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生命的奇迹:班廷和胰岛素的发现

说到糖尿病,怎么也无法绕开的一个人就是发现胰岛素、给全世界糖尿病患者带来福音的班廷,而定于每年11 月14 日的联合国糖尿病日,也是为了纪念这位伟大的加拿大生理学家.

阴差阳错的偶然

母亲常年卧病在床,让年幼的班廷萌生了做一名医生的念头.18 岁时,他如愿以偿地以优异成绩考入了多伦多大学医学院.只可惜,母亲还是在班廷读大二的时候病重离世.班廷毕业时,一战正在如火如荼地进行着, 这个热血青年随即应征入伍,成为一名军医上尉,奔赴英国和法国前线.

战争结束后,班廷回到了加拿大,先在多伦多儿童病院当了半年的住院医生,后来又在安大略州的小镇伦敦城里挂牌开业.不过,诊所的经营状况并不是很乐观,开业28 天后班廷才等来了第一个病人.一个月下来,账本上一共才挣了4 美元.为了糊口,他在安大略医学院找了一个实验示范教员的临时工作.也是这份工作,让他偶然地走上了糖尿病的研究道路.

1920 年10 月的一天,班廷正在为第二天的教学备课.在准备讲解胰脏功能和糖代谢问题的时候,班廷发现教科书中对这些问题的阐述都不够全面深入,而他自己对这些问题也感到十分困惑.在当时,生理学家们已经知道了胰腺与糖尿病有关,如果切除动物的胰腺,就会引起糖尿病.德国病理学家兰格亨斯在他的论文中也指出,胰脏中存在着一些细小的细胞团,其结构不同于一般制造消化液的酶细胞,在显微镜下观察它们就像海洋中漂浮的小岛.因而这些细胞团被称为“兰格亨斯氏岛”,也就是“胰岛”.但究竟如何提取胰岛素,是人们始终无法克服的技术难关.

就在班廷为这个问题困惑的时候,他偶然间翻看了一本刚收到的新杂志,一篇名为《胰岛素与糖尿病的关系:通过胰腺结石案例所作的研究》的文章引起了他的兴趣.文中指出,在胆石形成中,如果阻塞了胰腺通向十二指肠的导管,就有可能引起胰腺萎缩.作者在动物实验中也观察到,结扎胰导管也能引起胰腺萎缩.班廷反复读了这篇文章,感到十分兴奋.他立即产生了一个设想,并写在了笔记本上:“糖尿病狗胰管结扎,令狗存活,直到病变腺泡从胰岛中去除.试图分离它们的内分泌液,以排泄糖尿.”

纪念一只狗

为了验证自己的想法,班廷找到了安大略医学院主任米勒教授,希望能在学校的实验室开展研究工作.米勒建议班廷去找麦克劳德教授,他是一个有名的糖代谢权威,如果得到他的指导,事情就好办了.就这样,班廷不顾老师、亲友的劝阻,关闭了诊所,辞掉了临时教师的工作,决定一心搞研究.然而,事情并不顺利.

时任多伦多大学医学院副院长的麦克劳德,是当时糖尿病领域久负盛名的权威.面对班廷这个门外汉的喋喋不休,他显得十分不耐烦.自己的伟大创意被如此蔑视,年轻的班廷也十分愤怒,但他还是不停地给麦克劳德写信,阐述自己的想法.经过几个月的交涉后,麦克劳德终于勉强答应给班廷提供帮助.两个学生研究助理,一个实验室,10 只狗,两个月的时间———就这样,班廷开始了自己的研究.

1921 年炎夏,班廷和助理贝斯特在实验室中进行着紧张的实验.本以为会取得重大发现的班廷却面临着来自各方面的困难.由于缺乏经验,加之实验环境恶劣,用于实验的狗因为麻醉过度、失血过多、感染等各种原因一只只死去.7 个星期后,除了狗的尸体外,班廷几乎一无所获.麦克劳德安排的第二个研究助理因为看不到希望,只在研究室待了一小段时间就离开了,班廷的未婚妻也在这个时候离他而去.

