糖尿病是人類(lèi)早有記載的疾病。我國(guó)古醫(yī)籍中的“消渴癥”實(shí)即糖尿病，因其典型臨床表現(xiàn)為多尿、多飲、多食而得名。在胰島素發(fā)現(xiàn)之前，身患糖尿病的患者只能接受無(wú)效的饑餓治療。這意味著，病人在一到兩年內(nèi)，就會(huì)陷入昏迷或死亡。
糖尿病是人類(lèi)早有記載的疾病。我國(guó)古醫(yī)籍中的“消渴癥”實(shí)即糖尿病，因其典型臨床表現(xiàn)為多尿、多飲、多食而得名。早在1889年，奧斯卡·閔科夫斯基和約瑟夫·馮研究胰腺的消化作用。將狗的胰腺切除，結(jié)果狗的尿量大增，并于10-30d之內(nèi)死亡。他們同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，切除胰腺后，狗排出的尿招引了許多螞蟻，而正常狗的尿并不招引螞蟻。發(fā)現(xiàn)切除胰腺的狗尿中含葡萄糖很多。這吸引了大量科學(xué)家投身到類(lèi)似課題上。科學(xué)的研究總是起起伏伏，螺旋式的上升。純化胰島素的方法始終盤(pán)旋著沒(méi)有突破。而歷史的轉(zhuǎn)折總是驚人的相似。胰島素的純化就是這樣一個(gè)靈光乍現(xiàn)的一瞬間得出的idea。一個(gè)名不見(jiàn)經(jīng)傳的小人物，一個(gè)沒(méi)有系統(tǒng)的科研培訓(xùn)的醫(yī)生稀里糊涂的闖進(jìn)了科學(xué)的殿堂，還獲得了舉世矚目的成就-諾貝爾獎(jiǎng)。這個(gè)小人物就是加拿大醫(yī)生Frederick Banting（班廷），在1920年他受到美國(guó)的病理學(xué)家MosesBarron在《外科和婦產(chǎn)科》雜志上的文章（盡管胰臟外分泌細(xì)胞已壞死，但是絕大部分內(nèi)分泌胰島細(xì)胞仍然存活）啟發(fā)。隨即產(chǎn)生了從胰臟提取胰島素的想法。在1921年成功提純了胰島素。提取方法：應(yīng)用結(jié)扎狗胰導(dǎo)管而使外分泌胰腺壞死（胰腺腺泡細(xì)胞—也就是專(zhuān)門(mén)分泌消化酶的細(xì)胞），然后解剖割取狗的胰腺，切爛搗碎浸泡，從中提取粗提液，把粗提液一步步去除雜質(zhì)濃縮精華，最終從中提純出那種傳說(shuō)中的“胰島素分子”。在科學(xué)的殿堂，無(wú)論是埋入塵埃里的小人物還是科學(xué)殿堂里的大拿，靈光乍現(xiàn)的一瞬間再加上個(gè)人的毅力及堅(jiān)韌不拔的精神顯得尤為重要。首次提純胰島素，是醫(yī)學(xué)史上劃時(shí)代的里程碑事件。第一代胰島素-動(dòng)物胰島素的出現(xiàn)1922年第一代胰島素-動(dòng)物胰島素出現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)糖尿病的原因后，大量的科學(xué)家投身于該項(xiàng)研究中。加拿大醫(yī)生Frederick Banting（班廷）應(yīng)用結(jié)扎狗胰導(dǎo)管而使外分泌胰腺壞死（胰腺腺泡細(xì)胞—也就是專(zhuān)門(mén)分泌消化酶的細(xì)胞），然后解剖割取狗的胰腺，切爛搗碎浸泡，從中提取粗提液，把粗提液一步步去除雜質(zhì)濃縮精華，最終從中提純出那種傳說(shuō)中的“胰島素分子”。然而動(dòng)物胰島素有缺陷，主要是普通結(jié)晶的動(dòng)物胰島素與人胰島素結(jié)構(gòu)不同，極易啟動(dòng)人體免疫反應(yīng)，導(dǎo)致過(guò)敏。隨著科技的進(jìn)步，1955年人工胰胰島素的出現(xiàn)讓胰島素踏入了一個(gè)新臺(tái)階。自從20世紀(jì)初，F(xiàn)ranz Hofmeister和Hermann Emil Fischer分別發(fā)現(xiàn)并提出蛋白質(zhì)是由氨基酸通過(guò)肽鍵連接起來(lái)的多肽分子以后，蛋白質(zhì)中的氨基酸以何種方式組成連接成為許多生化學(xué)家試圖了解的問(wèn)題，弗雷德里克.桑格選擇胰島素進(jìn)行蛋白質(zhì)序列研究是因?yàn)橐葝u素是當(dāng)時(shí)少數(shù)幾種能夠獲得大量純品的蛋白質(zhì)。這個(gè)選擇造就了胰島素的歷史轉(zhuǎn)折-人工胰島素的出現(xiàn)，同時(shí)還造就了一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。