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Die Entdeckung des Insulins

Im Mai 1921 begannen Frederick G. Banting und Charles H. Best Experimente mit Pankreasextrakten, die bereits Anfang 1922 zu ersten Anwendungen am Menschen führten. Für Millionen von Patienten mit Diabetes mellitus Typ 1 sicherte Insulin seitdem das Leben und führte zu einer neuen Lebensqualität.

 

Die Geschichte von den Anfängen der Entdeckung bis zu modernen Insulinpens und Depotpräparaten zeigt, wie Fortschritte in Wissenschaft und Technik zu immer besseren Behandlungsmöglichkeiten führen können.

Banting und Best – ein erfolgreiches Team zwischen Idee und Experiment

Charles H. Best (links) und Frederick Banting (rechts) mit Versuchstier.

Der Kanadier Frederick Grant Banting entwickelte nach der Lektüre eines Artikels des amerikanischen Pathologen Moses Baron seine Idee. In Barons Aufsatz wurde festgestellt, dass bei einer experimentellen Blockade des Pankreasganges die verdauungsfördernden exokrinen Zellen abgebaut wurden, die Langerhans-Inseln jedoch intakt blieben. Banting stellte daher die Hypothese auf, dass durch den Abbau der Zellen, die die zerstörerischen Enzyme produzierten, nur die hormonproduzierenden Zellen übrig bleiben würden, aus denen das (damals noch nicht so bezeichnete) Insulin extrahiert werden könnte.
Um seine Idee beweisen zu können, benötigte Banting ein Labor und die Möglichkeit zu Tierversuchen. Er wandte sich an den Diabetesexperten Prof. John James Rickard Macleod. Dieser war von dem jungen Mann, der weder Forschungserfahrung noch einen Doktortitel hatte, zwar wenig begeistert, gab ihm aber dennoch eine Chance und teilte ihm den 21-jährigen Studenten Charles Herbert Best als Assistenten zu. Ein kleines, etwas verloddertes Labor und einige Versuchshunde wurden zur Verfügung gestellt und die beiden begannen im Mai 1921 mit den Experimenten, als völlig ungeübte Forscher zunächst mit einigen technischen Anfangsschwierigkeiten. Ende Juli aber gelang ein Durchbruch. Sie konnten erstmals einem Hund, dem die Bauchspeicheldrüse entfernt wurde, einen Pankreasextrakt intravenös injizieren und dessen blutzuckersenkende Wirkung dokumentieren. Banting und Best gaben ihren Extrakten den Na­men Isletin. Banting stellte Macleod, der erst zum Ende des Sommers von einer langen Reise zurückkehrte, die Ergebnisse vor. Dieser reagierte skeptisch und es kam zu einem Streit, an dessen Ende Banting seine Forderungen nach besseren Räumlichkeiten und einer Anstellung (er hatte vorher unentgeltlich gearbeitet) durchsetzen konnte.

Richtungweisende neue Entwicklungen und eine wenig gelungene Vorstellung der Ergebnisse

Im Winter 1921 gab es dann einige neue Entwicklungen. Banting und Best begannen, größere Mengen Pankreasextrakt aus Kälberföten herzustellen und erlernten von Macleod die Methode der Alkoholextraktion, um Extrakte mit höherer Potenz produzieren und testen zu können. Der Biochemiker James Bertram Collip schloss sich auf Bantings Vorschlag hin dem Team an, er konnte die Reinigung der Extrakte und die Präzipitation durch konzentrierten Alkohol wesentlich verbessern. Erste Versuche mit Isletin, Versuchstiere durch tägliche Injektionen länger am Leben zu erhalten, wurden von Erfolg gekrönt und waren eine wichtige Basis für die späteren Tests an Menschen.
Am 30.12.1921 wurden die Ergebnisse auf einer Tagung der American Physiological Society vorgestellt. Möglicherweise auch, weil Banting ein schlechter Präsentator war und stockend in der Beantwortung von Fragen, waren die Reaktionen des Publikums wenig begeistert und Banting schwer enttäuscht.

