Insulintherapie: Endlich eine neue Beta-Version

25. Februar 2016
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Ein halbes Jahr oder länger ohne Insulininjektionen – für viele Typ-1-Diabetiker kaum vorstellbar. Amerikanische Forscher wollen genau dies ermöglichen und umhüllen dazu Beta-Zellen mit einem Algenpolymer. Ein Erfolg der Methode wäre nicht nur für Typ-1-Diabetiker ein Gewinn.

Die Langerhans-Inseln sind eine Ansammlung von endokrinen Zellen in der Bauchspeicheldrüse. Sie machen etwa zwei bis drei Prozent der Organmasse aus. Etwa 60 bis 80 Prozent davon sind Betazellen, die das blutzuckersenkende Peptidhormon Insulin produzieren, in β-Granula speichern und – wenn nötig – in das Gefäßsystem abgeben. Ermöglicht wird die Insulinfreisetzung aufgrund der fenestrierten Endothelzellen, die die Innenseite der Blutkapillaren des endokrinen Pankreas auskleiden. Über die „Fenster“ (lat. fenestra) stehen die Betazellen mit dem Blut in Verbindung, wodurch sie den Blutzuckerspiegel „messen“ und bei Bedarf reagieren können.

Genau diese Zellen werden bei Diabetes mellitus Typ 1 vom Immunsystem angegriffen und zerstört. Die Folge ist ein absoluter Insulinmangel. Betroffene müssen sich daher lebenslang mehrmals am Tag das fehlende Insulin spritzen. Hinzu kommen – je nach Therapie – ein strikter Essensplan oder eigenständige Blutzuckermessungen. Dies erfordert von den Patienten ein gutes und verantwortungsvolles Management. Denn unterlaufen Fehler, wie beispielsweise eine falsche Berechnung des benötigten Insulins oder das Abweichen vom Essensplan, können akut lebensbedrohliche Komplikationen wie Hypoglykämien oder das gefürchtete ketoazidotische Koma auftreten.

Das Zauberwort heißt Inselzelltransplantation

Diese Insulintherapie behandelt jedoch nur die Auswirkungen und nicht die Ursache der Erkrankung. Ein kausaler Therapieansatz ist die Transplantation von Inselzellen. Hierfür werden die Langerhans-Inseln aus einem Spenderorgan mithilfe eines enzymatischen Verdauungsprozesses isoliert, aufgereinigt und über die Pfortader in die Leber eingebracht. Grund hierfür ist, dass sich die Bauchspeicheldrüse bei Diabetikern im Laufe der Zeit zurückbildet. Die fremden Inselzellen verteilen sich in den Gefäßen, siedeln sich an und synthetisieren Insulin. Im besten Fall würde die Insulinversorgung der implantierten Zellen jener der Betazellen in den Langerhans-Inseln entsprechen.

Wenn da nicht das Immunsystem wäre

Hauptnachteil der Inselzelltransplantation ist, dass die Patienten dauerhaft Immunsuppressiva einnehmen müssen, da das Immunsystem die fremden Inselzellen sonst angreifen und zerstören würde. Die unerwünschten Wirkungen dieser Medikamente sind jedoch gravierender als sich täglich Insulin zu injizieren. Hinzu kommt, dass viele Diabetiker nach einer Inselzelltransplantation zwar vorübergehend insulinunabhängig sind, die Insulinproduktion der eingebrachten Zellen jedoch mit der Zeit nachlässt. Grund hierfür sollen chronische Abstoßungsreaktionen und das Wiederauftreten der ursächlichen Autoimmunität sein. Ein weiteres Problem stellt die begrenzte Anzahl an Spenderorganen, aus denen Inselzellen gewonnen werden können, dar. Denn laut Gesetz hat die Transplantation der Bauchspeicheldrüse als ganzes Organ Vorrang. Erst wenn diese nicht transplantierbar ist, dürfen Inselzellen isoliert werden. Verkompliziert wird das Ganze noch durch die Tatsache, dass für eine ausreichende Anzahl an Inselzellen zwei oder mehr Spender erforderlich sind.

