胰島素藥物的發現

南方周末特約撰稿　湯波

弗雷德里克·班廷（FrederickBanting）。

★一位學歷不高、沒有受過特定專業訓練的年輕人完成了一項很多知名科學家都未能完成的壯舉，并于次年獲得諾貝爾獎。至今他仍然保持著最年輕諾貝爾生理學或醫學獎得主的紀錄。

大約在三千五百多年前，古埃及的文獻里就有關于糖尿病癥狀的記載，不過一直沒有辦法治療。成書于兩千多年前、中國最早的醫學巨著《黃帝內經》中也有糖尿病癥狀的記載，不過當時這些糖尿病癥狀被稱為“消渴癥”，該名稱一直延用到近代。1889年，德國兩名醫生將一只健康狗的胰切除，不久觀察到狗的尿液中糖分顯著增加，斷定糖尿病與胰損傷有關。之后30年間，美國、德國、羅馬尼亞等國的多位科學家對胰中胰島細胞的分泌物進行了研究，發現胰島細胞分泌物對狗的糖尿病有療效，并將其命名為“胰島素”。

1920年冬季，剛剛獨立行醫半年的29歲加拿大外科醫生弗雷德里克·班廷（Frederick Banting）發現開私人診所并不能養家糊口，于是跑到西安大略大學謀得一份兼職工作，給大學生講授自己擅長的外科手術課程。其中有一堂課是關于胰的，備課時，班廷查閱了大量關于胰的文獻。當他看到德國醫生的狗胰切除實驗和其他人的研究論文時，突然對胰島素的純化產生了濃厚興趣。

當時很多人試圖從胰島細胞分泌物中純化胰島素，但是都沒有成功，這是因為胰島素容易被胰分泌的另一種酶——胰蛋白酶分解。憑借其外科醫生的直覺，班廷認為如果破壞分泌胰蛋白酶的胰組織，將有希望保持胰島細胞的完整，為純化胰島素創造條件。

他找到母校多倫多大學生理學系主任約翰·麥克勞德教授（John Macleod），把自己的想法告訴了這

位糖代謝領域的權威專家，并希望能在他的指導下純化胰島素。麥克勞德教授最初對班廷的想法并不感興趣，因為班廷沒有受過這方面的專業訓練，學歷也不高，況且那么多知名科學家都沒能取得胰島素純化的成功，因此拒絕了班廷。不久，對自己的想法深信不疑的班廷再次去拜訪麥克勞德教授，教授最終答應讓班廷留在自己的實驗室，還派了兩名實習的學生協助他開展胰島素純化研究。班廷覺得胰島素純化實驗并不需要3個人，就讓兩名學生用猜硬幣的方式決定誰先來，結果一名叫查爾斯·貝斯特（Charles Best）的年輕人成為幸運兒。

在麥克勞德教授的指導下，經過1年多的無數次失敗，班廷和貝斯特最終從狗的胰中分離出微量的胰島素。當他們將胰島素注射到去除胰的狗身上，狗的血糖濃度在一個小時內出現了顯著下降，但是好景不長，這只狗的血糖很快又升了上去，第二天狗死于感染。這次失敗并沒有讓班廷等人灰心，他們改進了純化方法，進一步去除一些可能引起毒副作用的成分。為了解決狗的胰來源有限的問題，班廷想到了從屠宰場收集牛的胰，并從中純化出牛胰島素。班廷將純化出來的牛胰島素注射到患有糖尿病的狗和兔體內，發現它們的血糖很快降低了，動物實驗的成功使得班廷希望盡快進行人體臨床試驗。

幾經波折，胰島素的首次臨床試驗于1921年12月開展，患者是一名14歲的男孩，患有嚴重糖尿病，但是注射胰島素一天之后，男孩的血糖和尿糖濃度只是輕微地降低，完全沒有臨床療效，所幸沒有發生嚴重的副作用。

分析這次臨床試驗失敗的原因，大家認為還是純度的問題，于是麥克勞德教授邀請他的同事詹姆斯·科利普（James Collip）加入，后者擅長生物活性成分的分離純化。科利普發現了胰島素的一個關鍵特性，即在90%濃度的酒精中才能沉淀，而絕大多數其他蛋白在更低濃度的酒精中就會沉淀。根據這個發現，科利普利用高濃度酒精沉淀法得到了高純度的胰島素。

1922年1月，臨床試驗再次重啟，患者還是那個男孩，這次取得了空前的成功，一天后男孩的糖尿病指標得到顯著改善。1923年，班廷和麥克勞德獲得了諾貝爾生理學或醫學獎，這也許是獲得諾貝爾獎最快的研究成果，而32歲的班廷至今仍然保持著最年輕諾貝爾生理學或醫學獎得主的紀錄。為了感謝貝斯特和科利普的貢獻，班廷和麥克勞德分別將各自分得的諾貝爾獎金平分給了他們倆。