تاریخچه انسولین

در سال 2022، انسولین به صد سالگی تاریخ کشف خود – یعنی 1922 میلادی – رسید. ماده بیولوژیک شگفت انگیزی که از زمان خالص سازی و رشد بازارش، جان میلیون ها نفر را نجات داده است. شاید برای شما هم جالب باشد تاریخچه انسولین را از زمان کشف و خالص سازی تا عرضه تجاری آن بدانید. پس در این داستان همراه ما باشید.

مدیریت دیابت قبل از انسولین

علائم دیابت کنترل نشده، شامل تشنگی شدید، گرسنگی، و نیاز مداوم به ادرار، همراه با خستگی و هدر رفتن انرژی به همراه خستگی است که برای هزاران سال شناخته شده است. ساده ترین روش تشخیص دیابت هم یعنی ادرار شیرین، خیلی زود یافت شد. درک دقیق‌تر از آسیب‌شناسی دیابت در طول سال‌ها افزایش یافت، مانند تأثیر آن بر سیستم قلب و عروق که می‌تواند منجر به انبوهی از مشکلات، از جمله بیماری‌های قلبی عروقی شود.

کنترل دیابت به شیوه های قدیمی تر، از فلسفه‌های درمانی رایج در آن زمان پیروی می‌کردند، مانند حجامت یا تجویز تریاک. برخی از پزشکان قرن نوزدهم برای جبران کاهش وزن – که در دیابت نوع 1 رایج است – از طریق تغذیه تهاجمی، حتی با شکر، سعی در جبران این کاهش وزن در بیمارانشان داشتند. با پیشرفت علم شیمی و درک بهتر نقش کربوهیدرات ها در این فرآیند، یک رویکرد رایج کاهش کربوهیدرات ها و در عین حال افزایش چربی ها برای کمک به تقویت بیمار ابداع شد که منجر به انواع رژیم های غذایی مد روز می شد. اما تحقیقات پزشکی به نام فردریک آلن در اواخر قرن 19 و اوایل قرن 20 با این رویکرد در تضاد بود و در عوض بر کاهش تمام اجزای غذا برای هدف قرار دادن یک نقطه بهینه از سوءتغذیه برای حفظ دیابت تمرکز کرد. تحقیقات آلن نشان داد که این درمان که به “درمان گرسنگی” معروف شد، بهترین امید را برای بیمار فراهم می کند. با این حال این امید هم اغلب نا امید می شد چرا که به مرگ ناشی از دیابت یا مرگ بر اثر گرسنگی منجر می شد.

سرانجام زمانی فرا رسید که دانشمندان ارتباط بین ترشحات داخلی از اندام های مختلف را با عملکردهای فیزیولوژیکی مختلف شناسایی کردند. در یک سوم پایانی قرن نوزدهم، محققان ارتباط بین عملکرد پانکراس را با دیابت پیدا کردند. پس با شناسایی این اندام مشکوک، بسیاری از آن ها تلاش کردند تا عصاره پانکراس را برای درمان دیابت، در مدل های حیوانی و سپس به صورت بالینی ایجاد کنند. چندین مورد موفقیت محدود در هر دو مورد به دست آمد. طوری که حتی یکی از پزشکان ادعا کرد که به طور موقت یک بیمار را از کمای دیابتی خارج کرده است. با این حال، پردازش بافت لوزالمعده و آنزیم‌های آن بسیار دشوار بود و معمولاً نتایجی بسیار سمی به همراه داشت که نمی شد از آن استفاده عملی کرد.

بنابراین، در اوایل قرن بیستم، همانطور که مورخ مایکل بلیس در کشف انسولین به طرز تاسف باری گزارش کرد، “رویکرد رژیم غذایی کامل برای دیابت بهترین درمان موجود در آن زمان بود. دیابت – در بدترین حالت با تریاک و تغذیه بیش از حد، در بهترین حالت با توزیع رژیم های چاپی و قدیمی مدیریت می شد.”

راهکارهای تقلبی و دروغین درمان دیابت!

