• Insulin Efsitora Alfa

尽管饮食控制，能够让患者受益，但在阐明胰腺胰岛对于血糖的控制作用，并将胰岛素应用于临床之前，糖尿病依旧属于高死亡率的疾病。早在1673年，瑞士人Johann Brunner就已经注意到狗切除胰腺后，表现出过度的口渴和多尿。100多年后，1788年来自牙买加的英国军医Thomas Cawley发现糖尿病患者的胰腺出现萎缩，才首次将糖尿病与胰腺联系起来。尽量如此，胰腺对于糖尿病的作用，并没能其他人的重视。1831年英国人Richard Bright，以及1864年德国的von Recklinhausen分别报道了糖尿病患者的胰腺出现了病理改变。但直到1889年德国的Oskar Minkowski和 Joseph von Mering通过狗胰腺全切的实验，才确立了胰腺对于糖尿病的作用。Minkowski和Mering想希望通过全切胰腺，研究胰腺对于脂肪吸收影响。在将狗的胰腺全部切除后，Minkowski观察到狗的排尿量增加，并且尿液中含糖，症状持续数周，直至动物死亡，如果将胰腺重新移植到胰腺全切实验狗上，实验狗的糖尿病症状会得到改善，再次移除胰腺后，实验狗的糖尿病症状又会重复出现。

既然胰腺对于糖尿病有重要作用，那么下一个问题就是胰腺中具体哪些结构负责血糖的调节。1869年德国的Paul Langerhans在观察兔子胰腺的显微结构中发现胰腺胰泡和另一种散布在胰腺中不能确定功能的细胞团，这种细胞团在胰腺中相对独立，就像大海之中散布的小岛。1893年法国的Gustav Laguesse对这种相对独立“小岛”进行详细的观察和描述，并将其命名为朗格汉斯（Langerhans）岛，又名胰岛。尽管未能确定胰岛的作用，Laguesse预测胰岛发挥着内分泌功能。1901年美国的Eugene Opie报道糖尿病患者的胰岛出现病理改变，从此胰岛对血糖的调节作用，逐渐获得阐明。

在胰岛对血糖调节作用逐渐获得阐明的同时，从胰腺分离出具有降糖作用物质的工作也在不断进行。最早进入这一领域的是法国的Eugène Gley，由于Gley在内分泌领域的巨大贡献，其也被认为是器官疗法和内分泌学的联合创始人之一。1891年Gley建立起狗胰腺全切引起糖尿病的实验模型。1892年Gley证实胰腺外分泌功能上的减退，并不引起糖尿病。从1892年到1905年Gley一直在研究从胰腺提取出具有降糖作用的物质。1905年Gley宣称由于原料有限，并没发表他的研究成果，而是装入一个信封交给法国巴黎生物科学学会，并要求巴黎生物科学学会只有在其同意的时候才能打开。此后，Gley把研究重点转向其它领域。

1909 年比利时的Jean De Meyer在研究胰腺内分泌功能对肾脏影响的过程中，将胰腺的内分泌物称之为胰岛素（Insuline 法语），Meyer同时也证明向狗的肝脏灌注胰腺提取物，会促进肝糖原的形成。尽管并不知道Meyer的提议，1916年英国生理学家 Edward Albert Schäfer爵士在《内分泌器官》一书的摘要中，也使用了胰岛素（Insuline）一词用于指代胰腺的内分泌物。

1912年德国人Georg Ludwig Zuelzer申请了一项胰腺提取物的专利。Zuelzer的胰腺提取物能够抑制肾上腺提取引起的血糖升高。Zuelzer与罗氏（Roche）公司的创始人Hoffmann La Roche合作使用酒精作为提取剂，由于他们提取物的纯度不够，并不能避免在动物和人身上产生严重的不良反应，另外遗憾的是Zuelzer并不认为具有降糖作用的胰腺提取属于蛋白类物质。1912年美国人Ernest Lyman Scott在《美国生理学杂志 American Journal of Physiology》杂志上发生的论文介绍了一种使用 85% 乙醇作为提取剂的方法，与Zuelzer不同 Scott认为，他寻找的物质是一种蛋白质。1912法国的糖尿病学专家 Etienne Lancereaux与与他的同事罗马尼亚人Nicolas Constantin Paulesco合著了一本医学论著，在他们的论著中他们提出胰腺的内分泌提取物不仅能够影响糖的代谢，也能够影响脂质的代谢。Paulesco 于1916年底开始在狗身上进行一系列实验，并试图从胰腺的内分泌物中分离水提取物，由于第一次世界大战的原因，他关闭了他的实验室。直到1921年才在他的综合性医学论著中介绍了他的实验结果，通过静脉注射他的胰腺提取物，完全缓解了狗胰腺全切引起的糖尿病症状。Paulesco将其胰腺提取物命名为胰腺素（Pancreine），并于1922年获得罗马尼亚专利。与Zuelzer的提取物相类似，Paulesco的胰腺素也不能避免产生严重的不良反应，无法正式药用。来至美国洛克菲勒研究所的Israel Simon Kleiner在1915-1919年间证实通过给狗胰腺全切后，通过静脉注射胰腺提取物乳剂，可以纠正胰腺全切诱发实验狗出现高血糖。 Kleiner发现缓慢静脉注射高度稀释的胰腺提取物乳剂，有可能避免出现严重的不良反应。Kleiner的研究是在Frederick Banting等人发现胰岛素（Insulin）前，最接近实际应用的胰腺提取物使用方法。

