В начале 20-х годов XX века группы ученых во многих странах пытались понять связь между поджелудочной железой и диабетом. Значительная часть их исследований заключалась в вивисекции, при которой у собак удалялась поджелудочная железа, чтобы вызвать диабет. Без поджелудочной железы собаки больше не могли сжигать сахар или превращать его в жир. Как правило, после операции собаки впадали в кому и в конце концов умирали. Благодаря этим экспериментам ученые узнали, что поджелудочная железа производит несколько химических соединений; одно из них, как раз отсутствующее у диабетиков, вырабатывается частью поджелудочной железы, которая называется островками Лангерганса[9]. Задача заключалась в том, чтобы выделить это вещество в чистом виде, ввести его собаке с удаленной поджелудочной железой и посмотреть, спасет ли ее такое лечение от преждевременной смерти. Для того чтобы выполнить этот эксперимент, требовалось решить несколько сложных задач. Во-первых, определить это активное химическое вещество. Во-вторых, выделить из остальных веществ, производимых поджелудочной железой. В-третьих, найти способ медленного введения в организм в соответствии с возникающей потребностью.
Работа в лаборатории Университета Торонто началась сразу после того, как Фредерик Бантинг, тогда еще малоизвестный хирург общего профиля, сделал доклад о последствиях блокады панкреатических протоков. Имея награды за храбрость, проявленную им в сражениях Первой мировой войны, Бантинг стремился оставить след и в науке — как медик-исследователь. Он добился своего после доклада о поджелудочной железе. В записных книжках Бантинга сохранились следующие строчки:
Диабет.
Перевязать собаке панкреатический проток. Поддерживать ее жизнь, пока не дегенерируют ацинарные клетки и останутся островковые.
Попытаться выделить секрет этих клеток и ослабить гликозурию.
Бантинг предложил в эксперименте использовать хирургические нити. Дело было в том, что помимо инсулина, поджелудочная железа вырабатывает еще ферменты (ацинарными клетками), которые разрушает секрет островков Лангерганса. Предыдущие попытки получить результат, удалив поджелудочную железу и вводя полученный из нее экстракт в подопытных животных, окончились неудачей — ферменты поджелудочной железы к этому моменту уже успевали разрушить инсулин. В своем докладе Бантинг предлагал перетянуть протоки железы хирургическими нитями. Поджелудочная железа, изолированная от остального организма, будет медленно отмирать, а островки Лангерганса атрофируются в последнюю очередь. Это дает возможность изолировать их содержимое и ввести подопытным собакам с удаленной поджелудочной железой. Улучшение состояния животного после такой операции будет означать, что Бантинг опередил всех на пути лечения страшной болезни.
Этот метод не отличался новизной. Несколькими годами ранее его испробовала группа американских ученых. Они получили некоторые положительные результаты, однако потом группу покинул ее руководитель и работы остановили. Бантинг ничего не знал об этом и через несколько дней после сделанного им доклада договорился о встрече с главным физиологом Университета Торонто Дж. Дж. Маклеодом. После некоторых колебаний Маклеод предоставил ему лабораторию, нескольких подопытных животных и лаборанта из числа студентов. В то время были свободными два студента: Чарльз Бест и Кларк Нобль. Не исключено, что они бросили жребий, и работать в паре с Бантингом выпало Бесту.
В марте 1921 года работа началась. Под руководством Маклеода Бантинг и Бест у одной части собак поджелудочную железу удаляли, а у другой части — перевязывали. После нескольких недель и ряда неудач перевязанные поджелудочные железы удалось изъять, выделить и обработать участок с островками Лангерданса, а затем ввести содержимое в вену животным с удаленной поджелудочной железой. Результаты получились не совсем ясные. Одну собаку удалось вывести из комы, но она умерла на следующий день. Тем не менее несколько собак после инъекции повысили активность, что прибавило Бантингу и Бесту энтузиазма, в котором они так нуждались. Пока шел эксперимент, Маклеод находился в отпуске в Шотландии. По возвращении, будучи заинтригованным результатами, он тем не менее понял, что Бантингу и Бесту не хватает технических навыков. Для этого эксперимента было важно контролировать уровень сахара в крови каждой собаки до и после инъекции. Понижение уровня сахара означало бы, что полученный препарат содержит гормон, с помощью которого можно лечить диабет. Маклеод, обнаружив, что и Бантинг и Бест делали тесты на сахар редко и нерегулярно, настоял на том, чтобы последующие эксперименты велись точнее и контролировались по многим параметрам.
Последовав совету руководителя, Бантинг и Бест стали проверять уровень сахара в крови собак до и после инъекций. Через несколько месяцев они опубликовали первую статью о своих опытах, где заявляли, что всегда добивались улучшения клинического состояния собак после введения экстракта дегенерировавшей (с наложенной лигатурой) поджелудочной железы. На самом деле все обстояло немного не так. Из их записных книжек совершенно ясно, что Бантинг и Бест довольно селективно отбирали результаты опытов для статьи, и именно поэтому ученые, желавшие повторить их опыты, столкнулись с большими трудностями. Как и в случаях с Луи Пастером, Артуром Эддингтоном и Робертом Милликеном, успехи были преувеличены, а неудачи игнорировались.
На этом этапе, несмотря на множество проведенных опытов, Бантинг и Бест достигли лишь незначительного успеха по сравнению с другими группами ученых, о которых они уже кое-что слышали. Но тут к ним присоединился биохимик Джеймс Коллип, и они пошли вперед очень быстро, делая подкожные инъекции и повысив точность измерений уровня сахара в крови. По предложению Маклеода экстракт, получивший впоследствии название инсулин, тоже был улучшен: его удалось очистить от примесей, находившихся в поджелудочной железе. Но что еще более важно, группа поняла, что может экспериментировать со свежей поджелудочной железой взрослых особей, поскольку теперь они перешли на использование различных фильтратов. Это означало, что операции с наложением лигатуры им больше не нужны. Все эти усовершенствования стали возможны только благодаря Маклеоду и Коллипу. Особенно полезным был вклад Коллипа. По своей собственной инициативе он провел многочисленные опыты с кроликами, и обнаружил, что даже у здоровых животных экстракт понижал уровень сахара в крови. Затем он несколько изменил процесс экстрагирования, что тут же сказалось на результатах. После заключительной фильтрации он сохранил и фильтрат и осадок, а затем решил сравнить их эффективность. Вопреки ожиданиям вскоре стало ясно, что наибольшей эффективностью отличается не фильтрат, а осадок.
Но еще до этого этапа Бантинг и Бест ощутили, что руководство экспериментами быстро переходит к Коллипу, очень опытному и знающему ученому. Его успехи не на шутку встревожили эту пару исследователей. И нужно сказать, для этого у них были веские основания. У Коллипа было все, чем должен обладать настоящий исследователь, а Бантинг и Бест, судя по свидетельствам, собранным Майклом Блиссом, сильно уступали ему в способностях. Вероятно поэтому, не потеряв еще главенства в работе, они решили поскорее проверить экстракт на человеке. Так, и января 1922 года было проведено первое клиническое испытание на пациенте. Больного звали Леонард Томпсон. Результаты оказались самыми печальными. Эффект инъекции был столь незначителен, что его можно было объяснить влиянием других факторов, а у самого Томпсона в месте укола возникла огромная неприглядного вида опухоль. Бантинг и Бест поняли, что поторопились.