دیابت به عنوان یک بیماری ناشناخته که بسیاری را تحت تأثیر قرار داد و دارویی که بتواند آن را به طور کامل درمان کند، برای افراد بی‌وجدانی که بیماران را طعمه می‌کردند، نعمتی فراهم کرد. روش های خود درمانی برای بیماران دیابتی، مانند داروهای ثبت اختراع شده بی اثر، معمولاً قرن ها در آمریکا در دسترس بوده است. با این وجود قانون غذا و دارو در سال 1906 برچسب های نادرست، گمراه کننده و متقلبانه روی داروها را ممنوع کرد، که منجر به اقدامات موفقیت آمیز علیه چندین درمان ادعایی دیابت، شد.از آنجایی که تعدادی از این درمان ها، پس از کشف و عرضه عمومی انسولین به بازار آمدند، ادعا میکردند افراد دیابتی می توانند از نیاز آینده به تزریق انسولین اجتناب کنند.

در نهایت، تقلب در مدیریت دیابت چیزی نیست که محدود به گذشته های دور باشد! به عنوان مثال، در دهه گذشته سازمان غذا و داروی آمریکا، نامه های هشدار دهنده، توصیه ها و هشدارهایی را برای بیش از 12 محصولی که ادعای درمان دیابت داشتند، صادر کرد و در سپتامبر 2021 این سازمان با همکاری چندین نهاد قانونی دیگر، با همکاری یکدیگر توجه عموم را به تولید کنندگان 10 مکمل غذایی که ادعا می کردند به طور موثر دیابت را مدیریت می کنند، جلب کردند.

کشف انسولین

فردریک بانتینگ اولین کسی نبود که به دنبال ترشح ماده ضد دیابتی بود که توسط لوزالمعده ترشح می شد – جستجویی که هم به کشف خود سیستم درون ریز و هم به شواهدی بستگی داشت که این اندام را با بیماری مرتبط می کرد. حتی اصطلاح “ترشح انسولین”، سال‌ها قبل ابداع شده بود، اما معنای دقیق آن هنوز مبهم باقی مانده بود. اما رویکرد، اراده، و مشارکت بانتینگ و دانشمندانی که با او کار کردند،مسیری را رقم زد که به نفع مبتلایان به دیابت در سراسر جهان بود.

در مسیر کشف انسولین، به جز بانتینگ که خود پزشک بود و طرح تحقیقاتی اش را به دانشگاه تورنتو کانادا ارائه کرد، پزشک دیگری به نام جان مکلاد و دانشجوی پزشکی به نام چارلز بست (که توسط مکلاد به این تیم پیوست)، هیچ کدام پیش از این سابقه کارهای پژوهشی در حوزه فیزیولوژی بدن انسان نداشتند. اما با این وجود تحقیقات خود را در می 1921 شروع کردند و نتایج اولیه آزمایش آن ها – که تزریق ترشحات پانکراس به جانوران دیابتی بود – دلگرم کننده بودند.

تا اینکه در ماه دسامبر، جیمز کالیپ بیوشیمیست به تیم پیوست و توانست با دانش و سابقه ای که در این کار داشت، خلوص ترشحات پانکراس را ، به طور منظم افزایش دهد. نتایج آزمایش روی بیماران به طرز جالب توجهی نشان می داد که قند خون آن ها کاهش یافته است. کار تا جایی پیش رفت که حتی قبل از چاپ شدن اولین مقاله بست و بانتینگ، در فوریه 1922، زمزمه هایی از آزمایش و نتایج آن جامعه را در بر گرفت و افراد مختلفی خواهان دسترسی به این عصاره – یعنی انسولین – شدند.