1921 年8 月20 日,班廷为一只奄奄一息的牧羊犬注射了胰腺提取液,结果实验效果十分显著.第二天上午,这条狗就活蹦乱跳,摇着尾巴跟着班廷在实验室里跑来跑去了.但由于提取液的质量并不稳定,9 天后,这只牧羊犬还是死去了.这只狗的死去给班廷带来了很大的打击.他躲着贝斯特,偷偷地在一边哭得很伤心.

“横刀夺奖”

在实验遭遇瓶颈和低谷的时期,班廷和贝斯特互相鼓励,在他们的努力下,实验终于有了突破性的成果.班廷和贝斯特在10 只糖尿病狗身上,共注射了75 次以上的提取液,收到了降低血糖和尿糖的效果,特别是其中的两只狗,一只活了20 天,一只活了70 天,在反复注射提取液时,狗的状态维持得很好,提取液的治疗效力是确凿无疑的了.

虽然实验取得了初步成果,但仍然有很多难题需要解决.用他们的方法制备胰岛素,手续实在太复杂,有时提取液用尽了,只有看着狗陷入昏迷最后死亡;同时,他们获得的提取液还很不纯净,必须大力改进.不久,他们发现用酸化酒精可直接提取正常胰腺的胰岛素,因酸化可抑制胰蛋白酶的活性,酒精提取胰岛素效果好.这就保证了胰岛素的足量供应.

当麦克劳德从苏格兰休假归来后,发现班廷的工作有了很大进展,于是也开始为班廷提供帮助.他请来了非常有经验的生物化学专家科利普,负责提取液的提纯.科利普的到来为发现胰岛素做了最后的推动工作.

经过科利普的努力,提取液已经相对较纯,在动物实验中,其有效性也得到了验证.但当班廷要求科利普把提纯方法告诉他时,却遭到了科利普的拒绝,班廷因此还将科利普打了一顿.1922 年5 月3 日,在美国生理学学会大会上,麦克劳德代表研究小组宣读了论文《胰腺提取液对糖尿病的疗效》,并将提取液的名字正式命名为“胰岛素”.大会的第二天,全世界的报纸都在头版刊登了发现胰岛素的消息.

1923 年10 月,诺贝尔奖委员会将诺贝尔生理学或医学奖颁给了班廷和麦克劳德.但本该为此高兴的班廷却大发雷霆并拒绝领奖,因为没有参加任何胰岛素相关实验的麦克劳德“窃取”了诺贝尔奖的荣誉,而一直从事这项工作、并做出突出贡献的贝斯特却被排除在外.此举令麦克劳德十分尴尬,最后他也没好意思前往领奖.

划时代的贡献

胰岛素问世后不久,多伦多大学便立刻与美国的礼来(Lilly)药厂签订了合约,开始制造胰岛素药品,方法几经改良之后,终于大批量地投入生产和使用,救治了无数的糖尿病患者.随着医学的发展,胰岛素制剂也不断改进.最原始的胰岛素来自于牛或猪的胰脏组织,因为属于异体蛋白,制剂粗糙,注射后会致使部分病人发生过敏反应,或者药物耐受性,且作用持续的时间也较短暂.

20 世纪40 年代后,人们开发出了添加鱼精蛋白的胰岛素,可以延缓其在体内的吸收速度,长效型制剂从此问世,大大减少了患者注射的次数.50 年代中期, 英国的桑格(F.Sanger) 完善了胰岛素的结构分析和纯化,使得胰岛素“精制至极”,他也因此获得了诺贝尔化学奖.60 年代中期,中国在世界上第一次人工合成结晶牛胰岛素.及至70 年代末,制药技术发生了革命性进步,应用分子生物学高科技,将人类胰岛素基因植入细菌的DNA 当中,靠快速倍增繁殖的细菌来复制合成胰岛素,既经济快捷,又没有人体排异性,人类自此告别了动物型胰岛素时代.如今市面上应用的所有胰岛素,均已是由这种基因重组技术得出的产品了.有人估计,在班廷等人成功提取胰岛素后的50 年中,胰岛素至少拯救了3000 万糖尿病患者的生命.

第二次世界大战期间,这位热血医生再次参与到战地医疗工作当中,作为一名少校在加拿大军队服役.不幸的是,1941 年,班廷在纽芬兰上空因飞机失事牺牲,时年50 岁.世界糖尿病协会为了表彰这位生理学家,将“联合国糖尿病日”定在班廷生日的这一天.

(摘自龙源期刊网,有删节)

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