Banting早年是加拿大骨科方面的外科医生，曾在一战时期的法国前线服役。在Banting提出分离胰岛素的设想前，Banting对于内分泌一点也不擅长。1920年Banting搬到了加拿大西安大略大学（the University of Western Ontario）的所在地安大略省伦敦市。Banting在伦敦市开了一个小全科诊所，并在西安大略大学找到一份兼职的工作。为了准备1920年11月1日的碳水化合物代谢课程，他在10月30日就寝前阅读了美国明尼苏达大学（the University of Minnesota）病理学教授Moses Barron在最新一期《外科、妇产科学（Surgery, Gynecology and Obstetrics）》上发表的关于动物胰腺组织学、胰管结扎、以及胰腺切除影响的文献综述。在这篇文章中，Barron介绍胰管结扎会引起胰泡萎缩，但不影响胰岛，在胰管结石梗阻患者上，也可以看到类似的现象。这篇文章给Banting留下了深刻的印象。31日凌晨2点，Banting从睡梦中醒来，在日记本上记录下结扎狗的胰管引起胰泡萎缩后，再从胰腺中分离降糖物质的想法。1923年Banting给Barron去信，感谢Barron的论文给予Banting在胰岛素发现过程中的重要帮助。1964年，Barron获得了美国糖尿病协会的班廷（Banting）奖章，以表彰他对胰岛素发现的贡献。

1920年10月31日早晨，Banting将他的想法告诉给西安大略大学生理学专业的负责人Frederick R. Miller教授，并希望能够在 Miller的实验室开展研究。Banting认为，之前相关研究之所以失败，是因为胰腺中的胰蛋白酶，破坏了提取物的有效成分，先通过胰管结扎引起胰泡萎缩，来破坏产生胰蛋白酶的细胞，再从胰腺中提取有效成分。由于这个领域不是Miller的专长，Miller建议Banting去找加拿大多伦多大学（the University of Toronto）的碳水化合物代谢领域的专家John Macleod教授。

1920年11月8日Banting约见了Macleod，在谈话中Macleod很快就意识到Banting对胰腺和糖尿病的了解都十分有限，也不清楚该如何具体开展实验来验证他的设想。唯一能够给Banting加分的地方，是Banting作为一名外科医生的技能和经验，有助在在狗身上完成外科实验。Macleod同时也认为，进入一批著名名家学者失败的领域是一件十分冒险的工作。尽管不太热心，但出于好奇，Macleod仅仅提醒Banting不太可以取得成功，Macleod接受Banting参加一个暑期项目，并给Banting配一个本科生Charles Best作为助理。

在1921年5月17日Best完成最后一门《生理和生物化学》的毕业考试后，Best和Banting在Macleod的帮助下开始实施实验。最初实验进行的并不顺利，由于加拿大多伦多炎热的天气和不卫生的动物饲养条件，Banting的实验狗大多死于胰腺手术后的继发感染。直到7月30日，才得到积极的实验结果。将腺管结扎后的胰腺退化组织在林格氏液中冷冻、研磨、过滤后获得的胰腺提取物，静脉注射给第410号糖尿病模型狗，该狗的血糖从0.20%降低到正常值。他们将胰腺退化组织的提取物后命名为胰岛素（isletin）。后来在Macleod的建议下使用拉丁语岛屿的词根“insul”来命名胰岛素（insulin）。Banting和Best还证实他们的胰岛素对猫和兔子也有效。由于退化的胰腺的难以获得，Banting想到胰岛形成于胚胎早期，而在动物出生后才需要胰腺的消化功能。因此，他们决定去屠宰场取了一些胎牛的胰腺进行尝试，结果获得了成功，尽管如些，胎牛的价格仍然过于稀少和昂贵。Best在Macleod的建议下尝试用酒精替代林格氏液来提取成年动物未退化的胰腺。通过不断实验，Best 使用含有0.2%的盐酸的60%乙醇溶液作为提取剂，从第35号实验狗切除的胰腺获得提取物后，经过干燥，用生理盐水溶解后，注射回给第35号实验狗，4小时内狗的血糖水平从0.38降到 0.18%。第二天，这只狗用同样的方法，接受了牛未经退化的胰腺提取物，4小时内血糖水平从0.28下降到0.11%。

Frederick Banting和Charles Best

1921年11月另一位研究者，利用休假时间在Macleod实验室工作的加拿大阿尔伯塔大学（the University of Alberta）生物化学教授James Bertram Collip加入到研究项目中，在Collip好友Clark Noble的帮助下Collip建立了在正常兔子测试疗效的实验模型，简化了疗效评估方法。Collip发明了一种新的血糖测定方法，还发现可以通过皮下注射来实现给药。Collip对Best的提取方法做了进一步优化，使用抽真空的方法进行浓缩干燥，并在浓缩过程中得到降糖作用更强的可溶性微粒。

