Kazimierz Funk - biochemik, odkrywca witamin i twórca nauki o nich

Opracowanie: dr Małgorzata Taborska

Dzieciństwo i młodość

Kazimierz Funk urodził się 23 lutego 1884 roku w Warszawie, w zamożnej rodzinie lekarskiej, żydowskiego pochodzenia. Ojciec Jakub Funk (urodzony około 1854 roku) był specjalistą dermatologiem – praktykiem i naukowcem. Lekarzem była też matka, Gustawa z domu Zysan (urodzona około 1856 roku), która po ślubie nie pracowała zawodowo. Ojciec prowadził praktykę przy ulicy Włodzimierskiej w Warszawie (obecnie ulica Czackiego), należącej do elity finansowej skupionej wokół placu Wareckiego (obecnie plac Powstańców Warszawy). Kazimierza wysłano do kliniki w okolicach Augsburga, gdzie leczono mu dysplazję stawu biodrowego. Po powrocie do Warszawy ukończył gimnazjum, zdał maturę w wieku 16 lat i wyjechał na studia do Szwajcarii (1900). Początkowo były to studia przyrodnicze na Uniwersytecie Genewskim, później chemia organiczna na Uniwersytecie w Bernie. Prowadził badania pod kierunkiem polskiego naukowca, twórcy teorii flawonoidów, Stanisława Kostaneckiego (1860–1910). W 1904 roku obronił u niego doktorat dotyczący budowy barwników roślinnych: brazyliny i hematoksyliny.

Rozwój kariery naukowej

Życie zawodowe Funka przypomina dzisiejsze kariery naukowe oparte o system staży, grantów, stypendiów i kontraktów. Przez całe życie był na kilkuletnich posadach, najdłużej w fundacji Funka w Stanach Zjednoczonych (24 lata: 1943–1967) oraz własnej firmie Casa Biochemica (12 lat: 1927–1939). W sumie związał się z 19 instytucjami lub organizacjami. Tak częste zmiany były wynikiem sytuacji politycznej (dwie wojny światowe), ale również niezależności myślenia i niepodporządkowania się sztywnemu i hierarchicznemu systemowi.

Po studiach, w latach 1904–1906, pracował w Zakładzie Biochemii Instytutu Pasteura w Paryżu u Gabriela Bertranda (1867–1962), bakteriologa, biochemika i farmakologa, badając pierwiastki śladowe i ich rolę w organizmie, budowę węglowodanów i białek oraz syntezę zasad organicznych i aminokwasów. W 1906 roku przeszedł do laboratorium Katedry Chemii Organicznej Uniwersytetu w Berlinie kierowanej przez Emila Fishera (1852–1919), gdzie współpracował z jego asystentem Emilem Abderhadlenem (1877–1950) biochemikiem i fizjologiem. Badał aminokwasy oraz metabolizm białek. W 1909 roku przyjął roczny kontrakt w laboratorium szpitala miejskiego w uzdrowiskowym Wiesbaden (prowincja Hesja-Nassau, Niemcy). Opracował tam metodę oznaczania parametrów biochemicznych krwi, badał również metabolizm kwasu tłuszczowego. W 1910 roku przeszedł do Kliniki Pediatrycznej Uniwersytetu w Berlinie, jednak już w 1911 roku związał się z Instytutem Medycyny Zapobiegawczej Josepha Listera (Szkoła Uniwersytetu Londyńskiego), którego dyrektorem był fizjolog Charles James Martin (1866–1955). Pracował tam do 1914 roku, w tym czasie odkrył witaminy, jednak ze względu na ortodoksyjne układy w Instytucie zmienił pracę na utworzony sześć lat wcześniej Instytut Badawczy Szpitala Onkologicznego w Londynie. Zbiegło się to ze ślubem (1914) z poznaną rok wcześniej Belgijką Alix Denise z domu Schneidesch (1895–1979). W 1915 roku, podczas I wojny światowej, oboje wyjechali z Wielkiej Brytanii do Stanów Zjednoczonych, gdzie kilka miesięcy później urodził się ich syn Jan Kazimierz Funk (1915–1999). Drugie dziecko – córka Doriane Jacqueline (1924–2001) urodziła się w Polsce.

