Wissenschaftler produzieren Insulin-produzierende Zellen aus Stammzellen zur Behandlung von Typ-1-Diabetes

Bei Typ-1-Diabetes, einer lebenslangen Erkrankung, bei der sich Patienten mehrmals am Tag mit Insulin spritzen müssen, beginnt das Problem mit dysfunktionellen Zellen in einem Pankreasnest, den Langerhansschen Inseln.

Die Zellen, Beta-Zellen genannt, produzieren Insulin als Reaktion auf Glukose oder Zucker im Blutkreislauf. Bei Typ-1-Diabetes macht der Körper diese Zellen für eine Immunbedrohung unbrauchbar und tötet sie ab, so dass die Patienten keine natürliche Insulinversorgung haben.

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Weil das winzige Stück Beta-Zellen eine so wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Körpers spielt, haben Forscher nach einem Weg gesucht, um neue funktionierende Beta-Zellen in Patienten einzuführen. Aber es gibt große Herausforderungen.

Eine bedeutende Entwicklung kam vor ein paar Jahren, als Forscher menschliche Pankreasstammzellen in Mäuse einführten. Innerhalb weniger Wochen verarbeiteten die Mäuse Glukose normalerweise.

In dieser Woche machten die Harvard-Forscher das, was viele hießen, eine wesentliche Verbesserung dieses Systems. Sie überzeugten erfolgreich pankreatische Stammzellen, um sich im Labor als Beta-Zellen zu spezialisieren. Wenn diese Zellen dann in Mäuse implantiert wurden, gingen die Tiere von einem hohen Blutzuckerspiegel zur normalen Reaktion auf Glukose in wenigen Tagen über.

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"Wenn Sie mir nichts gesagt und mir diese Zellen geschickt hätten, würde ich sagen: Das sind menschliche Inselzellen", sagte Dr. Jose Oberholzer, ein Transplantations-Chirurg und Endokrinologe an der Universität von Illinois in Chicago, der die Arbeit genau verfolgt hat.

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Ein kleiner Schritt mit großen Auswirkungen

Der Fortschritt mag geringfügig klingen, aber es ist die Art von Verbesserung, die für Patienten einen großen Unterschied macht.

Die Pankreasstammzellen, die in den früheren Untersuchungen verwendet wurden, tragen ein erhebliches Krebsrisiko, gerade weil sie noch wachsen und sich verändern, wenn sie transplantiert werden. Die Forscher haben seitdem damit begonnen, die Zellen in kreditkartengroße Pakete zu packen, bevor sie implantiert werden, um das Krebsrisiko zu mindern. Voll spezialisierte Zellen bringen nicht das gleiche Risiko mit sich.

Auch im Labor hergestellte Beta-Zellen bieten einen zweiten Vorteil: Sie können ein nützliches Forschungsmodell für Diabetes liefern. Das wird die Medikamentenentwicklung beschleunigen. Harvard-Forscher arbeiten bereits daran, Beta-Zellen von Patienten mit Diabetes zu züchten, damit sie die Krankheit bei der Arbeit auf zellulärer Ebene beobachten können, sagte Felicia Pagliuca, eine der Autoren des Papiers.

Pagliuca ist Postdoktorand in Douglas Meltons Labor in der Abteilung für Stammzellen und regenerative Biologie in Harvard.Meltons zwei Kinder haben Typ-1-Diabetes, und die Arbeit ist so persönlich für ihn, dass sich Experten auf "Dougs Arbeit" und "Dougs Zellen" beziehen. "(Healthline war nicht in der Lage, Melton für einen Kommentar zu erreichen.)

Das Harvard-Labor erhielt die Zellen mit einer Methode, die so skaliert werden konnte, dass sie die riesigen Mengen an Beta-Zellen produzierte, die zur Behandlung der zwei Millionen Amerikaner benötigt wurden Diabetes Typ 1. Stammzellen sind knifflig und die Massenproduktion muss noch perfektioniert werden.

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"Eines der Dinge, die wir immer im Hinterkopf hatten, ist, dass wir wollen, dass dies nicht nur ein wissenschaftlicher Fortschritt ist, sondern auch ein medizinischer Fortschritt für Patienten", sagte Pagliuca.

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Schutz von wertvollen Beta-Zellen

Natürlich gibt es zwei Teile, um Patienten mit Diabetes, deren Immunsystem ihre eigenen Beta-Zellen zerstört hat, einen Weg zu geben, Insulin ohne Injektionen zu kontrollieren. Sie brauchen sowohl die neuen Zellen als auch eine Möglichkeit, diese Zellen zu schützen.

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Parallel zu den Forschungen in Harvard wird gearbeitet, um winzige Pakete zu erstellen, die die Zellen schützen, ohne eine Immunantwort auszulösen. Die Wraps sind die Konsistenz von Jell-O.

"Sie möchten diese Zellen in ein Material verpacken, das Zucker und Nährstoffe und Insulin ein- und ausschüttet, aber die Zellen vor dem Immunsystem schützt", sagte Daniel Anderson, Professor für angewandte Biologie am Massachusetts Institute of Technology.

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Es gibt einen zweiten Ansatz, um auch neue Betazellen zu schützen: Immunsuppressiva. Diese Medikamente erlaubten den Ärzten, mit der Transplantation von Langerhans-Inseln aus Organspendern zu experimentieren. Transplantate bleiben jedoch experimentell und bieten nicht die gleichen ursprünglichen Zellen.

Oberholzer führt jetzt jährlich etwa 10 Inseltransplantationen bei Patienten durch, die zu den rund 50 000 gehören, deren Erkrankung auch nach Standardbehandlung außer Kontrolle gerät. Selbst wenn die Inseltransplantation nicht mehr experimentell sei, sagte Oberholzer, würde die Anzahl der Transplantationen bei 150 pro Jahr liegen, weil es einfach nicht genug Spender gäbe.

"Ich kann Transplantationen machen und sie funktionieren, aber ich kann nicht genug tun. Jetzt sagt Dougs Arbeit, wenn wir noch ein paar Tests machen und zeigen, dass diese Zellen sicher sind, können Sie so viele Transplantate machen, wie Sie wollen ", sagte er.

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Ohne die kranksten Diabetes-Patienten Tag für Tag zu sehen, sagte Oberholzer, könnte es "schwer zu begreifen" sein, was es bedeuten würde, den Patienten mehr zu bieten als eine schwierige, unvollkommene Behandlung wie Insulininjektionen und stattdessen etwas viel näher an einer Heilung.

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