Man nehme Algenpolymere …

Ein Forscherteam um Daniel Anderson vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) [Paywall] hatte nun die Idee, medizinische Geräte, die implantiert werden sollen, in eine Polymerkapsel zu verpacken, um sie so vor den Abwehrzellen zu schützen. Sie entschieden sich, eines der am häufigsten verwendeten Hydrogel-Biomaterialen zu verwenden, Alginate. Jedoch werden auch diese vom Immunsystem als körperfremd eingestuft und in einer sogenannten Fremdkörperreaktion von einem Narbengewebe umschlossen und so isoliert. Auf der Suche nach einem Polymer mit reduzierter Immunerkennung untersuchten die Wissenschaftler systematisch mehr als 600 verschiedene, auch chemisch veränderte Alginate in vivo an Mäusen. Das beste Ergebnis erhielt die Gruppe mit drei triazolhaltigen Verbindungen. Die Vermutung der Autoren ist, dass diese drei Materialien die Oberfläche der Immunzellen so verändern, dass dadurch auch ihre Aktivität inhibiert wird.

… und verpacke darin Betazellen

Zeitgleich zu dieser im Fachmagazin Nature Biotechnology veröffentlichten Arbeit erschien in Nature Medicine eine zweite Studie [Paywall], publiziert von der Gruppe um Anderson vom MIT und Wissenschaftlern der Harvard Universität. Den Forschern der Harvard Universität war es bereits im Oktober 2014 gelungen, Betazellen aus humanen Stammzellen zu züchten. Um nun nachzuweisen, dass Kapseln aus Triazol-Thiomorpholindioxid (TMTD)-Alginat Betazellen vor Abwehrzellen schützen können, ohne deren blutzuckersenkende Funktion zu behindern, verpackten die Wissenschaftler die Zellen in drei unterschiedliche Kapseln: 500 µm Alginat-Mikrokapseln, 1,5 mm Alginat-Kapseln sowie 1,5 mm TMTD-Alginat-Kapseln.

Für die Tests verabreichten die Wissenschaftler Mäusen mit einer starken Immunreaktion Streptozocin. Diese Substanz tötet endokrine Zellen wie Betazellen des Pankreas ab. Anschließend wurden verpackte und unverpackte Betazellen in die Bauchfellhöhle der Tiere injiziert. Während die insulinproduzierenden Zellen ohne Algenpolymer den Blutzucker-Spiegel nicht normalisierten, schafften die in Mikrokapseln befindlichen Betazellen dies für 15 Tage. Bei Tieren, die die 1,5 mm Alginat-Kapseln erhalten hatten, verzeichneten die Wissenschaftler ganze 30 Tage Normalwerte. Das beste Ergebnis lieferten jedoch die in den 1,5 mm TMTD-Alginat-Kapseln verpackten Betazellen. Die Blutzuckerwerte entsprachen über 174 Tage denen von gesunden Tieren. Nach knapp sechs Monaten wurden die Implantate wieder entfernt. Dabei fanden die Forscher eine minimale kollagene und zelluläre Ablagerung, jedoch kein Narbengewebe.

Ein Gewinn für Diabetiker – und die Wissenschaftler

Sollte die Methode Erfolg haben, würden nicht nur Typ-1-Diabetiker profitieren. Denn aus den Interessenkonflikten geht hervor, dass sich die Harvard Universität und das Howard Hughes Medical Institute das Patentrecht für die Herstellung der Betazellen aus humanen Stammzellen gesichert haben. Das Massachusetts Institute of Technology hat sowohl das Material als auch die Hydrogelkapsel patentieren lassen.

Was macht die Konkurrenz?