W Ameryce Funk podjął pracę w Laboratorium Badawczym Harrimana Szpitala Roosevelta w Nowym Jorku, później w firmie chemicznej Calco w New Jersey, gdzie zajmował się produkcją kwasu benzoesowego oraz atofanu. W roku 1917 związał się z firmą farmaceutyczną Metz and Company w Nowym Jorku, dla której zmodyfikował salwarsan, opracował benzonaftol oraz pomógł przy syntetazie sztucznej adrenaliny. Współpraca i przyjaźń z dyrektorem Wydziału Biochemicznego Metz and Co, biochemikiem Harrym Ennisem Dubinem (urodzony w 1891 roku), zaowocowała wieloma publikacjami oraz opracowaniem preparatu witaminowego OSCODAL (1922). W tym czasie Funk współpracował też z College of Physicians and Surgeons Uniwersytetu Columbia (Nowy Jork).

W 1923 roku dzięki poparciu dawnego mentora i przyjaciela, bakteriologa Ludwika Rajchmana (1881–1965), powrócił do Polski na czteroletni kontrakt. Został kierownikiem Zakładu Biochemicznego Państwowego Zakładu Higieny w Warszawie (PZH). Rajchman dopomógł mu też w uzyskaniu stypendium z Fundacji Rockefellera. Funk badał witaminy z grupy B, między innymi kwas nikotynowy (B3), biochemię białek, hormonów, enzymów trawiennych (pepsyna i trypsyna) oraz zagadnieniami żywieniowymi. Opracował technologię produkcji oczyszczonej insuliny, pozyskiwanej z trzustek bydlęcych. Rozpoczął jej produkcję, doposażając laboratorium własnym sumptem, dzięki temu Polska stała się trzecim w świecie producentem insuliny, po Danii i Wielkiej Brytanii. Niestety przewrót majowy (1926) i późniejsza sytuacja w Polsce spowodowały, że wyjechał do Belgii. Pięciomiesięczny pobyt u rodziny żony zakończył wyjazdem do Francji, gdzie jako konsultant pracował krótko w firmie produkującej szczepionki i surowice (House of Grémy w Paryżu). Szybko stworzył własną firmę Casa Biochemica (Paryż) z doskonale wyposażonym laboratorium. Skupił się na badaniu hormonów płciowych, pracach nad insuliną i krzywicą. Równocześnie współpracował z innymi placówkami farmaceutycznymi, Jak choćby koncernem Roussel Company (jako biochemik w latach 1929–1939) oraz z założoną w 1936 roku U.S. Vitamin Corporation (jako konsultant w latach 1936–1939).

Po wybuchu II wojny światowej zostawił cały majątek we Francji i wyjechał z rodziną na stałe do Stanów Zjednoczonych. Od 1920 roku miał już obywatelstwo tego kraju, zachowując równocześnie polskie (podczas pracy w Berlinie odrzucił propozycję niemieckiego obywatelstwa). Początkowo podjął pracę w U.S. Vitamin Co. oraz laboratorium chemicznym w City College w Nowym Jorku u Benjamina Harrowa (1888–1970), biochemika i dietetyka. Badali razem hormony, ich przydatność w terapii oraz właściwości detoksykacyjne ekstraktów wątrobowych. W 1946 roku Funk przez rok działał w Fundacji (Funk-Jacobs-Spenel), ale wrócił do U.S. Vitamin Co., dla której opracował preparat witaminowo-mineralny Vi-Synergal. W 1947 roku powstała fundacja non-profit Funk Foundation for Medical Research (działa do dziś), jako uhonorowanie jego badań. Działał w fundacji do 1963 roku, podjął między innymi badania nad rakiem. W wieku 79 lat wycofał się z aktywnej pracy, zmarł na raka 19 listopada 1967 roku w Albany.

Praca naukowa

Kazimierz Funk miał różnorodne zainteresowania badawcze, oscylujące wokół roli związków organicznych w organizmie, ich wpływu na metabolizm, działania hormonów i enzymów, oraz wpływu związków na rozwój raka. Jest twórcą nauki o witaminach, ale również przyczynił się do rozwinięcia nauk o zbilansowanej i zróżnicowanej diecie oraz diabetologii. Przede wszystkim miał doskonałą praktykę w syntezie związków organicznych, odkrywaniu ich budowy i znaczenia w organizmie. Niesztampowe myślenie powodowało, że postrzegał problemy inaczej niż większość ludzi. Prawdopodobnie dlatego najlepiej działał we własnym tempie, współpracując z ludźmi wybranymi przez siebie. Mocna osobowość powodowała niekiedy konflikty i niepodporządkowanie się narzuconym zasadom, ale spotkał też wiele przyjaznych osób, którym niemało zawdzięczał. Szczególnie ważne było poparcie Ludwika Rajchmana, mentora i przyjaciela, który nie tylko pomógł mu w upowszechnianiu badań nad witaminami i umożliwił wprowadzenie do nauki terminu „witamina”, ale również zorganizował powrót do Polski i stworzenie pierwszego prowadzonego samodzielnie laboratorium naukowego. Pomógł również w zdobyciu stypendium Rockefellera. Innym przyjacielem i bliskim współpracownikiem był Harry E. Dubin z Metz and Co.