این گروه تحقیقاتی قصد داشت استفاده از عصاره را در بیماران دیابتی گسترش دهد، اما افزایش تولید در آزمایشگاه های داخلی دانشگاه مشکل ساز شد. پس دانشگاه تورنتو از شرکت الی لیلی برای کمک به تولید درخواست کمک کرد، و از آن جایی که مدیر تحقیق و توسعه شرکت قبلاً این موضوع را پس از ارائه مقاله و نتایج آزمایش ها توسط تیم در یک کنفرانس علمی مطرح کرده بود، در می 1922 دانشگاه تورنتو و لیلی برای همکاری و تولید به توافق رسیدند. پس از این توافق شرکت لیلی به اندازه کافی رشد کرد تا بتواند مطالعات بالینی روی عصاره را تا اواخر تابستان به بسیاری از کلینیک ها گسترش دهد. اما دوره آزمایشی ارزش انسولین را ثابت کرد و مسیر مدیریت دیابت را برای همیشه تغییر داد.

اصلاح انسولین تولید شده

در اوایل دهه 1920، کمیته انسولین دانشگاه تورنتو، به نمایندگی از دانشگاه، یک پتنت ایالات متحده برای انسولین و روش تولید آن دریافت کرد. این امر به این کمیته اجازه می داد کنترل کنند که چه کسی می تواند دارو را تولید کند و چگونه این کار انجام می شود. کمیته موظف بود که هر یک از دارندگان مجوز تولید دسته های دارویی را مورد سنجش و استاندارد قرار دهند و نمونه ای را برای تجزیه و تحلیل نیز به دانشگاه تورنتو ارسال کنند.

هیچ انسولینی در آن زمان نمی توانست بدون تأیید صریح کمیته انسولین برای فروش عرضه شود. با توجه به اهمیت مرگ و زندگی انسولین، کنترل دقیق کیفیت آن ضروری بود. با این حال، این سیستم فقط تا زمانی که تاریخ انقضای پتنت حق اختراع فر برسد دوام داشت، و این حق در 24 دسامبر 1941 منقضی شد.

نوآوری در دستگاه های تست قند خون یا گلوکومتر

تکامل فن آوری در دستگاه های پایش گلوکز پیشرفت چشمگیری داشته است. در اواسط قرن بیستم، دستگاه های پایش قند که در ابتدا به آزمایش ادرار با نوارهای حاوی معرف های شیمیایی متکی بود، منجر به توسعه روش های جدید مبتنی بر خون گیری شد. در دهه 1970 شاهد ظهور دستگاه های الکترونیکی خود نظارتی بودیم که راه را برای پایش گلوکز به شکلی آسانتر هموار کرد. در دهه‌های بعدی دستگاه‌های کوچک‌تر و قابل حمل‌تری با ویژگی‌های پیشرفته‌تر،به بازار آمدند و نظارت بر قند خون را برای بیماران به مراحلی بالاتر ارتقا دادند.

پیشرفت‌های بیشتر در دهه 1990 بر کاهش خطاها و توانمندسازی بیماران از طریق بهبود سیستم‌های پایش گلوکز خون (BGMS)، ادغام نمونه‌های خون کوچک‌تر و افزایش ظرفیت حافظه متمرکز شد. اوج این تکامل با معرفی سیستم های نظارت مداوم گلوکز (CGMs) در دهه 1990 بود. CGM ها کاربران را قادر می سازد تا سطوح گلوکز را در طول روز ردیابی کنند و با ارائه تجزیه و تحلیل الگوی گلوکز خون به طور جامع، مدیریت دیابت را متحول کردند. به طور کلی، از آزمایش ابتدایی ادرار تا CGM های پیچیده، تکامل فناوری پایش گلوکز مدیریت دیابت را متحول کرده است و بیماران را با دقت، راحتی و کنترل بیشتری بر وضعیت خود ارائه می دهد.

