如果病人知道胰島素的歷史，還有人會怕打胰島素嗎？
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【胰島素 100 年回顧歷史】- 林瑞祥教授
1920 年 28 歲的骨科醫師 Frederic Grant Banting 在加拿大 Ontario 州 London 市開業。剛開業的 Banting 醫師病人少，開始在當地的 University of Western Ontario 醫學院的解剖學科和生理學科擔任兼職的助教。
十月為了準備有關胰臟的上課材料到圖書館，偶然注意到剛到的期刊 Surgery Gynecology and Obstetrics 內一篇由病理學家 Moses Barron 寫的研究報告：「特別參照胰臟結石症討論郎氏小島與糖尿病的關係」。Barron注意到胰管結石後，各種消化酵素滯留在胰臟內活化，破壞製造消化酵素的細胞，但是郎氏小島因與胰管沒有連結，沒有受影響。
Banting 讀完 Barron 的論文後推想過去三十年大家失敗的原因可能是抽取糖尿病有效物質時，被消化酵素破壞殆盡。當天半夜Banting醒來在小本子上疾書：「結紮狗的胰管，讓狗活到腺胞退化變性，只剩胰小島。然後嘗試抽取內分泌物質」。
接受同事的建議，Banting 回母校 Toronto 大學醫學院找生理學教授 John R.R. MacLeod。由於 Banting 沒有研究經驗，MacLeod 起初不看好 Banting 的研究計畫，但拗不過再三的請求，同意 1922 年暑假回故鄉蘇格蘭期間，讓 Banting 利用生理學研究室做實驗。
MacLeod 特別安排攻讀生化和生理學四年級的學生 Charles Best 協助 Banting 做實驗。1921 年 5 月中旬 Best 考完畢業考試後第二天立即開始做實驗。第一次結紮狗的胰管失敗，第二次成功。取出萎縮的胰臟，剪成碎片，在乳鉢內利用生理鹽水和海砂研磨。萃取液用紗布過濾後，靜脈注射事先切除胰臟的狗。血糖從 360 降到 320 mg/dl。再注射抽取液，血糖更降。成功了！
起先 Banting 及 Best 稱胰島素為 Isletin。後來 MacLeod 教授建議採用 1910 年 Jean de Meyer 起的名子 Insulin (拉丁文 Insula，島)。
1921 年 12 月底，Banting 和 Best 到 Connecticut 州 New Heaven 市參加美國生理學會年會，正式向外宣佈發現胰島素。
1922年一月，利用當時在 Toronto 大學生化學科擔任客座教授的 J. B. Collip 協助純化的胰島素，給即將陷入酮酸中毒的 14 歲男童 Leonard Thompson 注射，成功的救回一命。
Banting 和 Best 取得胰島素的專利，並把專利以一元賣給 Toronto 大學。後者組織胰島素委員會，統籌胰島素的品質管理，提供專利使用權給任何合法的藥廠。
1923 年醫學或生理學的 Novel 獎頒給 Banting 和 MacLeod。Banting 領獎後宣布，他領受的獎金的一半送給 Charles H. Best。不服輸的 MacLeod 馬上宣布將他領受的獎金的一半送給 J. B. Collip。
1922 年初夏禮來公司開始小規模生產胰島素。到了秋天禮來公司的化學工程師 George Walden 發現，在抽取純化過程裡利用蛋白質在等電點容易沉澱的原理，將抽取液的酸鹼值調整為胰島素的等電點(pH 5.4)，可讓胰島素的抽取量最大化。於是 1923 年開始大量生產胰島素，以 Iletin為名銷售。
Toronto 大學附設的藥廠 Connaught Laboratories 也在 Charles H. Best 的協助下生產胰島素，稱為 Insulin Toronto。這種原始的不加修飾的短效胰島素在美國通常稱為 regular insulin (正規的胰島素)，在英國稱為 soluble insulin (可溶性胰島素)。
1923 年 Richard Murlin 注意到，給高血糖的病人注射胰島素時，血糖先稍許上升，然後逐漸下降。當時的胰島素不夠純，他從胰島素抽取液中分離出使血糖上升的物質，並命名為升糖素。
