چگونه به وسیله باکتری انسولین تولید می کنند

تاریخچه انسولین

۱۶ مه ۱۹۲۱، مرد قوی‌‌‌هیکلی که بیشتر به دهقان‌‌‌ها شباهت داشت وارد یکی از آزمایشگاه‌‌‌های دانشگاه تورنتو گردید. این مرد جوان ۲۹ساله موسوم به دکتر فردریک بانتینگ (F.Banting) بود که بعدها به عنوان یکی از بزرگترین کاشفان جهان پزشکی شناخته شد. چندی پیش او از دانشگاه تورنتو تقاضا کرده بود که یک آزمایشگاه، ده سگ و یک دستیار مجرب در رشته شیمی و فیزیولوژی را برای مدت دو ماه در اختیار او بگذارد. قبول تقاضای بانتینگ برای دانشگاه بسیار آسان بود زیرا بهای تجهیزات درخواستی او از چندصددلار تجاوز نمی‌‌‌کرد.

یک پزشک یونانی دوهزار سال پیش، مرض قند را به این صورت توصیف کرده بود:

«این یک نوع بیماری است که گوشت را آب کرده و به ادرار تبدیل می‌‌‌کند».

در بدن این بیماران، عاملی وجود دارد که از سوختن قند و تبدیل آن به انرژی ممانعت به عمل می‌‌‌آورد. بنابراین کمبود انرژی مبتلایان به بیماری قند، از ذخیره چربی و پروتئین بدن آن‌‌‌ها تأمین می‌‌‌گردد. علاوه بر اینها بیماری قند همیشه با عطشی شدید و دفع‌‌‌نشدنی همراه است. مقدار زیاد آبی که توسط بیماران نوشیده می‌‌‌شود به صورت ادرار شیرین از بدن آن‌‌‌ها دفع می‌‌‌گردد. یکی دیگر از علائم دیابت، اشتهای زیاد در اشخاص بیمار است.

قبل از کشف مهم دکتر بانتینگ، بیماری قند تنها به کمک رژیم غذایی بسیار شدید معالجه می‌‌‌شد که کار بسیار شاق و طاقت‌‌‌فرسایی بود و عملا تنها در بعضی از بیماران، آن هم به صورت ناقص پاسخ می‌داد. دکتر بانتینگ همیشه خاطره مرگ دوست و همکلاسی‌‌‌اش که در ۱۶سالگی در اثر دیابت در گذشته بود به یاد داشت. همچنین خاطره مرگ خاله‌‌‌اش او را همیشه متأثر می‌‌‌کرد. خاله‌‌‌ی بانتینگ قبل از ابتلا به بیماری قند، زن قوی‌‌‌هیکل و چاق بود در حالیکه هنگام مرگ، وزنش به ۳۶ کیلو نیز نمی‌‌‌رسید.

در این زمان، بانتینگ ۲۲ سال داشت و آخرین امتحانات خود را برای دریافت دیپلم فیزیولوژی و بیوشیمی می‌‌‌گذرانید. بانتینگ در جوانی آرزو داشت که تحصیلات خود را در رشته الهیات انجام داده و کشیش شود، ولی بعداً پشیمان شده و رشته پزشکی را برای تحصیل خود برگزید.

هنگام تحصیل در دانشگاه، بانتینگ همواره دانشجوی ضعیفی به شمار می‌‌‌آمد. طی جنگ اول جهانی، بانتینگ در ارتش کانادا به عنوان جراح خدمت می‌‌‌کرد. به پاس شجاعت زیادش، عالی‌‌‌ترین نشان جنگی کانادا را به او دادند.

پس از خاتمه جنگ، دکتر بانتینگ به لندن آمد تا در این شهر به عنوان جراح ارتوپدیست کار کند ولی متاسفانه به هیچ‌‌‌وجه کار او نگرفت؛ به همین علت نامزدش از او جدا شد. چند ماه بعد، بانتینگ مطمئن شده بود که راه علاجی برای بیماری قند پیدا خواهد کرد. از این‌‌‌رو مطب و کتاب‌‌‌ها و تمام دار و ندار خود را فروخت تا با خیال راحت به بررسی‌‌‌های خود در این مورد بپردازد.

بانتینگ عقیده داشت که راز بیماری قند و همچنین داروی آن در غده پانکراس یا لوز المعده نهفته است. پانکراس غده‌‌‌ای است واقع در شکم و به رنگ زرد کمرنگ که کار آن ترشح شیر‌‌‌ه‌های گوارشی و همچنین ماده‌‌‌ای است که کار آن تنظیم قند خون می‌‌‌باشد.

تا قبل از کشف بانتینگ، دانشمندان از ترشح ماده مزبور توسط پانکراس بی‌‌‌اطلاع بودند. در سال ۱۸۸۹، یک دانشمند آلمانی برای پی‌‌‌بردن به اهمیت حیاتی پانکراس این غده را در بدن سگی قطع کرد؛ سگ مزبور بیش از دو سه روز زنده نماند. او این ماده مجهول را به مناسبت ترشح آن از سلول‌‌‌های جزیره‌‌‌ای (Isletine) نام‌‌‌گذاری کرده و سپس این نام را به انسولین (Insuline) تغییر دادند.

