239 – Diabetes Typ 1 soll bei Mäusen heilbar sein

Diabetes Typ 1 wurde unter klinischen Experimenten bei Mäusen geheilt

Wir konnten mehr Betazellen herstellen, und diese Zellen funktionierten besser in den Mäusen, von denen einige mehr als ein Jahr lang geheilt blieben

Jeffrey R. Millman, PhD

Neue Technik wandelt menschliche Stammzellen effizient in Insulin produzierende Zellen um

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Forscher haben menschliche Stammzellen in Insulin produzierende Zellen umgewandelt und bei Mäusen, denen solche Zellen infundiert wurden, nachgewiesen, dass der Blutzuckerspiegel kontrolliert und Diabetes neun Monate lang funktionell geheilt werden kann.

Die Ergebnisse der Forscher von der Washington University School of Medicine in St. Louis wurden am 24. Februar 2020 in der Zeitschrift „Nature Biotechnology“ veröffentlicht.

Der leitende Forscher Jeffrey R. Millman, PhD, ein Assistenzprofessor für Medizin und biomedizinische Technik an der Washington University sagte: „Diese Mäuse hatten hohe Blutzuckerwerten von mehr als 500 mg/dl (~27 mmol/l), die für einen Menschen tödlich sein können. Als wir den Mäusen die Insulin-absondernden Zellen gaben, normalisierte sich ihr Blutzuckerspiegel innerhalb von zwei Wochen und blieb viele Monate lang auf diesem Niveau“.

Vor einigen Jahren entdeckten dieselben Forscher, wie man menschliche Stammzellen in Betazellen der Bauchspeicheldrüse umwandeln kann, die Insulin produzieren. Wenn solche Zellen auf Blutzucker treffen, schütten sie Insulin aus. Die bisherigen Arbeiten hatten jedoch ihre Grenzen und konnten Diabetes bei Mäusen nicht wirksam bekämpfen.

Jetzt haben die Forscher gezeigt, dass eine von ihnen entwickelte neue Technik menschliche Stammzellen effizienter in Insulin produzierende Zellen umwandeln kann, die den Blutzucker effektiver kontrollieren.

„Wenn man versucht, eine menschliche Stammzelle in eine Insulin produzierende Betazelle – oder ein Neuron oder eine Herzzelle – umzuwandeln, besteht ein häufiges Problem darin, dass man auch andere Zellen produziert, die man nicht haben will“, sagte Millman. „Im Fall von Betazellen könnten wir andere Arten von Bauchspeicheldrüsenzellen oder Leberzellen erhalten.“ Diesen, nennen wir es einmal Zellunfall, der entsteht, nennt man mitunter Off-Target-Effekt (außerhalb vom gewünschten Ziel).

Sogenannte Off-Target-Zellen der Bauchspeicheldrüse und der Leber schaden nicht, wenn sie einer Maus implantiert werden, aber sie bekämpfen auch nicht den Diabetes.

„Je mehr Off-Target-Zellen man erhält, desto weniger therapeutisch relevante Zellen hat man“, sagte er. „Man braucht etwa eine Milliarde Betazellen, um eine Person von Diabetes zu heilen. Wenn aber ein Viertel der Zellen, die man herstellt, tatsächlich Leberzellen oder andere Zellen der Bauchspeicheldrüse sind, braucht man statt einer Milliarde Zellen 1,25 Milliarden Zellen. Das macht die Heilung der Krankheit um 25 % schwieriger.“

Bei der Anwendung der neuen Technik stellte Millmans Team fest, dass weitaus weniger Zellen außerhalb der Zielzellen produziert wurden, während die hergestellten Betazellen eine verbesserte Funktion aufwiesen. Die Technik zielt auf das innere Gerüst der Zellen, das sogenannte Zytoskelett. Das Zytoskelett gibt einer Zelle ihre Form und ermöglicht es ihr, mit ihrer Umgebung zu interagieren, indem es physikalische Hinweise in biochemische Signale umwandelt.

„Es handelt sich um einen völlig anderen Ansatz, der sich in der Art und Weise, wie wir vorgehen, grundlegend unterscheidet“, sagte er. „Früher haben wir verschiedene Proteine und Faktoren identifiziert und sie auf die Zellen gestreut, um zu sehen, was passieren würde. Da wir die Signale besser verstanden haben, konnten wir diesen Prozess weniger zufällig gestalten.“

Das Verständnis dieses Prozesses hat es Millmans Team ermöglicht, mehr Betazellen zu produzieren. Wichtig ist, dass die neue Technik effizient mit Stammzellen aus verschiedenen Quellen funktioniert, was die Möglichkeiten dieser Technik für die Erforschung von Krankheiten erheblich erweitert.

„Wir konnten mehr Betazellen herstellen, und diese Zellen funktionierten besser in den Mäusen, von denen einige mehr als ein Jahr lang geheilt blieben“, sagte Millman.

Er erklärte, dass es noch viel zu tun gibt, bevor diese Strategie zur Behandlung von Menschen mit Diabetes eingesetzt werden kann. Sie müssen die Zellen über längere Zeiträume in größeren Tiermodellen testen und daran arbeiten, den Prozess zu automatisieren, um Hoffnung auf die Herstellung von Betazellen zu haben, die den Millionen von Menschen helfen können, die derzeit Insulininjektionen zur Kontrolle ihres Diabetes benötigen. Aber die Forschung geht weiter.
(Quelle: https://medicine.wustl.edu/news/human-stem-cell-strategy-rapidly-cures-diabetes-in-mice/ – Feb. 24, 2020)

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