1925 年胰島素委員會首次對胰島素的生物活性下定義：1 mg 胰島素具有 8 單位的生物活性。每一單位的生物活性則依據注射胰島素後血糖下降的幅度 (兔) 或血糖下降引發痙攣的程度 (鼷鼠, mouse) 決定。
1926 年 JJ Abel 成功地讓胰島素形成結晶，有助於往後提升胰島素的純化工作。近年胰島素的純度提升到 26-30 單位/mg。1967 年
Donald Steiner 發現先胰島素 (proinsulin) 時使用 Sephadex G50 分子篩色層分析法分開分子量大約 9000 的先胰島素和分子量大約 6000 的胰島素。1973 年 Novo 公司利用這個原理應用在胰島素的純化工作上，成功地推出「最純的單成分胰島素」。
若干年後 Nordisk Insulin Laboratorium 也生產單成分胰島素。在台大醫院試用 Nordisk 的單成分胰島素期間，我利用 polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE，聚丙烯醯胺膠體電泳) 證實 Nordisk 的胰島素確實是單成分，但同時當作對照樣品的 Novo Monocomponent Insulin (取自台大醫院藥房) 則出現少量的第二個成分。Novo 公司解釋單成分胰島素溶液放置幾個月後會自然形成胰島素胱胺 (insulin amide)。Novo 公司寄來剛生產的 Monocomponent 胰島素，果然在 PAGE 中只看到一條線。
初期生產的胰島素濃度只有每西西 5 單位，到了 1926 年世界各地可以買到每西西 10、20、40 單位的胰島素。1960 年筆者在 Boston 開始照顧病人時只有 U40 和 U80 胰島素兩種濃度。偶而有些病人誤用 U40 注射器注射 U80 胰島素，導致注射雙倍劑量的胰島素，發生低血糖反應。因此美國在 1972 年開始花兩年時間停用 U40 和 U80 胰島素，改用 U100 胰島素。使用植入性胰島素泵 (Implantable pump) 的病人和極端肥胖的病人需要用到 U500 胰島素。
早期只有正規胰島素 (RI)，濃度低 (U5)、純度不夠、針頭粗，注射部位又痛、又癢，加上作用時間頂多 8 小時，每天需要注射 3 到 4 次。記得 20 年前我還在台大醫院服務時，遇見一位德國籍的中年病人，每 8 小時皮下注射正規胰島素：早上六點鐘，下午兩點鐘，晚上十點鐘。
1920 年丹麥哥本哈根大學動物生理學的教授 August Krogh 獲得諾貝爾醫學或生理學獎。1922 年前往北美洲演講時，因為夫人 Marie Krogh 醫師患糖尿病，而且也照顧數位有糖尿病的病人，特別前往加拿大多倫多大學醫學院探訪 MacLeod 教授。Krogh 教授免費獲得在丹麥製造胰島素的專利和技術，回國後 Krogh 教授與 Hans Christian Hagedorn 醫師合作，1923年成立 Nordisk Insulinlaboratorium，開始製造胰島素。
Hagedorn 醫師在 1921 年獲得哥本哈根大學醫學博士學位。論文的標題是：人類血糖的控制。論文內描述他自己改良的簡易血糖測定方法。1923 年 Hagedorn 醫師雇用兩位兄弟，Thorvald Pedersen 藥師和 Harald Pedersen 工程師(金屬工匠)。由於 Thorvald Pedersen 與 Hagedorn 醫師意見不合，1924 年兩位兄弟離開，1925 年正式成立 Novo Terapeutisk Laboratorium製 作Insulin Novo。Harald Pedersen 製作皮下注射器 Novo Syringe，供注射I nsulin Novo。
1936 年 Hagedorn 發現讓鹼性胜肽 Protamine (魚精胜肽) 和酸性胰島素結合後，形成 Protamine Insulin (Insulin Leo Retard) 可延長胰島素的作用兩倍，但經過 Toronto 大學附設 Connaught Laboratory 的 Scott 和 Fisher 的建議，添加鋅，做成 Protamine Zinc Insulin (PZI) 後，作用時間延長到 36 小時。