با این حال مانع بزرگی بر سر راه بانتینگ وجود داشت. بدین‌‌‌ترتیب که مقدار کل انسولین حاصل از یک پانکراس به طریق مذکور در فوق بسیار کم بوده و فقط برای زنده‌‌‌نگاه داشتن یک سگ مبتلا به دیابت به مدت یک روز کفایت می‌‌‌کرد در صورتی که میلیون‌‌‌ها افراد مبتلا به دیابت بایستی به کمک انسولین معالجه می‌‌‌شدند.

بعدها آن‌‌‌ها توانستند انسولین را با روش‌‌‌های مخصوصی از پانکراس خوک، گوسفند و گاو ماده نیز به دست آورند. هنوز مهم‌‌‌ترین و اساسی‌‌‌ترین مرحله آزمایش انجام نیافته بود. آن‌‌‌ها نمی‌‌‌دانستند که اثر انسولین در بدن انسان مبتلا به مرض قند چگونه است؟

در خانه‌‌‌ای در نزدیکی دانشگاه، پسربچه ۱۴ساله مبتلا به مرض قند بستری بود. وزن او از ۲۹ کیلوگرم تجاوز نمی‌‌‌کرد. علائم نشان می‌‌‌داد که بیشتر از چند روز از عمر آن کودک باقی نمانده است. با این حال بانتینگ و همکارش برای جلب رضایت والدین بیمار جهت آزمایش دارو به روی بدن فرزندشان، مجبور شدند که جلوی چشمان آن‌‌‌ها چند قطره از انسولین را در بدن یکدیگر تزریق کنند. در مرحله اول آزمایش، معلوم شد که استعمال انسولین از راه دهان هیچ نتیجه‌‌‌ای ندارد.

روز بعد که یکی از روزهای ژانویه ۱۹۲۲ بود، نخستین تزریق انسولین در بازوی نحیف پسربچه‌‌‌ی مشرف به مرگ، توسط بانتینگ انجام گرفت. تجزیه خون مانند تجزیه‌‌‌ه‌های قبلی آن‌‌‌ها به روی سگ‌‌‌های مبتلا به دیابت، نقصان قند خون را نشان می‌‌‌داد. چند روز بعد در مقابل دیدگان حیرت‌‌‌زده والدین پسربچه مریض، حال وی خوب شده و رنگ و رویش به حالت عادی بازگشت. این پسربچه ۱۳ سال دیگر زنده بود و در سال ۱۹۳۵ در اثر مرض دیگری درگذشت.

پس از این بیمار، صدهاهزار بیمار دیگر توسط انسولین از خطر مرگ نجات یافتند. به پاس خدمت بزرگ بانتینگ به عالم بشریت، جایزه نوبل در رشته پزشکی در سال ۱۹۲۳ به او تعلق گرفت و او آن را با همکارش قسمت کرد. پارلمان سالیانه، ۷۵۰۰ دلار مواجب تعیین کرد که آخر عمر به او بپردازند. چند سال دیگر بانتینگ با همکارش در دانشگاه مشغول تحقیق بودند.

در سال ۱۹۳۴ لق سِر به بانتینگ هدیه شد. در سال ۲۰۰۴، او چهارمین شخصیت کانادایی برجسته تاریخ شناخته شد. در فوریه سال ۱۹۴۱، بانتینگ در حادثه هوایی غم‌‌‌انگیزی درگذشت. در سال‌های دهه ۱۹۵۰ ساختار آمینواسیدی انسولین توسط فردریک سانژر کشف شد، در سال‌های دهه ۱۹۶۰ برای نخستین بار انسولین به صورت مصنوعی ساخته شد تا اینکه در سال ۱۹۷۸، انسولین با استفاده از مهندسی ژنتیک با استفاده از باکتری‌های E. coli ساخته شد.

انسولینی که امروزه بیماران از آنها استفاده می‌کنند، انسولین نوترکیب تولید شده توسط مخمری به نام saccharomyces cerevisiae با باکتری E. coli است.

انسولین انسانی، نخستین محصول بیوتکنولوژی بود که برای فروش در سال 1982 روانه بازار شد.

انسولین انسانی
قبل از عصر بیوتکنولوژی، بیماران دیابتی برای کنترل سطح قند خون خود بر انسولین استخراج شده از جانوران متکی بودند که در اکثر موارد نتایج خوبی می گرفتند، اما درصد اندکی از افراد دیابتی واکنش های ایمنی به نسخه های انسولین بیگانه (خوکی یا گاوی) نشان می دادند. مهندسی ژنتیک تولید انسولین انسانی واقعی توسط باکتری ها را امکان پذیر ساخت.