Коллектив авторов - 100 великих научных открытий

В 1930–1940‑х биохимик Чо Хао Ли выделил из гипофиза целый ряд различных гормонов, в том числе «гормон роста», который содержится в передней доле железы и регулирует рост организма. В связи с этим Карл Бенда установил, что если гипофиз заболевает, когда организм уже сформирован, то отдельные части тела увеличиваются и развивается акромегалия, сопровождающаяся головными болями. В последнее время тщательному изучению подвергся гормон передней доли гипофиза, регулирующий работу коры надпочечника, — АСТН. Кроме того, было обнаружено, что задняя доля тоже выделяет гормон, способствующий сокращению гладких мышц.

Так, в середине XX в. сформировалась наука, изучающая гормоны, — эндокринология — чрезвычайно сложный и плодотворный раздел биологии. Изучение гормонов обогатило медицину не только новой главой ее истории, но и ценными медикаментами, самым важным из которых стал инсулин.

Долгое время, пока наука не знала о гормоне инсулине, сахарный диабет, проявляющийся выделением большого количества «сладкой» мочи, жаждой, снижением веса и онемением конечностей, считался смертельно опасным заболеванием. Единственным известным методом лечения была строгая диета, предложенная доктором Алленом и заключающаяся в резком ограничении углеводов. Однако такая диета быстро приводила к истощению, поэтому пациенты могли продлить себе жизнь всего на несколько лет…

И вот в 1860‑е немецкий студент Поль Лангерганс, изучая поджелудочную железу, обнаружил «маленькие клетки с блестящим содержимым, расположенные группами хаотично по всей поджелудочной железе». Впоследствии в честь ученого эти клетки были названы островками Лангерганса, хотя сам Поль так и не смог понять их функции.

Исследования продолжил другой ученый, Оскар Минковский, который в 1889 г. обнаружил, что у собак с удаленной поджелудочной железой развивается диабет. Дальнейшие опыты показали: если перевязать проток, по которому сок поджелудочной попадает в кишечник, то у животного возникнут трудности с пищеварением, зато уровень глюкозы в крови повышаться не будет. На этом основании Минковский сделал вывод, что поджелудочная железа вырабатывает не только пищеварительные соки, но и вещество, которое выделяется в кровь и регулирует уровень глюкозы. Казалось бы, стоит добыть это вещество, и лекарство от диабета найдено. Но тут дело застопорилось.

Лишь в начале 1921 г. молодой канадский хирург Фредерик Бантинг загорелся идеей во что бы то ни стало выделить целительные клетки. На эту мысль его натолкнула статья доктора Мозеса Бэррона о связи островков Лангерганса и диабета. Ссылаясь на работы русского ученого Л. Соболева, доктор Бэррон описал клинический случай, когда проток поджелудочной железы блокировался камнем, вследствие чего ткани органа повреждались, но островковые клетки оставались целыми. Бантинг предположил, что пищеварительный сок поджелудочной может быть губителен для островковых клеток, и составил план их выделения: перевязать проток железы у собаки; дождаться полной атрофии ткани органа, сохраняя островковые клетки живыми; постараться максимально изолировать эти клетки от пищеварительного сока и изъять их.

Со своей идеей Бантинг обратился к профессору университета Торонто Джону Маклеоду, одному из авторитетнейших ученых, изучавших диабет. Маклеод отнесся к затее молодого коллеги скептически, ведь к тому времени куда более опытные ученые уже предприняли множество попыток выделить островковые клетки, но все эксперименты заканчивались неудачно. Однако Фредерику в конце концов удалось убедить Джона, и тот предоставил ему крохотную, плохо оборудованную лабораторию, 10 подопытных собак и помощника, студента‑медика Чарльза Беста.

Работа началась летом 1921 г. На тот момент оба экспериментатора не обладали ни теоретическими знаниями, ни практическими навыками. Профессор Маклеод обучил Беста оперативному удалению поджелудочной железы, дал ряд советов — и уехал в отпуск в родную Шотландию.

Перво‑наперво Бантинг и Бест удалили поджелудочную у одной группы подопытных собак, что привело к росту уровня глюкозы в крови и развитию диабета. (Надо заметить, в то время как раз появился новый метод определения концентрации глюкозы, требовавший всего 0,2 мл крови, а не 25 мл, как раньше, что позволило не изнурять и без того слабых больных.) У другой группы собак ученые перевязали проток поджелудочной железы, и постепенно та ее часть, что вырабатывала пищеварительные соки, атрофировалась. После жéлезы вырезали, заморозили в растворе солей и отфильтровали, а полученную изолированную субстанцию назвали «айлетин». Это вещество Бантинг и Бест стали вводить больным собакам по нескольку раз в день, и уровень глюкозы в крови начал снижаться — животные поправлялись буквально на глазах.

Своими достижениями Бантинг и Бест незамедлительно похвастались перед Маклеодом. Тот был немало впечатлен, однако потребовал проведения дополнительных тестов. Ученые понимали, что для дальнейших исследований им требуется большее количество действующего вещества, потому решили использовать поджелудочные железы крупного рогатого скота. Успешные эксперименты следовали один за другим, Маклеод осознал, что ученые стоят на пороге крупнейшего открытия, и выделил им более крупную лабораторию, снабдив ее всеми необходимыми ресурсами. А кроме того, предложил назвать полученное вещество инсулином.

В конце 1921 г. к группе ученых присоединился еще один участник — биохимик Бертрам Коллип. Его задачей было очистить новое вещество, чтобы инсулин стал пригоден для лечения людей. Также в ходе исследования ученые пришли к выводу, что можно использовать целую поджелудочную железу, не прибегая к длительному процессу атрофии ее пищеварительной части.

Поначалу Бантинг и Бест пробовали вводить инсулин себе, но, кроме слабости и озноба, никаких других проявлений не обнаружили. Инъекция инсулина впервые была сделана 11 января 1922 г. 14‑летнему канадцу Леонарду Томпсону, страдавшему диабетом. Увы, эта инъекция не привела к желаемым результатам — уровень глюкозы в крови снизился незначительно, а место укола воспалилось. Коллип продолжил работу по очистке инсулина, и 23 января Леонард получил новую дозу. Результат был ошеломляющий: уровень глюкозы упал с 29 до 6,7 ммоль/л. С каждым днем пациент чувствовал себя все лучше, постепенно набирая силы и вес.

Ученые принялись тестировать инсулин на других пациентах с диабетом, и очень скоро новости об открытии лекарства достигли Европы. В 1923 г. Нобелевский комитет наградил Бантинга и Маклеода премией в области физиологии и медицины — это был грандиозный успех, тем не менее Бантинг был недоволен, что его коллега Бест не получил награды. Чтобы поблагодарить Беста за вклад в открытие инсулина, Бантинг отдал ему половину своей части «нобелевки», а Маклеод разделил свою часть с Коллипом. Споры о справедливости вручения премии не утихали долгое время. Многие считали, что Маклеод ничего не заслужил, хотя именно он помог воплотить идею Бантинга, предоставив лабораторию, оказав помощь ценными советами и связями, благодаря которым весть об открытии быстро разлетелась по всему миру.