ArchivDÄ-TitelSupplement: PerspektivenDiabetologie 1/2019Diabetes-Forschung: Umprogrammierte Zellen produzieren Insulin

Supplement: Perspektiven der Diabetologie

Diabetes-Forschung: Umprogrammierte Zellen produzieren Insulin

Dtsch Arztebl 2019; 116(20): [16]; DOI: 10.3238/PersDia.2019.05.17.05

Meyer, Rüdiger

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Suche nach neuen Therapieformen von Patienten mit Typ-1-Diabetes: Transkriptionsfaktoren veranlassen Alphazellen der Bauchspeicheldrüse zur Insulinproduktion.

Pseudoinseln, die aus menschlichen Alphazellen bestehen, produzieren Glukagon (blau) und können lernen, Insulin (rot) herzustellen. Das GFP-Protein (grün) ermöglicht die Rückverfolgung des Ursprungs der Zellen und bestätigt somit deren Umprogrammierung. Foto: Pedro Herrera, UNIGE
Pseudoinseln, die aus menschlichen Alphazellen bestehen, produzieren Glukagon (blau) und können lernen, Insulin (rot) herzustellen. Das GFP-Protein (grün) ermöglicht die Rückverfolgung des Ursprungs der Zellen und bestätigt somit deren Umprogrammierung. Foto: Pedro Herrera, UNIGE

Die Behandlung des Typ-1-Diabetes könnte in Zukunft in einer genetischen Umprogrammierung von Hormonzellen der Langerhansinseln bestehen. Schweizer Forscher zeigen in Nature, dass Alpha- oder Gammazellen, die normalerweise Glukagon oder das Hormon PPY bilden, die Produktion von Insulin übernehmen könnten.

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Die Zellen der Langerhansinseln in der Bauchspeicheldrüse sind zwar auf die Produktion bestimmter Hormone spezialisiert. Die Alphazellen bilden Glukagon, Betazellen Insulin, Deltazellen Somatostatin und Gammazellen das pankreatische Polypeptid (PPY). Die Zellen sind jedoch im Prinzip flexibel, und sie wären in der Lage, ihre Produktion umzustellen, wenn dies erforderlich ist.

Ein Team um Pedro Herrera von der Universität Genf hat vor einiger Zeit die dafür notwendigen Schalter entdeckt. Um Alphazellen zur Bildung von Insulin zu veranlassen, waren lediglich 2 Transkriptionsfaktoren (PDX1 and MAFA) notwendig. Bei Mäusen geschieht dies teilweise sogar spontan: Wenn die anderen Zellen bemerken, dass die Betazellen verschwunden sind, beginnen einige von ihnen, das fehlende Insulin zu bilden. Beim Menschen scheint dies jedoch nicht zu passieren. Eine Spontanheilung eines Typ-1-Diabetes wurde jedenfalls noch nicht beobachtet.

Die Schweizer Forscher arbeiten jedoch an einer Methode, um der Natur ein wenig nachzuhelfen. Dazu isolierten sie zunächst die Alphazellen aus den Langerhansinseln von diabetischen und nichtdiabetischen Organspendern. Diese Zellen wurden dann mit verschiedenen Transkriptionsfaktoren genetisch umprogrammiert. Die Alphazelle zur Insulinproduktion zu bewegen, war relativ einfach. Wie bei den Mäusen erledigten PDX1 and MAFA die Aufgabe. Bei den Gammazellen gelang dies ebenfalls. Sie produzierten Insulin, statt PPY.

Im nächsten Schritt transplantierten die Forscher die insulinproduzierenden menschlichen Alphazellen in diabetische Mäuse. Die Insulinproduktion reichte laut Herrera aus, um die Mäuse von ihrem Diabetes zu kurieren. Dies gelang sowohl mit den umprogrammierten Alphazellen von Nichtdiabetikern als auch von Diabetikern. Dies schließt aus, dass „Verunreinigungen“ der Alphazellen mit Betazellen für den Erfolg verantwortlich sind.

Die Therapie war langfristig erfolgreich: Auch 6 Monate nach der Transplantation hatten die Mäuse normale Blutzuckerwerte. Die Alphazellen blieben offenbar vor den Angriffen des Immunsystems verschont, das beim Typ-1-Diabetes sonst alle insulinproduzierenden Zellen zerstört.

Eine detaillierte Analyse der neuen Insulinproduzenten ergab, dass sie weitgehend ihre frühere Zell-identität bewahrt hatten und vielleicht deshalb von den T-Zellen der Immunabwehr unbehelligt blieben. Dies wäre für eine Therapie von Patienten mit Typ-1-Diabetes ein großer Vorteil. Diese Therapie könnte in einer Transplantation von Alphazellen bestehen. Sie könnte in ähnlicher Weise erfolgen wie derzeit die Inselzelltransplantation. Diese ist nicht nur wegen des Spendermangels eine seltene Behandlung des Typ-1-Diabetes geblieben, da die Patienten dauerhaft mit Immunsuppressiva behandelt werden müssen. Inselzelltransplantationen kommen deshalb nur infrage, wenn wegen einer Nierenschädigung ohnehin eine Immunsuppression erforderlich wäre.

DOI: 10.3238/PersDia.2019.05.17.05

Rüdiger Meyer

Quelle: Furuyama K, Chera S, van Gurp L, et al.: Diabetes relief in mice by glucose-sensing insulin-secreting human αalpha-cells. Nature 2019; 567 (7746): 43–8.

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