Weltweit arbeiten auch andere Forschergruppen an einer kausalen Therapie. So gelang es beispielsweise Anfang Januar der Gruppe um Sheng Ding vom Gladstone Institute in San Francisco, Fibroblasten aus der menschlichen Haut in Betazellen umzuwandeln. Anschließend wurden diesen Mäusen, die vorher mit Streptozocin behandelt worden waren, transplantiert. Das Ergebnis: Die Betazellen schütteten bei einem erhöhten Blutzucker Insulin in der richtigen Menge aus. Problematisch war jedoch die geringe Ausbeute sowie die Tatsache, dass zur Herstellung der Betazellen Gene, die Krebs auslösen können, verwendet wurden.

Einen anderen Ansatz entwickelte ein Wissenschaftlerteam der Universität Kalifornien in San Francisco [Paywall]. Ihre Idee ist es, das Immunsystem nach einer Transplantation nicht zu unterdrücken, sondern „umzuerziehen“, also die fremden Zellen zu tolerieren. Hierfür vermehrten sie sogenannte regulatorische T-Zellen, die sie vorher Typ-1-Diabetikern entnommen hatten, und verabreichten sie den Patienten wieder. Nach einem Jahr waren bis zu 25 Prozent der injizierten Zellen noch im Blut nachweisbar. Regulatorische T-Zellen sind die Gegenspieler der zytotoxischen T-Zellen und scheinen körpereigene Zellen vor dem Immunsystem zu schützen. Weitere Studien müssen jedoch zeigen, wie effizient diese Immuntherapie ist.

Heilung des Typ-1-Diabetes in Sicht?

Wenn alles gut geht, könnte diese Erfindung die Behandlung des Diabetes mellitus Typ 1 revolutionieren. „Wir glauben, dass die aus den humanen Stammzellen gezüchteten und in Kapseln verpackten Betazellen das Potenzial haben, Patienten mit dieser Krankheit eine Insulin-Unabhängigkeit zu bieten“, so die Autoren hoffnungsvoll. Allerdings ist es bis dahin noch ein weiter Weg. Bevor die TMTD-Alginat-Kapseln mit den Betazellen in klinischen Studien am Menschen getestet werden können, sind weitere Untersuchungen, beispielsweise an Primaten, notwendig. Ob die Methode am Ende Erfolg hat, wird sich also zeigen müssen.

97 Wertungen (4.73 ø)

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13 Kommentare:

@DocCheck News Redaktion. Ich lese ja auch gerne ihre Artikel, wenn ich in einer E-Mail von Ihnen ein Thema entdecke, das mich interessiert. Und ich lese auch gerne qualifizierte Kommentare von Kollegen dazu. Aber bei manchen “alternativen” Kommentare frage ich mich immer häufiger, ob ich auf einer falschen Seite bin und ob ich in Zukunft nicht besser diese Mails ignorieren sollte.

#13 |
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@ Silke Schuster
Leider nicht, da es sich ja um einen Autoimmunprozess handelt, der die körpereigenen Betazellen angreift.

#12 |
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i.A. von Prof.Dr. MMD
i.A. von Prof.Dr. MMD

# 9
Wir bitten Sie jedoch, die Netiquette zu beachten und themenbezogen zu diskutieren.!!!!!

Lieber Koll. Steinschulte sie haben ja recht, wir sitzen und sind nicht im Käfig! Wir denken diese Pseudo – Gurus können sich dieses Hemd anziehen.
Aber DocChec für diese Entgleisungen zu ignorieren wäre falsch und würde diesen Menschen nur zuträglich sein.

#11 |
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Mitarbeiter von DocCheck

Liebe Leser,

vielen Dank für Ihre zahlreichen Kommentare. Wir bitten Sie jedoch, die Netiquette zu beachten und themenbezogen zu diskutieren.

