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胰島素是糖友救命武器 研發幕後功臣之一是狗

2019-11-13 12:06中央社 台北13日電

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。中華民國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。」

糖尿病基因酵素

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