Ihmisinsuliinin keksiminen turvasi insuliinin saatavuuden

Insuliinia alettiin valmistaa teollisesti hyvin pian sen keksimisen jälkeen, mutta niin sanotut eläininsuliinit säilyivät insuliininpuutosdiabeteksen ainoana lääkehoitona useita vuosikymmeniä. Nykyisin diabeteksen hoidossa käytetään geeniteknologialla synteettisesti valmistettavia ihmisinsuliineja ja insuliinijohdannaisia.

Ensimmäiset 60 vuotta, vuodesta 1922 aina 1980-luvun alkupuolelle asti, insuliinia valmistettiin teuraseläinten haimoista, ja raaka-aineen rajallisuus vaikutti sen saatavuuteen.

Biokemisti Frederick Sanger sai vuonna 1958 Nobelin palkinnon onnistuttuaan selvittämään insuliinigeenin rakenteen, ja geenitekniikan keksiminen sekä ihmisinsuliinin geenin eristäminen 1970-luvulla olivat askelia, jotka mullistivat insuliinin valmistusmenetelmät.

Synteettistä ihmisinsuliinia alettiin valmistaa teollisesti vuonna 1982. Eläininsuliinin valmistamisesta ei silti ole täysin luovuttu, ja sitä on yhä saatavissa Suomessakin.

Tuoksu helppo tunnistaa

Ihmisinsuliinin valmistusmenetelmä perustuu bakteeri- tai hiivaviljelmien aineenvaihdunnan hyödyntämiseen. Insuliinin valmistusohjeet annetaan bakteeri- tai hiivasoluille siirtämällä ihmisen insuliinia koodaava geeni niiden perimään. Näin muokattuja soluja viljellään käymistankeissa, joissa solut alkavat lisääntyä ja tuottaa proinsuliinia. Raaka-aineen riittävyys ei enää ole ongelma, sillä soluja voidaan kasvattaa periaatteessa rajattomasti.

Kuukaudesta kahteen kestävän tuotantoprosessin lopputuloksena syntyy pakastekuivattua insuliinipeptidijauhetta, josta saadaan apuaineisiin sekoittamalla insuliiniampulliin säilöttävää valmista injektionestettä. 

Suurin osa ampullin tai insuliinikynän sisällöstä on steriiliä vettä. Insuliinin ominaistuoksu johtuu puolestaan metakresoli-nimisestä alkoholipohjaisesta säilytysaineesta. 

Rakenne ei kestä kylmää tai kuumaa

Insuliini on pienikokoinen proteiini eli valkuaisaine, ja insuliinimolekyylin herkkä rakenne rikkoutuu helposti. 

Insuliinivalmisteiden valmisteyhteenvedossa kerrottuja ohjeita säilytyksestä ja säilyvyydestä on tärkeää noudattaa. Jos insuliini jäätyy tai sen lämpötila nousee liikaa, menettää valmiste tehonsa eikä vaikuta odotetusti. Siksi insuliinia ei saa jättää alttiiksi auringolle, eikä unohtaa vaikkapa kuumaan autoon.

Koska insuliini on proteiini, ei sitä voi nauttia suun kautta: herkkä proteiini pilkkoutuu nopeasti ruuansulatuskanavassa. Lisäksi insuliinin annostelu vaatii sellaista tarkkuutta, johon ei tablettihoidolla kyetä. Tämän vuoksi insuliinit on annosteltava ihon alle pistoksina tai pumpulla.

Insuliinia riittää kriiseissäkin

Insuliini on yleisnimitys laajalle joukolle erilaisia insuliinivalmisteita, joista kaikille on käyttäjäkuntansa: diabeteksen hoito on yksilöllistä, ja yksittäisellä diabeetikollakin voi olla käytössä eri insuliinivalmisteita, kun 1990-luvulla keksityt insuliinijohdokset mahdollistivat insuliinien vaikutusprofiilien muokkaamisen.

Insuliineja Suomeen tuovat lääkeyhtiöt ovat hajauttaneet tuotantonsa eri puolille maailmaa. Lisäksi Suomessa on hyvin valvotut, jatkuvasti täydennettävät lääkevarmuusvarastot, joihin voidaan viranomaisten päätöksellä hätätilanteessa turvautua. Näin ollen insuliinin saatavuus on turvattu kriiseissäkin, minkä koronapandemiakin on jo osoittanut.

Jutun asiantuntijoina ovat olleet Sanofi Oy:n lääketieteellinen johtaja Antti Virkamäki sekä Novo Nordiskin rekisteröinti- ja lääketurvapäällikkö Timo Toivonen.