Funk wiele publikował, był autorem lub współautorem kilkuset prac naukowych oraz kilku monografii.

Witaminy i mikroelementy

Najbardziej spektakularnego odkrycia Funk dokonał przed 30. rokiem życia. Już w Berlinie zajmował się mikroelementami. Badając wpływ karmy na wzrost psów, doszedł do wniosku, że prawidłowa dieta powinna zawierać coś więcej niż główne składniki pokarmowe. Wywołało to konflikt z Abderhadlenem, w efekcie którego przeniósł się do Instytutu Listnera w Londynie. Tu spotkał się z problemem choroby beri-beri, obejmującej dużą część populacji Jawy. Odnosząc się do sugestii lekarza wojskowego dr Williama L. Braddona (urodzony w 1852), działającego na Jawie, szukał przyczyn choroby w niedoborze jednego z aminokwasów w diecie, obecnego w łuskach ryżu. Badając ptasie zapalenie wielonerwowe, odkrył, że nie jest to aminokwas, jak sugerował Braddon, ale związek, który nazwał witaminą (łac. Vita – życie; amine – grupa z azotem). Konkretnie była to tiamina (witamina B1). Swoje spostrzeżenia, wraz z nazwą nowej grupy związków opublikował dopiero dzięki Rajchmanowi. Był to przekrojowy artykuł o witaminach w „Journal of State Medicine”. Przez całe życie pracował nad witaminami, źródłem ich pozyskiwania, działaniem i awitaminozami. Oznaczył witaminy B3 (PP, niacyna i nikotynamid), C oraz D, badał też suplementację mikroelementami. Odkrył, że awitaminoza jest przyczyną nie tylko beri-beri, ale również szkorbutu, krzywicy i pelagry. W 1914 roku opublikował monografię Die Vitamine (Wiesbaden 1925), wydanie rozszerzone jako The Vitamines (Baltimore 1922). W 1925 roku podzielił witaminy na dwie grupy: zawierające azot i wrażliwe na działanie zasad witaminy (C, D i grupa B) oraz niezawierające azotu i odporne na działanie zasad witasteryny (A, E, F). Wraz z Dubinem opracował pionierski preparat witaminowy OSCODAL (1922, Metz and Co) – koncentrat z wątroby dorsza, bogaty w witaminy A i D. Wraz z biochemikiem Arturem Lejwą (1895–1972) w Casa Biochemica badał wpływ poziomu czynnika (B12) z wątroby na anemię oraz jego obecność w drożdżach. Dla firmy U.S. Vitamin Co. pomógł stworzyć linię produkcyjną witaminy PP, a w 1946 roku opracował z Dubinem pionierski preparat wiaminowo-mikroelementowy Vi-Synergal.

Hormony peptydowe i steroidowe oraz enzymy

Kolejną grupą związków, które badał Funk, były białka, aminokwasy, a przede wszystkim hormony i enzymy. Zajmował się ich identyfikacją, syntezą oraz strukturą (na przykład aminokwasów cysteiny i alaniny). Już w trakcie studiów u Kostaneckiego zsyntetyzował estrogen (1904), a w Casa Biochemica zsyntetyzował androsteron (przed 1939). Badania kontynuował w Niemczech, Francji, Londynie i USA. W Metz and Co. (USA) współpracował przy opracowaniu produkcji syntetycznej adrenaliny. Dwa lata po wyodrębnieniu i zastosowaniu insuliny (Toronto, Kananda 1922) Funk opracował produkcję jej oczyszczonej wersji (Polska 1924). Prace nad insuliną, jej działaniem, jak również jej formą doustną, rozpoczęte w Polsce, kontynuował we Francji i USA. W PZH badał też enzymy trawienne – pepsynę i trypsynę. W Casa Biochemica skupił się na hormonach płciowych (żeńskich i męskich). Badał ich właściwości i zmiany stężenia w płynach ciała w zależności od wieku, również stężenie w moczu. Do badań włączył się syn Jan, student medycyny (publikacja wspólna w 1934 roku). W USA zajął się zależnościami pomiędzy różnymi hormonami i ich zastosowaniem w leczeniu.

