明天是世界糖尿病日,胰島素是控制病患血糖的救命武器,但鮮為人知的是,除了為藥物研發鍥而不捨的科學家,胰島素開發的另一個幕後功臣是人類最好的朋友「狗」。
擁有 24 項藥物相關專利的唐諾.克希(Donald R. Kirsch)博士在其著作「藥物獵人」(繁體中文版由臉譜出版)詳細說明胰島素研發、產製過程。
過去許多藥物研發都從植物上找尋靈感,到了 1900 年,生物醫學界普遍認為動物製劑根本沒用。然而,過了 20 年,他們在狗的器官上找到史上最重要的藥物。
第一型糖尿病多從孩童時代就發病,若不予治療,會危及生命。病患常會一直口渴與飢餓,即使攝取了大量的水和食物,仍會慢慢減輕體重,日益憔悴。糖尿病也會破壞血液循環與神經系統。血液循環不良可能導致視網膜的血液不足,最後失明,也可能截肢。
研究人員偶然發現治療糖尿病的方法。 1889 年, 2 名歐洲醫師進行許多研究,想要確認胰臟這個神奇的器官有何功能。他們先移除健康犬隻的胰臟,再觀察發生的事情。
結果本來規規矩矩的狗,整天都在實驗上的地板上撒尿。研究者知道頻尿是糖尿病的症狀,於是檢驗狗的尿液,發現裡面糖分很高。
醫師進一步了解胰臟的運作,希望預防糖尿病。他們指出,狗的胰臟會產生一種激素,控制身體代謝葡萄糖,這種激素就是胰島素。
胰島素就像是「鑰匙」,能打開體內細胞膜上的通道,讓葡萄糖進入飢餓的細胞。如果少了胰島素,葡萄糖濃度就會在血液中累積,過一段時間,高血糖會超過腎臟重新吸收的能力,過多的糖分就會排到尿中。
科學家假設,只要給第一型糖尿病患者胰島素,就可以治療他們。藥物獵人起初假設,只需要取出健康的胰臟,加以研磨,萃取胰島素,注入糖尿病患身上即可。但因胰臟生理機制複雜且特殊,除分泌胰島素,也會產生酵素,讓小腸消化蛋白質,但胰島素就是蛋白質。
每當研究人員磨好胰臟,想從中萃取胰島素時,不免把胰島素和酵素混在一起而破壞了胰島素。世界各地的科學家紛紛著手研究,但都徒勞無功。直到弗雷德里克.班廷(Frederick Banting)出現。
班廷讀到一篇研究報告指出,如果把負責將消化酵素送到小腸的胰管箝住,在胰臟產生消化酵素的細胞就會死亡;且分泌胰島素的細胞還會活著。
班廷開始展開實驗,想箝住狗的胰管,但手術非常困難。他們實驗的第一隻狗,因為麻醉劑量過高而死,第二隻狗死於失血過多,第三隻死於感染。
後來有 7 隻狗在過程中活了下來,但胰管結紮過程很棘手,如果太緊會感染,如果太鬆,生產消化酵素的細胞不會凋亡。這 7 隻「倖存」的狗兒,有 5 隻仍會分泌胰島素,但分泌酵素的細胞也沒有萎縮。他們又對這些狗進行手術,結果又有 2 隻死於併發症。
無狗可用的窘態讓班廷研究團隊穿梭在多倫多的大街小巷,抓流浪狗回來實驗,最後終於成功收集到第一個萎縮的胰臟。他們磨碎胰臟,把萃取物注入一隻有糖尿病的實驗犬。結果在 1 個小時內,狗的血糖值下降了近一半。
實驗的成功令人興奮,但萃取胰島素的過程仍不穩定,且每隻在手術中犧牲的狗所製造出來的胰島素,只夠生產幾劑。若想用犬隻胰島素拯救整個國家的糖尿病患,無異是天方夜譚。
後來,藥廠找到了更穩定的萃取方法,取用大量的豬牛胰腺,同時也尋找第一個人類試驗品。他們找上了一名 14 歲骨瘦如柴的少年,他已因糖尿病陷入昏迷。
在注入高純度的胰島素後,少年血糖值大幅下降,逐漸恢復力量和精力,這是第一次人類糖尿病患得到成功的治療。即使胰島素無法治癒病人,但起碼讓他多活了 13 年。在這之前,罹患糖尿病的孩童如果幸運,在診斷後只能再活 1 年。
在 1923 年,胰島素首度在北美洲上市,不光是製藥界的革新,也是針劑革命。不過,豬牛胰腺生產的胰島素畢竟和人類胰島素不完全一樣,可能引起過敏反應,如長疹子,最常見的是失去皮下脂肪(脂肪萎縮)。解決方法當然是使用真正的人類胰島素,但在胰島素販售超過 50 年後,糖尿病患還是只能使用動物性胰島素。
一直到 1970 年代,一名在史丹佛大學研究病毒的教授做了 20 世紀最重要的實驗之一。他從細菌細胞中移除一段 DNA,把這 DNA 插入猴子細胞。這過程稱為「重組 DNA」。
當猴子細胞接受外來的 DNA,細菌的基因就能在猴子細胞中生產和細菌細胞中一樣的蛋白質。換言之,細菌的基因可一同操作猴子細胞,製造新的分子產物。
1975 年,研究人員將兔子製造血紅素的基因插入培養皿中的大腸桿菌,這是第一個將哺乳類基因移轉到另一個有機體上。科學家操縱細菌細胞,使之產生兔子血紅素,這是基因學分水嶺,也代表基因藥物即將誕生。
人類任何基因都可在試管中做出人類蛋白質,複製胰島素基因、製造人類胰島素是科學家的首要目標。有藥廠花了 1 年時間,成功分離人類胰島素基因,為糖尿病治療劃下新的里程碑。
不過,許多糖尿病患對使用胰島素保持戒心和疑慮。糖尿病衛教學會理事長杜思德日前接受中央社記者採訪時表示,台灣糖友胰島素施打率僅 12 %,與國際的 30 % 有明顯差距,僅 40 % 糖友的糖化血色素控制在 7 %。
杜思德說,如果該用胰島素治療卻未用,胰島細胞會持續衰退,開始產生許多不可逆的糖尿病併發症。統計發現,不到 15 % 的糖友控糖良好,且糖尿病合併腎病者眾,導致台灣末期腎病的負擔也是世界之最。
民眾之所以抗拒胰島素治療,杜思德說,是因過去坊間將胰島素和晚期症狀連結,誤以為胰島素會導致失明、洗腎、對身體不好等,加上有些人怕打針,以為針劑很粗,但都是偏見。尤其台灣社會對「保健食品」相當寬容,容易誤信偏方,也都可能影響常規治療意願。
杜思德表示,胰島素可發揮「解救」「強化」「取代」功能,有些糖友在胰島素介入後,血糖迅速獲得良好控制,就可以停用胰島素,只有身體胰島素功能完全失常的人才需要長期使用胰島素,糖友若有疑慮,應該醫師充分討論,「該用就要用。」
(新聞資料來源 : 中央社)
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