故事還得從頭說(shuō)起。桑格于1918年8月13日出生在英格蘭格洛斯特郡—個(gè)村莊。父親是一位醫(yī)生，曾在中國(guó)進(jìn)行醫(yī)療傳教，因健康原因回國(guó)；母親來(lái)自富裕的貴族家庭，且是貴格會(huì)的信徒。桑格14歲的時(shí)候，被送入了當(dāng)?shù)氐馁F族學(xué)校。不過(guò)，這位日后享譽(yù)世界的科學(xué)家并不是什么神童天才，而只是一個(gè)表現(xiàn)平庸的學(xué)生。桑格的考試分?jǐn)?shù)通常只是中等，而且他性格內(nèi)向，在學(xué)校里并不引人注意。中學(xué)時(shí)代過(guò)后，桑格來(lái)到劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院學(xué)習(xí)。在大學(xué)里，桑格依然沒(méi)有顯示出什么過(guò)人之處，他雖然是理科學(xué)生，但數(shù)學(xué)和物理都讓他感到吃力，只有化學(xué)課的成績(jī)還不錯(cuò)。不過(guò)，在圣約翰學(xué)院，桑格偶然接觸到一門(mén)新興的學(xué)科—生物化學(xué)，想到可以將自己的愛(ài)好（生物）和強(qiáng)項(xiàng)（化學(xué)）結(jié)合在一起，桑格就很有興致。所以，大學(xué)畢業(yè)后，桑格選擇繼續(xù)在劍橋攻讀生物化學(xué)專(zhuān)業(yè)的博士學(xué)位。1943年，25歲的桑格完成了博士論文《賴(lài)氨酸的代謝》，順利拿到了學(xué)位。博士畢業(yè)后，桑格走到了人生的岔路口，他要決定將來(lái)做什么了。桑格仔細(xì)打量了下自己—熱愛(ài)科學(xué)（尤其是生物化學(xué)方面），智力屬于中等偏上，不怎么擅長(zhǎng)科學(xué)理論分析，做實(shí)驗(yàn)或許還有點(diǎn)前途。于是，桑格寫(xiě)信給一些高校，看看能否爭(zhēng)取到實(shí)驗(yàn)員之類(lèi)的工作。不過(guò)，桑格覺(jué)得自己的履歷太過(guò)普通，擔(dān)心無(wú)法打動(dòng)各個(gè)大學(xué)的教授。所以，桑格動(dòng)了動(dòng)腦子，在求職信后面加了一句“我不缺錢(qián)，可以不拿工資……”。不出意外，教授們很歡迎這種送上門(mén)來(lái)的免費(fèi)勞動(dòng)力，紛紛給他遞去橄欖枝。最后，桑格還是選擇了劍橋大學(xué)生物化學(xué)系的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，從此開(kāi)始了自己的科學(xué)研究生涯。
十二年磨一劍，胰島素測(cè)序鑄造輝煌學(xué)術(shù)成果科研的道路上，也需要志同道合的朋友。1943年，由于個(gè)性和志趣相似，劍橋大學(xué)教授吉布納爾邀請(qǐng)桑格加入了他的研究小組研究蛋白質(zhì)序列。當(dāng)時(shí)能獲得純品的蛋白質(zhì)種類(lèi)很少。而胰島素是一種最小的蛋白質(zhì)，它的分子量只有6000，且很容易從附近的藥店買(mǎi)到，便宜還不會(huì)耽誤研究的進(jìn)度，自然研究就鎖定到胰島素。熱愛(ài)實(shí)驗(yàn)室超過(guò)愛(ài)自己的家，為了確定胰島素中的氨基酸排列，桑格天天泡在實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)研究，找到2，4 -二硝基氟苯試劑（DNFB，后人以他的名字將其命名為桑格試劑），給蛋白質(zhì)一端的氨基酸著色、切割，然后用紙色層分離法測(cè)定氨基酸，最終推斷出牛胰島素的完整序列。推斷還只停留在初始階段，真正的測(cè)序出來(lái)，才具有實(shí)際價(jià)值。桑格通過(guò)破壞牛胰島素二硫鍵而獲得兩條鏈，即具有酸性的A鏈和具有堿性的B鏈。1951年，桑格首先對(duì)B鏈進(jìn)行部分酸處理或胃蛋白酶處理，隨后用電泳、離子交換層析及活性炭吸附等方法，獲得含有5～20個(gè)氨基酸的肽段；再利用雙向紙層析分離，結(jié)合氨基酸組成分析及N端分析，可確定短片段氨基酸順序，最后以多個(gè)短段序列，利用重疊法獲得胰島素B鏈氨基酸序列。1953年，完成A鏈21個(gè)氨基酸的全序列測(cè)定。