Erste klinische Anwendungen und Testung an Menschen

Anfang 1922 wagte es die Gruppe, ihren Pankreasextrakt das erste Mal am Menschen einzusetzen. Bei Leonard Thompson, einem damals 14-jährigen Jungen mit Diabetes mellitus Typ 1, konnte mit Hilfe eines von Collip verbesserten Extrakts der Blutzuckerspiegel deutlich gesenkt werden. Schon bald gab es weitere Patienten, die behandelt wurden. Bemerkenswert war dabei etwa der Fall von Elizabeth Hughes, die mit 11 Jahren an Diabetes mellitus erkrankte und wegen ihrer strikten Diät nur noch 21 Kilo wog, als die Therapie aufgenommen wurde. Sie konnte ein normales Leben führen, bekam 3 Kinder und starb nach 58 Jahren Insulinbehandlung an Herzversagen. Weitere erfolgreiche Behandlungen wurden noch im gleichen Jahr begonnen. Der Name Isletin wurde durch den 1909 von de Meyer vorgeschlagenen Namen Insulin ersetzt. 

Der jüngste Nobelpreisträger für Medizin: Frederick G. Banting

Bereits 1923 erhielten Banting und Macleod den Nobelpreis für Medizin, Banting war mit 32 Jahren der jüngste Nobelpreisträger dieser Kategorie und ist es noch heute. Dass Bent und Collip nicht berücksichtigt wurden, entsetzte Banting, der zunächst erwog, den Preis daher abzulehnen. Er kündigte nach wenigen Tagen an, den Preis mit Best zu teilen, wodurch Macleod in Zugzwang geriet und seinerseits erklärte, den Preis mit Collip zu teilen.
Die Vergabe blieb umstritten, zumindest, was den Anteil von Macleod selbst anging. Mehrere Forscher, die mit ihren Arbeiten ähnliche Wege beschritten hatten, wie Georg Ludwig Zülzer oder Nicolae Paulescu, beklagten, dass sie nicht berücksichtigt worden waren. Für Frederick G. Banting aber brachte die Entwicklung des Insulins Ruhm und Geld.

Die Insulinpräparate werden weiterentwickelt und noch zwei Nobelpreise vergeben

In den Folgejahren bemühte man sich, die industrielle Produktion von Insulin zu verbessern, durch die Einführung der Kristallisation konnte etwa ein höherer Reinheitsgrad gewonnen werden. 1936 wurde erstmals auch ein Depotpräparat auf den Markt gebracht, weitere sollten folgen, die teilweise noch bis vor kurzem erfolgreich in der Diabetestherapie angewandt wurden.
Ein zweiter Nobelpreis – dieses Mal für Chemie – wurde im Zusammenhang mit Insulin 1958 an Frederick Sanger von der Universität Cambridge vergeben für die Arbeiten zur Struktur von Eiweißen, insbesondere der Struktur von Insulin. Sanger und seine Gruppe hatten 1955 die genaue Struktur des Insulin publizieren können und damit den Grundstein für die weitere Verbesserung von Insulinpräparaten gelegt.
Der dritte Nobelpreis ging 1977 an Rosalyn S. Yalow, für die gemeinsamen Arbeiten mit ihrem 1972 verstorbenen Kollegen Solomon Berson. Sie entwickelten verschiedene Nachweisverfahren zur Messung der Konzentration von Hormonen und anderen Eiweißen im Serum. Ihr erster Erfolg betraf 1957 den Nachweis des Insulins.  Die Möglichkeit der Messung eröffnete für die Diabetesforschung völlig neue Möglichkeiten. Insbesondere konnten nun die Störungen der Insulinsekretion bei verschiedenen Diabetesformen definiert werden.

Ab Anfang der 80er-Jahre wurde dann gentechnisch produziertes Humaninsulin von verschiedenen Firmen hergestellt. Die biotechnologischen Methoden, die die industrielle Herstellung von Humaninsulin ermöglicht hatten, boten auch die Möglichkeit, Insuline herzustellen, die in der Natur nicht vorkommen (sogenannte Insulinanaloga). Ziel dieser Entwicklungen war es, das pharmakologische Profil der Präparate gezielt zu verändern, um z.B. eine schnellere Wirkung zu erzielen.
Große Fortschritte gab es im Laufe der Jahre auch in der Art der Verabreichung des Insulin, von Glasspritzen zu Beginn der Insulingeschichte bis hin zu Insulinpumpen und Insulinpens, die 1985 auf den Markt kamen. Die Entdeckung des Insulin und die Weiterentwicklung der Therapien haben Millionen Menschen das Leben gerettet und die Lebensqualität entscheidend verbessert.

 

Literatur: Die Entdeckung des Insulins, Peter Diem, Therapeutische Umschau 2020 77:7, Seite 289-296

Zeitschrift Therapeutische Umschau