 


Insuliinihoidoissa on saavutettu monta virstanpylvästä

Teksti: Pirita Salomaa

Insuliinin keksiminen vuonna 1921 ei tarjonnut välitöntä helpotusta insuliininpuutosdiabetesta sairastavien tukalaan tilanteeseen. Insuliinia kyettiin aluksi valmistamaan vain pieniä määriä ja sitä voitiin antaa vain harvoille.

Teollisen tuotannon alku ja laajeneminen Pohjois-Amerikasta Tanskaan vuonna 1923 merkitsi huomattavaa parannusta insuliinin saatavuuteen. Sadassa vuodessa epäpuhtaan eläinhaimauutteen pistämisestä on edetty pika- ja pitkävaikutteisten insuliinijohdosten yksilölliseen annosteluun. Ja uusia insuliineja kehitetään yhä.

Geeniteknologia käyttöön

Haimassa Langerhansin saarekkeessa sijaitsevien beetasolujen tuottama insuliini on elimistön energiantuotannon kannalta elintärkeä hormoni. 

Terveen ihmisen beetasolut erittävät pieniä määriä insuliinia koko ajan, ja kun verensokeri alkaa syödessä nousta, lisääntyy insuliinin eritys nopeasti moninkertaiseksi, jotta verensokeri säilyy normaalitasolla. Tyypin 1 diabetesta sairastavan beetasolut lopettavat autoimmuunitulehduksen vuoksi insuliinin tuottamisen asteittain kokonaan, ja myös tyypin 2 diabeetikon insuliinintuotanto voi ajan myötä ehtyä täysin.

Elimistön tuottamaa insuliinia korvaavaa biologista lääkettä tehtiin aluksi eläinten, etupäässä nautojen ja sikojen haimoista. Tuotannon pullonkaula oli raaka-aineiden saatavuus: eläinten haimat eivät riittäneet vastaamaan insuliinin kysyntään.

Ratkaisun tarjosi insuliinigeenin selvittäminen 1950-luvulla. Se mahdollisti ihmisinsuliinia vastaavan valmisteen kehittämisen, ja ensimmäinen valmiste, Humulin, tuli saataville 1980-luvun alkupuolella.

Ihmisinsuliinia valmistetaan synteettisesti geeniteknologialla. Yksi valmistuksen osatekijöistä on tavallinen hiiva.

Askel kerrallaan

Kun vasta keksittyä insuliinia alettiin antaa ihmisille vuonna 1922, sen vaikutusaika oli lyhyt, ja potilaat saivat useita pistoksia päivässä. Tarve pitkävaikutteisemman valmisteen kehittämiseen oli ilmeinen.

Vuonna 1936 tanskalaiset tutkijat havaitsivat, että taimenen siemennesteestä saadun proteiinin, protamiinin lisääminen insuliiniin voi pidentää sen vaikutusaikaa. Kun insuliinihoidon kehdossa Torontossa tehtiin vielä lisähavaintoja, johti tutkimus pitkävaikutteisempien insuliinien tuloon markkinoille 1940-luvulla.

Kehitystyön seuraava hedelmä olivat keskipitkävaikutteiset NPH-insuliinit, joiden vaikutus alkoi hitaammin ja kesti pidempään kuin aiempien insuliinivalmisteiden. 

Ateriainsuliineiksi soveltuvat lyhytvaikutteiset ihmisinsuliinit toivat joustavuutta diabeteksen hoitoon 1980-luvulla, ja niistä muokatut pikavaikutteiset insuliinivalmisteet 1990-luvun lopulla. 

Insuliinihoidon käytännön toteutusta on merkittävästi helpottanut myös annosteluvälineiden kehitys diabeetikoiden itse keittämistä ruiskuista ja neuloista näppäriin insuliinikyniin ja lyhyisiin, ohuisiin neuloihin.

Mitä seuraavaksi?

Tuoreimpia sinnikkään kehitystyön tuloksia ovat niin sanotut ultranopeat insuliinit, ja tällä hetkellä katseet on suunnattu muun muassa älykkääseen insuliiniin. Tavoitteena on kehittää valmiste, joka vähentäisi insuliinihoitoon liittyvää hypoglykemiariskiä reagoimalla verensokeritasoon.

Parannusta diabetesta sairastavien hoitoon ja elämänlaatuun haetaan jatkuvasti myös insuliinin uusista annostelumenetelmistä: insuliinipumppujen sekä keinohaimojen kehitys etenee rivakasti, ja insuliinikyniin on tulossa lisää älyä. Suun kautta otettavat insuliinivalmisteet ovat toistaiseksi päätyneet umpikujaan, mutta Yhdysvalloissa on markkinoilla jauhemuodossa keuhkoihin hengitettävä insuliini. 