1955年，桑格克服了水解過(guò)程中二硫鍵交換、水解酶解后產(chǎn)物分離復(fù)雜等一系列難題，經(jīng)過(guò)兩年的艱苦努力，完成了二硫鍵位置的確定。成功不是一蹴而就的，他需要付出巨大的努力和堅(jiān)持。從1943年桑格著手研究胰島素，到1955年解析胰島素的精確結(jié)構(gòu)，前后跨越了12年時(shí)間。憑借桑格及其學(xué)生和助手的不懈努力與艱苦奮斗，最終完成了這一重大任務(wù)。桑格因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)這種測(cè)定了胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)的方法，而獨(dú)享1958年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他曾多次表示，第一次獲諾貝爾獎(jiǎng)對(duì)他之后的學(xué)術(shù)生涯有著重要的激勵(lì)作用。這次獲獎(jiǎng)給了他更多自信和熱情，支持他繼續(xù)以自己喜歡的方式進(jìn)行科學(xué)研究。
1992年由美國(guó)禮來(lái)公司研發(fā)的人胰島素類(lèi)似物（賴(lài)脯胰島素）優(yōu)泌樂(lè)問(wèn)世。2005年5月25日賴(lài)脯胰島素在中國(guó)上市；1999年由諾和諾德公司研發(fā)的速效胰島素類(lèi)似物門(mén)冬胰島素首次在歐洲上市，2002年門(mén)冬胰島素在中國(guó)上市。2000年由Aventis公司研發(fā)的長(zhǎng)效胰島素類(lèi)似物，甘精胰島素（來(lái)得時(shí)）在美國(guó)和歐洲上市，2003年獲中國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)而在中國(guó)上市。2004年6月諾和諾德公司研發(fā)的長(zhǎng)效胰島素類(lèi)似物地特胰島素（諾和平）獲準(zhǔn)在歐洲上市銷(xiāo)售，2005年6月獲FDA批準(zhǔn)在美國(guó)上市銷(xiāo)售， 2010年3月地特胰島素獲中國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)而在中國(guó)上市并開(kāi)始銷(xiāo)售。一旦技術(shù)和功能性作用實(shí)現(xiàn)后，隨后的發(fā)展逐步過(guò)渡到人體的舒適和實(shí)用性上。在這方面，科學(xué)家們繼續(xù)挖掘。2019年，口服胰島素，此類(lèi)藥物有可能成為首款膠囊劑型的口服胰島素。ORMD-0801，在一項(xiàng)涉及269名T2DM患者的IIb期臨床研究中表現(xiàn)出良好的降糖有效性以及安全性。2020年，Nature子刊發(fā)表了一篇介紹“智能胰島素貼片”研究進(jìn)展的文章。“智能胰島素貼片”的大小約相當(dāng)于一元硬幣，貼片上整齊排列著數(shù)百根可感知血糖水平的微小針頭（長(zhǎng)度不足1毫米）并負(fù)載胰島素。佩戴時(shí)，這些微小針頭可穿透表皮來(lái)感知皮下組織附近的血糖水平，并自動(dòng)響應(yīng)發(fā)揮類(lèi)似胰腺的血糖調(diào)節(jié)作用：當(dāng)血糖水平升高時(shí)，其會(huì)自動(dòng)釋放胰島素進(jìn)入體內(nèi)，起到降糖作用；當(dāng)血糖水平逐漸下降時(shí)，會(huì)減緩胰島素的釋放，防止低血糖的發(fā)生。除此以外，諾和諾德每周一次的超長(zhǎng)效胰島素icodec開(kāi)始三期臨床，該胰島素可與白蛋白牢固、可逆結(jié)合，形成“循環(huán)存儲(chǔ)庫(kù)”，半衰期長(zhǎng)達(dá)196小時(shí)，可能是近期最受期待的產(chǎn)品。
1，History of insulin，Journal of Community HospitalInternal Medicine Perspectives.
2，Shashank R. Joshi*, Rakesh M. Parikh**, A.K. Das. Insulin History, Biochemistry, Physiologyand Pharmacology. SUPPLEMENT OF JAPI JULY 2007 VOL. 55.
3，造就諾貝爾獎(jiǎng)神話(huà)的科學(xué)巨人：弗雷德里克·桑格