病人在早餐前注射 PZI 後，血糖在中午後才開始下降。為了控制早上的血糖，需要在早餐前另外注射短效胰島素 (RI)。可是 RI 不能和 PZI 混合後注射，因為 PZI 中有多量魚精胜肽，會結合 RI，使之成為 PZI。Nordisk Insulinlaboratorium 繼續改良 PZI，減少魚精胜肽，用胰島素飽和 (中和) 魚精胜肽上與胰島素結合部位，1946 年產生 Neutral Protamine Hagedorn (NPH) 胰島素。
以豬或牛胰島素製成的 NPH 胰島素作用時間約有 24 小時，但後來用人胰島素做成的 NPH 胰島素的作用時間大約縮短三分之一。
NPH 胰島素的好處是可與 RI 混合使用。NPH 胰島素長期很受歡迎， 但畢竟含有人體內沒有的魚精胜肽，有極少數病人產生嚴重的過敏現象。所幸 Novo 公司的 Knud Hallas-Møller 利用 pH 4 的醋酸鹽緩衝液，讓胰島素和大量的鋅產生大結晶，皮下注射後慢慢釋放胰島素，使作用時間延長到 36 小時，稱為 Ultralente insulin (超緩胰島素)。
製作鋅胰島素結晶時，上澄液中有和鋅沒有形成結晶的胰島素的溶液，可做成作用時間比正規胰島素稍長的 Semilente insulin (半緩胰島素)。70% Ultralente Insulin 和 30% Semilente insulin 混合，形成 Lente Insulin (緩胰島素)，其作用時間與 NPH Insulin 相當。Lente 系列胰島素在1954年上市。
桑格 (Frederick Sanger) 在 1955 年將胰島素的胺基酸序列完整地定序出來，同時證明蛋白質具有明確構造。這項研究使他單獨獲得了 1958 年的諾貝爾化學獎。1950 年代後期到 1965 年左右，多人嘗試利用有機化學的方法試圖合成胰島素。1975 年時，桑格發展出一種稱為鏈終止法（chain termination method）的技術來測定 DNA 序列，這種方法也稱做「雙去氧終止法」（Dideoxy termination method）或是「桑格法」。這項研究後來成為人類基因組計畫等研究得以展開的關鍵之一，並使桑格於 1980 年再度獲得諾貝爾化學獎。
1978 年 Goeddel 等利用 plasmid 製造人胰島素基因片段，插入大腸桿菌基因，製造人胰島素。1982 年禮來公司開始出售 Humulin。單體 (monomeric) 胰島素溶液裝在甁中容易形成小纖維，只好加鋅及苯酚 (phenol)，讓胰島素圍繞鋅形成穩定的六合體 (hexamer)。
六合體胰島素注入皮下組職後，分解成雙合體及單體胰島素後進入微血管內。為了加速六合體的分解速度，出現 Lispro insulin, Insulin Aspart 及 Glulisine 等速效胰島素。為了改善 NPH 胰島素的高峰和作用時間過短的問題，出現 NovoSol Basal，Glargine，與 Insulin degludec (Tresiba®) 等長效胰島素。
結晶純化問題與討論 在 Re: [實驗] 請問康胖是油狀物該如何養晶- 看板Chemistry 的推薦與評價
※ 引述《enolate (enolate)》之銘言：
: 如題
: 小弟我最近遇到一個很煩人的問題
: 我的結構是具有diketone 跟no2結構的小分子化合物
: 除了NMR鑑定外還需要X-ray的鑑定
: 但是它一直是油狀物
: 試問有沒有版上大大有這種經驗跟解決的方法……
您好
小弟有在lab學習到一些結晶的方法，在此提供您做參考，學識及技巧有限和不足，若有
差錯還望板上前輩指正
I.結晶方式
1.diffusion(擴散法): 先準備1個小樣本瓶及1個燒杯，在小樣本瓶以極少量剛好能溶解
你
的化合物的高極性有機溶溶劑去溶解你的化合物，將小樣本瓶置於燒杯內，燒杯加入低極
性的溶劑使其緩慢擴散進入樣本瓶中長晶，並將燒杯封口避免溶劑只是向外界揮發。
這是我以前做有機小分子時最常用的方式，solvent組合及比例就是要自己去試了，成功
率也相對較高。
2.一樣是擴散法: 這個方法是我現在待的lab在用的方法，跟1.一樣，只是是比較快速的
，將化合物配成濃溶液，緩慢延著瓶壁壓入低極性solvent，盡量不去擾動液面，這時會