Silti sata vuotta sitten tehdyn keksinnön, insuliinin, paikka kaikkein tärkeimpänä diabeteksen hoitoon liittyvänä läpimurtona ei vielä ole uhattuna. Koko diabetesyhteisön jakama toive varmasti on, että seuraava vähintään yhtä merkittävä askel otetaan lähitulevaisuudessa.

 


Laboratoriosta hengenpelastajaksi vain kuukausissa

Teksti: Pirita Salomaa

Insuliinin keksiminen sata vuotta sitten on yksi lääketieteen tärkeimmistä voitoista. Se on myös tarina rahahuolista, kolikon heitosta, ihmisen parhaista ystävistä – ja rikkoutuneista ihmissuhteista.

Kun Frederick Banting ja John MacLeod vastaanottivat keksinnöstään Nobelin lääketieteen palkinnon vuonna 1923, he eivät olleet puheväleissä ja kumpikin halusi mieluummin jakaa kunnian toisen työtoverinsa kanssa: Banting puolitti palkintonsa Charles Bestin ja MacLeod James Collipin kanssa.

Näille neljälle Toronton yliopiston tutkijalle tuli eripuraa siitä, ketkä heistä olivat todelliset insuliinin keksijät, mutta yhdessä he ylsivät läpimurtoon, jota sadat muut diabetesta tutkineet olivat jo vuosikymmeniä tavoitelleet.

Alussa oli oivallus

Ensimmäisessä maailmansodassa haavoittunut Frederick Banting avasi Kanadaan palattuaan lääkärin vastaanoton. Potilaita oli niukasti, ja 29-vuotiaan lääkärin rahat lopussa, minkä vuoksi Banting hakeutui opetustehtäviin Ontarion yliopistoon. Siellä lukemastaan artikkelista hän sai syksyllä 1920 tutkimusidean, joka johti tyypin 1 diabetesta sairastaneen Leonard Thompsonin hengen pelastamiseen vain reilua vuotta myöhemmin.

Diabetestutkimus ei ollut Bantingin kutsumus, mutta kun rahahuolet jatkuivat ja suhde tyttöystävään päättyi keväällä 1921, hän päätti tulevaisuudestaan kolikkoa heittämällä. Vaihtoehdot olivat öljynetsintä arktisella Mackenzie-joella tai tutkimustyö. Öljynetsintä voitti, mutta lopulta retkikuntaan ei kuitenkaan tarvittu lääkäriä.

Banting palasi tutkimusideaansa ja kokeneelta diabetestutkijalta, 44-vuotiaalta John MacLeodilta Toronton yliopistosta saamaansa tarjoukseen, joka sisälsi työtilan ja tutkimusavustajan sekä koiria. 

Yrityksen ja erehdyksen kautta

Insuliinin keksimiseen johtanut tutkimus käynnistyi toukokuussa 1921 tilassa, joka muistutti pikemminkin varastoa kuin laboratoriota. Banting ja 22-vuotias lääketieteen opiskelija Charles Best ryhtyivät tekemään kokeita, joissa he eristivät koirien haimasta uutetta, ja hoitivat sillä koiria, joilta oli poistettu haima. 

Tutkimustyöhön harjaantumattoman kaksikon uurastus kohtasi useita vastoinkäymisiä, mutta jo elokuun alussa heidän sinnikkyytensä palkittiin: tuolloin vielä isletiiniksi kutsuttu uute madalsi diabetekseen sairastuneen koiran verensokeria ja kohensi sen vointia.

Ongelma oli aineen epäpuhtaus. Siitä päästiin, kun MacLeod palkkasi avuksi 28-vuotiaan biokemisti James Collipin. Hän kehitti puhdistusmenetelmän, jonka myötä insuliinia voitiin alkaa testata ihmisillä.

Yhden dollarin patentti

Ensimmäinen koehenkilö oli Bantingin ystävä, jolle insuliinia annettiin suun kautta jouluna 1921 – ilman toivottua vaikutusta. 

Tammikuussa 1922 insuliinia päätettiin kokeilla pistoksena vain 27-kiloiseksi kuihtuneeseen Leonard Thompsoniin. Kun pistoksen aiheuttama allerginen reaktio oli selätetty, Thompsonista tuli ensimmäinen tyypin 1 diabetesta sairastanut, jonka insuliini pelasti. Bantingin oivallus oli osoittautunut käänteentekeväksi MacLeodin alkuun esittämistä epäilyistä huolimatta. 

Banting, Best ja Collip myivät insuliinin patentin Toronton yliopistolle yhdellä dollarilla. Insuliinin teollinen tuotanto alkoi vuonna 1922 ja Suomeen sitä saatiin 1923.