第一个接受Banting胰岛素人体测试的是Banting在多伦多总院的同学Joe Gilchrist医生。 Gilchrist患有糖尿病，之前一直接受艾伦饥饿疗法治疗。由于采用口服给药，Gilchrist的测试并未取得成功。第一位接受皮下注射给药的是多伦多总院的13岁糖尿病男孩Leonard Thompson，于1922年1月11日接受Banting与Best提取的胰岛素。Thompson的血糖只降低了25%，注射部位也出现了明显的红肿。受Macleod的指示，Collip着手进一步提高胰岛素的纯度。Collip对比了有效物质与杂质在酒精中的溶解度，将Best提取剂的酒精浓度提高到90%。在兔子身上测试后，Collip的胰岛素效果良好，未发生炎症反应。1月23日Thompson接受第二次注射，使得Collip提取的胰岛素。试验结果非常惊人，Thompson尿液中的葡萄糖和丙酮几乎消失，血糖从5.2降至 1.2 mg/ml。不久在康诺实验室Connaught Laboratories的资助下，Collip在医院大楼中建立起实验室用于扩大生产临床试验所需的胰岛素。在最初的几周，多伦多总院的临床和试验所需的胰岛素，都使用Collip提取的胰岛素。由于没有记录原始的实验数据，再接下来的几周，Collip怎么也提取不出像之前那么好的胰岛素。没有人知道是设备、提取剂，还是扩大生产规模引起的问题。随着Collip的假期结束，Collip于5月初返回到阿尔伯塔大学，探索生产工艺的责任，由Best接手。经过多次尝试Best和康诺实验室的同事，通过将温度控制在 35℃之下，并使用微酸化的丙酮溶液来调整pH,又重新得到高质量的胰岛素。礼来Eli Lilly公司加入后，引入苯甲酸纯化法和旋转式高真空泵实现了胰岛素的大规模生产。从此患者不必在饥饿中等待死亡，糖尿病成为一种可以实现终身可控的慢性疾病。

在Macleod领导的多伦多大学研究小组发表“使用退化、胚胎和成年动物胰腺的提取物降低高血糖和糖尿”的论文后。1922年12月23日Gley在法国生物学会大会上公开了1905年2月20日其提交给法国巴黎生物科学学会秘书处的论文，论文的题目是“关于胰腺的内分泌物及其医疗用途”，在这篇论文中Gley总结了他在1890年开始通过阻塞腺管获得退化胰腺提取物治疗狗胰腺全切诱发高血糖的实验。

尽管多伦多团队胰岛素的品质可以初步满足临床使用的需要，但依旧有较多杂质，不利于进一步进行化学分析，也为临床安全使用留下隐患。美国约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）药理学教授John Jacob Abel于1925年未首次得到胰岛素晶体，但没过多久他又无法用原来的方法得到胰岛素晶体。又花了一年的时间，Abel再次用改进的方法得到胰岛素晶体。Abel实验室的Vincent du Vigneaud，利用胰岛素晶体，发现占胰岛素中含有胱氨酸，酪氨酸，组氨酸，精氨酸和赖氨酸，约占30%，并含有胱氨酸形成的二硫键，Vigneaud进一步推测胰岛素的其他成分也由氨基酸组成。

Abel的胰岛素结晶方法，不能稳定获得胰岛素晶体，直到1930年康诺实验室的David A. Scott发现通过加入锌离子来获得稳定胰岛素晶体。起初Scott在英国伦敦休假期间，试图利用Abel方法获得胰岛素结晶，但并未获得成功。1930年1月Scott返回康诺实验室后，开始尝试寻找更稳定的结晶方法。在Scott意识到胰腺中含有丰富的锌离子、钴离子和镍离子后。他发现了在胰岛素缓冲溶液中加入少量锌离子可以稳定获得胰岛素晶体沉淀。Scott的发现使大规模生产高纯度胰岛素成为可能，并为最终确定胰岛素的组成、结构奠定了基础。

David A. Scott和胰岛素晶体

1955年英国剑桥大学的Frederick Sanger，利用其发明的桑格试剂（Sanger's reagent）获得胰岛素的指纹图谱，从而破译了胰岛素的完整序列，胰岛素成为第一种完成测序的蛋白质。1960年美国纽约退伍军人管理局医院的Rosalyn Yalow和Solomon A. Berson使用放射性免疫测定法测定了血液中胰岛素水平，胰岛素成为第一种可以实现血液监测的蛋白质。60年代中国科学院上海生物化学研究所率先完成了牛胰岛素的全人工合成，胰岛素成为第一种实现全人工合成的蛋白质。 1982年美国FDA批准了礼来的重组人胰岛素，胰岛素成为第一种使用重组DNA技术性生产的蛋白类药物。

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