Badania nad nowotworami i inne

Już w Berlinie zainteresował się badaniami nad nowotworami, biochemicznymi przyczynami ich powstawania oraz substancjami spowalniającymi ich wzrost. Dalsze studia prowadził w Szpitalu Onkologicznym w Londynie oraz w fundacji Funka w Nowym Jorku, gdzie badał związek między chorobami onkologicznymi a stężeniem hormonów w organizmie, a także powstawanie wrzodów w żołądku.

Opracował metodę oznaczania parametrów biochemicznych krwi (Wiesbaden 1909). Badał metabolizm kwasu moczowego, zajmował się opracowywaniem i ulepszaniem lekarstw, takich jak: preparaty witaminowe, aftofan (przeciwbólowy) benzonaftol (przeciwbiegunkowy) czy udoskonalenie salwarsanu do postaci niekumulującej się w organizmie (neo-salwarsan, lek na kiłę).

Nagrody i upamiętnienia

Był czterokrotnie nominowany do Nagrody Nobla: w dziecinie fizjologii i medycyny za badania nad witaminami (1914 i 1925) oraz chemii (1926, 1946). Upamiętnieniem jest fundacja Funk Foundation for Medical Research (od 1947) oraz nagroda imienia Kazimierza Funka przyznawana przez Polski Instytut Naukowy w Ameryce wybitnym naukowcom polskiego pochodzenia (od 1995).

Bibliografia (wybór)

Berger S., Kazimierz (Casimir) Funk – Pioneer in Vitaminology – 101 Anniversary of His Discovery – Special Note, „Polish Journal of Food and Nutrition Science” 2013, vol. 63 (4), s. 201–205.

Funk C., The etiology of the deficiency diseases. Beri-beri, polyneuritis in birds, epidemic dropsy, scurvy, experimental scurvy in animals, infantile scurvy, ship beri-beri, pellagra. „Journal of State Medicine” 1912, vol. 20, s. 341–368.

Funk C., Die Vitamine, Wiesbaden 1914.

Funk C., Dubin H.E., Vitamin and mineral therapy, Nowy Jork 1936.

Cooper E.A., Funk C., Experiments on the causation of Beri-Beri, „The Lancet” 1911, vol. 178 (4601), s. 1266–1267.

Funk K., Die Vitamine, ihre Bedeutung für die Physiologie und Pathologie mit besonderer Berücksichtigung der Avitaminosen (Beriberi, Skorbut, Pellagra, Rachitis), Wiesbaden 1914.

Funk K., Witaminy. Historia ich odkrycia i znaczenie praktyczne, Warszawa 1925.

Griminter P., Casimir Funk (1884–1967), „The Journal of Nutrition” 1972, vol. 102 (9), s. 1105–1113.

Harrow B., Casimir Funk – Pioneer in Vitamins and Hormones, New York 1955.

Kaempffert W., Persistent Mr. Vitamin; CASIMIR FUNK. Pioneer in Vitamins and Hormones. By Benjamin Harrow. Illustrated. 209 pp. New York: Dodd, Mead & Co.$4, „The New York Times”1955, June 26, s. 6.

Ostrowski P.F., Who discovered vitamins?, „The Polish Review” 1986, t. 31 (2/3), s. 171–183.

Piro A., Tagarelli G., Lagonia P., Tagarelli A., Quattrone A., Casimir Funk: his discovery of the vitamins and their deficiency disorders, „Annals of Nutrition and Metabolism” 2010, vol. 57 (2), s.85–88.

Stachoń M., Lachowicz K., Kazimierz Funk – naukowiec na miarę naszych czasów, „Kosmos” 2017, t. 66 (4), s. 515–526.

Warnke A., Kazimierz Funk – odkrywca eliksiru życia, Culture.pl 2018, https://culture.pl/pl/artykul/kazimierz-funk-odkrywca-eliksiru-zycia (dostęp: 5.12.2022).

Wójtowicz P., Czterokrotnie miał szansę na nagrodę Nobla, choć nigdy jej nie otrzymał. Kazimierz Funk – ojciec chrzestny witamin i zdrowego stylu życia. Medonet 2022, https://www.medonet.pl/zdrowie,czterokrotnie-mial-szanse-na-nagrode-nobla–choc-nigdy-jej-nie-otrzymal–kazimierz-funk—ojciec-chrzestny-witamin-i-zdrowego-stylu-zycia,artykul,67170793.html (dostęp: 5.12.2022).