看到高低極性間會有分層的狀況，這時候慢慢的移入低溫冰箱，原理跟一般擴散一樣，但
是混成一瓶大量solvent間直接接觸擴散，速度會比第一個快，可能會長太快。(目前我做
的是有機金屬化合物，都用這樣的方式結出晶體)
3.單溶劑結晶: 將化合物配成濃溶液，冰入低溫冰箱，利用溶解度差結晶，這個方法比較
難成功一些，要化合物非常純沒有雜質干擾比較容易長。這個方法我比較少試，有試也都
很少成功。
4.揮發法: 一樣將化合物配成濃溶液，擺在室溫或微微加熱情況下讓溶劑自行揮發，化合
物緩慢析出的過程中也有機會長晶。不過這個方法我沒成功過就是
那再來是你提到的油狀物問題，我以自己遇過的狀況來說一下
以前我做有機小分子時，也有碰到油狀物的狀況，換好多組solvent都沒有辦法結出來
你可以嘗試再高溫水浴下用真空系統抽長時間，看能不能將水氣或solvent抽掉，這種狀
況可能是你的化合物很會吸水，在外界就會因吸水而油掉。若這種方式做完還是油的，那
可能是真的就是在室溫下是液態的。如果你是有機小分子的離子化合物(ex:imidazolium)
這種的case，那麼你的化合物有可能會是離子液體，室溫下他就是液態的。
那再說一下現在做的有機金屬方面的，碰到油狀物的話第一個一定是聯想到化合物不純，
那麼就會想先壓出固體做初步的純化再去結晶，這時我也碰過就算強壓大量低極性溶劑也
壓不出固體的狀況(就是油狀物啦)
這時候我試過3種方式
1.壓滿低極性溶劑後，用超音波震盪震勻後再冰進冰箱，看看能不能有固體
2.一樣壓低極性溶劑之後浸入液氮一段時間，取出回溫，濾掉上層液，這時留下的東西
會比較純一些，再重新去做結晶
上面這兩種方式是建立在你的東西不純又搞不出固體而無法達到純化效果時用的手段
3.這個方式是適用在離子化合物上的(無論有機無機)，就是換鹽類(即更換你的陰/陽離子
)
，有時候可能這種陰/陽離子的堆積方式就是比較差，致使你的化合物堆積不佳，一直長
不出晶體，這時換鹽類讓整體堆積較佳或者使分子間產生弱作用力對長晶會有一些幫助
以上都是我在過去做專題還有現在研究所結晶時碰到的一些狀況還有怎麼去處理的方法
可能有不少問題在裡面，歡迎大家指正及討論
希望有幫助到原po
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 211.23.167.92
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Chemistry/M.1461080780.A.8A3.html
這些方式只是窮盡人力去排除人為操作的因素XDDD 能不能養出來真的運氣運氣 有時再
小心都還是結沒有 有時solvent亂噴一通隔天長一整鍋
※ 編輯: Deconation (60.251.46.134), 04/22/2016 01:44:48
這時要使用 N2/真空系統 並使用特殊的瓶子 利用氮氣以及抽氣系統 重複抽氣充氣減少
空氣含量及水氣，全程都要在氮氣環境下操作
若要結晶也是在這種環境下操作 同時使用的溶劑最好都用除水劑dry過 收至已活化的分子
篩再除水 否則溶劑含水量過高的話 結出晶體也會吸水垮掉
若結出的晶體要上機，一樣就是在有氮氣吹的環境下打開，看是要加礦物油或 paratone
進去(paratone是一種黏度很高的油，可以有效阻絕水氣及空氣，但相對較貴)，或者在刮
勺上沾油把康胖挑出來上機，以上供您參考，希望對您有幫助
有機部份的我比較不熟，可以參考樓下d大的建議看看，或許更簡單也比較有幫助
是的，也可以將母液以針在通氮氣的情況下將其轉出，留下的固體/晶體可進入手套箱
進行挑晶至安瓶中再予以封瓶，要上機時再打開直接倒進油裡。或是好像還有那種
wet box 可以直接在手套箱使用溶劑的，這種的我就沒看過了，不知道實際狀況是怎樣
※ 編輯: Deconation (211.23.167.92), 04/24/2016 01:26:05
了解，長知識了，謝謝你的分享
※ 編輯: Deconation (211.23.167.92), 04/26/2016 01:24:15
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