تولید انسولین دارویی

از دهه 1920 تولید انسولین به مقادیر زیادی لوزالمعده حیوانات، عموماً از گاو یا خوک، نیاز داشت. پیشرفت‌های فناوری و دارویی در دهه 1970، شرکت‌ها را قادر به تولید انسولین خالص‌تر کرد و خطر ایجاد آنتی‌بادی‌های ضد انسولین را کاهش داد که مشخص شده بود در تعداد قابل توجهی از بیماران باعث ایجاد مقاومت به انسولین می‌شوند. با این حال، این تکنیک‌ها به غدد بیشتری در واحد انسولین (IU) نیاز داشتند. برای مثال تا سال 1981 تولید یک پوند انسولین به 8000 پوند غدد از 23500 حیوان نیاز داشت – اما این مقدار انسولین تنها برای کنترل دیابت 750 نفر به مدت یک سال بود. از آنجایی که تولید انسولین اساساً به غدد حیوانی وابسته بود، هم عرضه و هم هزینه انسولین به در دسترس بودن این اندام حیوانی بستگی داشت، و در طول دهه 1970، عرضه غدد پانکراس در ایالات متحده به طور قابل توجهی کاهش یافت، در حالی که هزینه گوشت گاو و خوک به شدت در نوسان بود. این نیروهای بازار ماهیت ناپایدار وابستگی به منابع حیوانی برای تولید انسولین را آشکار کردند.

ترس از کمبود انسولین حیوانی با کشف انقلابی که از نوآوری های اواسط دهه 1970 در ارتباط با ژنتیک و پیوند ژن، کاهش یافت. در سال 1978 دانشمندان روشی را برای تولید انسولین انسانی بیوسنتزی (BHI) با استفاده از فناوری DNA نوترکیب در یک فرآیند چند مرحله ای منحصر به فرد توسعه دادند. یعنی پس از استخراج و دستکاری دو زنجیره که ژن انسولین انسانی را تشکیل می‌دهند، آن‌ها را در یک باکتری معمولی قرار دادند که به صورت ژنتیکی برنامه‌ریزی کرده بودند تا مقادیر زیادی انسولین تولید کند. اینجا بود که شرکت لیلی قراردادی با ابداع کنندگان این روش امضا کرد تا از آن برای عرضه تجاری انسولین انسانی استفاده کند. در 28 اکتبر 1982، تنها پس از 5 ماه بررسی، هیومولین، اولین محصول بیوسنتزی انسولین انسانی و اولین محصول پزشکی تایید شده که از این فناوری مشتق شده است را تأیید کرد. توسعه انسولین انسانی صناعی نه تنها نویدبخش حل نوسانات عرضه و قیمت ذاتی تولید انسولین های حیوانی بود، بلکه توسعه طراحی و پروتکل های تولید کارآمد را برای دستیابی به خلوص بیشتر و پایبندی استاندارد نیز امکان پذیر کرد. با این حال، شاید مهمتر از آن، معرفی انسولین مصنوعی یک تغییر پارادایم در درمان دیابت را نشان داد که به زودی منجر به توسعه سایر محصولات غیر حیوانی، از جمله آنالوگ های انسولین سریع الاثر، مانند Humalog (تأیید شده توسط FDA در سال 1996) و آنالوگ های انسولین طولانی اثر، مانند Lantus (تأیید شده توسط FDA در سال 2000) شد. این تنوع محصولات انسولین به بیماران طیف وسیع تری از گزینه های درمانی و کنترل بیشتری بر مدیریت دیابت داد. از دهه 1980 به بعد، بازار محصولات انسولین به طور فزاینده ای بر ارضای نیازهای درمانی و سبک زندگی بیماران دیابتی متمرکز شد که منجر به معرفی محصولاتی مانند قلم انسولین و انسولین استنشاقی شد – که برخی از آنها از نظر تجاری موفق تر از بقیه بودند، اما همگی با هدف رفع نیازهای مختلف بیماران دیابتی انجام شده است.

پایان قصه!

استفاده مناسب از انسولین، به افراد دیابتی کمک می‌کند تا سطح قند خون خود را در محدوده طبیعی نگه دارند، که این امر باعث کاهش خطر عوارض جدی مانند بیماری‌های قلبی، افزایش امتیاز برای کیفیت زندگی و افزایش طول عمر می‌شود. بنابراین، انسولین نقش بسیار حیاتی در مدیریت دیابت دارد و اهمیت آن برای افرادی که به این بیماری مبتلا هستند، غیرقابل انکار است. به عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل در کنترل قند خون، انسولین باید به طور دقیق و به موقع توسط افراد دیابتی مصرف شود تا عوارض جدی به جلوگیری شود و کیفیت زندگی بهبود یابد.