Künstliche Beta-Zellen produzieren Insulin - und könnten die Spritze eines Tages überflüssig machen – Foto: Dmitry Lobanov - Fotolia
Bislang wurden dafür Stammzellen genutzt, welche die Wissenschaftler zu Beta-Zellen ausreifen ließen, durch Zugabe von Wachstumsfaktoren oder durch den Einbau von komplexen genetischen Netzwerken. Für ihren neuen Ansatz verwendeten Forscher um Prof. Martin Fussenegger von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) embryonale Nierenzellen, die HEK-Zellen.
Die Forscher nutzten die natürlichen Glukose-Transportproteine und Kalium-Kanäle in der Membran dieser Zellen. Diese erweiterten sie um einen spannungsabhängigen Kalziumkanal sowie um Gene zur Produktion von Insulin und GLP1, einem Hormon, das ebenfalls an der Regulierung des Blutzuckerspiegels beteiligt ist.
Diabetes: Hoffnung auf künstliche Beta-Zellen
In den künstlichen Beta-Zellen befördert das natürliche Glukose-Transport-Protein der HEK-Zellen Glukose aus dem Blut ins Zellinnere. Sobald der Blutzuckerspiegel eine gewisse Schwelle überschreitet, schließen sich die Kalium-Kanäle. Dadurch kippt die Spannungsverteilung an der Membran, die Kalzium-Kanäle öffnen sich und das einströmende Kalzium löst eine in die HEK-Zellen eingebaute Signalkaskade aus.
An deren Ende stehen die Produktion und Ausschüttung von Insulin respektive GLP1. Eine Hoffnung also für an Diabetes 1 erkrankte Patienten, deren Immunsystem die eigenen, insulinproduzierenden Beta-Zellen restlos zerstört hat.
Künstliche Beta-Zellen könnten in zehn Jahren marktreif sein
Die Wissenschaftler testeten die künstlichen Beta-Zellen in Mäusen. Sie erwiesen sich als äußerst leistungsfähig: „Sie funktionierten besser und länger als alle bisher erreichten Lösungen“, sagt Fussenegger in einer Mitteilung der ETH. In diabetischen Mäusen implantiert, produzierten die modifizierten HEK-Zellen während drei Wochen zuverlässig und in ausreichenden Mengen die Blutzuckerspiegel regulierenden Botenstoffe.
Wann diese künstlichen Beta-Zellen auf den Markt kommen, ist aber offen. Sie müssen klinische Tests durchlaufen, ehe sie im Menschen verwendet werden könnten. Diese sind aufwändig und dauern oft mehrere Jahre. „Meistern unsere Zellen alle Hürden, könnten sie in 10 Jahren auf den Markt kommen“, schätzt ETH-Professor Fussenegger. Die entsprechende Studie erschien im Fachmagazin Science.
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