходе экспериментов, проведенных в 1921 году, использовались обычные экстракты поджелудочной железы. На следующем этапе исследователи определили фракцию, ответственную за снижение уровня глюкозы в крови. Это был прорыв: первый очищенный препарат инсулина.

Однако выделенный инсулин не был готов к использованию. Его структура была неизвестна, а чистота препарата оставляла желать лучшего. Это ограничивало возможности его широкомасштабного применения и делало его потенциально небезопасным для пациентов. С последующими усовершенствованиями метода очистки, полученными в результате многочисленных модификаций, исследователи добились значительно большей чистоты. Джеймс Коллинз сделал важный шаг вперед, определив небелковые соединения, содержащиеся во фракции инсулина, а затем предложил метод концентрирования инсулина с использованием солей аммония, который стал ключевым в последующем промышленном производстве.

Первое успешное применение препарата было в случае с подростком по имени Лео Лемке, который страдает тяжелой формой сахарного диабета и находится в критическом состоянии. В первый же день применения препарата у Лемке наблюдалась положительная динамика. Его состояние значительно стабилизировалось, и через несколько дней он смог выписаться из больницы.

Эра химически синтезированного инсулина началась позже. Первооткрыватель структуры инсулина Фрэнсис Сэнфорд сделал это в 1955 году, проложив путь к разработке искусственных аналогов этого важного гормона. Полный химический синтез инсулина в человеческом масштабе был осуществлен Липски в 1963 году. Этот метод, хотя и сложный с инженерной точки зрения, открыл возможность не просто получения инсулина, но и его надежного и великолепно чистого синтеза из доступных компонентов.

Открытия двадцатого века, в частности, химическая структура инсулина и его искусственный синтез, заложили основы для современных методов производства и терапии сахарного диабета. Синтетические аналоги инсулина, созданные в результате тщательной научной работы, с их повышенной чистотой и точностью действия, стали ценным инструментом в лечении диабета у миллионов людей по всему миру.