Ihre DocCheck News Redaktion

#10 |
  0

Es ist einfach unerträglich, dass man hier keinen Artikel lesen kann, ohne dass irgendwelche größenwahnsinnige “Heilpraktiker” ihren schwachsinnigen Senf dazugeben, der eine Beleidigung für die menschliche Intelligenz und die moderne Wissenschaft seit dem Mittelalter ist.
Und wenn man diesen Schwachsinn kritisiert, muss man sich Sprüche anhören wie “im Käfig sitzen” oder “warum könnt ihr Schwachsinn nicht als tolle Ergänzung zur wissenschaftlichen Vernunft begreifen” …. Man kann DocCheck News bald nur noch ignorieren …

#9 |
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Ärztin

Das Immunologische Problem wäre doch umschifft wenn man aus körpereigenen Stammzellen ß-Zellen züchtet. Dann braucht man auch keine Alginate.

#8 |
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Ärztin

Es geht hier aber nicht um die Chinesen.

#7 |
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Prof.Dr. MMD
Prof.Dr. MMD

China.. Sterberate der Säuglinge bei 9,2 von 1.000 Lebendgeburten)!

#6 |
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Prof.Dr. MMD
Prof.Dr. MMD

# 4
Ich würde bitten auf der Erde zu bleiben und nicht schon im Himmel zu schweigen!
Leben Chinesen gesünder? Haben Chinesen das Mittel der Wahl bei Krebspatienten und Anderen? Die vielen Lungen Erkrankungen in China sprechen für sich!! Immer noch ist auch die TBC stark verbreitet.
China: Säuglingssterblichkeit von 1990 bis 2015 (Kindstode im ersten Lebensjahr je 1.000 Lebendgeburten)

#5 |
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Weitere medizinische Berufe

Wenn man in einem Käfig sitzt (Schulmediziner), hat man ja keine Möglichkeit in Freiheit
auch außerhalb des “Käfigs” sich umzusehen.
Ich habe mal vor Jahren einen chin. Professor gefragt was ist der &nterschied zu uns in D
Er meinte wir haben beides, die westliche Medizin und die chinesische. Medizin
Also um im Bild zu bleiben “keinen Käfig”

#4 |
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Gast
Gast

Ehrlich gesagt finde ich dieses Front-Gehabe zwischen Arzt und HPlern langsam nicht mehr erträglich. Es ist weder dem fachlichen Bereich hier zuträglich noch erhöht es die Qualität der Beiträge wenn diese Plattform lediglich zum Schlagabtausch und zur Phrasendrescherei genutzt wird. Viell. wird sich endlich einmal darauf besonnen, hier themenbezogen zu kommentieren und das ohne Abwertungen sachlich. Jeder Mensch dürfte dazu fähig sein. Egal ob mit oder ohne UNI-Ausbildung.

#3 |
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Student der Humanmedizin

Sehr geehrter Herr Tsirigiotis,
Genau das ist das Problem dieser eingefleischten Schulmediziner, welche die Homöopathie etc. strikt ablehnen…. KEIN (im Kopf gesunder) Homöopath etc. Würde oben genannte Methoden infrage stellen, bzw. behaupten, die Homöopathie könne es besser. Im Gegenzug schießt ihr Schulmediziner stetig gegen die Homöopathie und versucht sie wo es nur geht in Frage zu stellen. Die Schulmedizin hat ja ihre Berechtigung, das meiste ist wissenschaftlich bewiesen, bei manchem hat man den exakten Mechanismus noch nicht komplett verstanden, aber es ist wissenschaftlich bewiesen. Und das zweifelt auch kein Homöopath an, dass es wirkt, die Frage ist immer nur, welche Nebenwirkungen es verursacht.
Aber dieses ignorante, hochnäsige Getue der Schulmedizin hasse ich wie die Pest… Wieso nicht einfach die Homöopathie als Ergänzung zur Schulmedizin oder in manchen Fällen sogar als Ersatz akzeptieren? Angst?? (Z. B. dass etliche Jahre Studium einem nicht alles gelehrt haben? ☺

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Oder man verabreicht einfach ein paar Globuli, weil die ja so ganzheitlich und nebenwirkungsfrei sind und nicht die Symptome bekämpfen sondern heilen….

Wo sind denn jetzt wieder die “ganzheitlichen” Mediziner/Heilpraktiker usw.?

#1 |
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