Typ-1-Diabetes: Beta-Zellen aus dem Labor entgehen der Immunabwehr

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La Jolla/Kalifornien– US-Forscher haben Stammzellen im Labor dazu bewegt, Inselzell-artige Organoide zu bilden, die auf einen erhöhten Blutzucker mit der Freisetzung von Insulin reagieren. Durch die vermehrte Bildung des Checkpoint-Proteins PD-L1 sind die Beta-Zellen zudem vor dem Angriff des Immunsystems geschützt.

Die in Nature (2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2631-z) vorgestellten Experimente sind ein wichtiger Schritt in Richtung auf eine Zelltherapie, die Menschen mit Typ-1-Diabetes von der Notwendigkeit regelmäßiger Insulin-Injektionen befreien könnte.

Die Behandlung des Typ-1-Diabetes gehört zu den wichtigsten Projekten der Stammzell­forschung. Die Erkrankung lässt sich bereits heute durch eine Inselzelltransplantation behandeln. Nach der Infusion in die Pfortader siedeln sich die Inselzellen in der Leber an und produzieren dort genau die Menge Insulin, die benötigt wird, um den Blutzucker auf die Gewebe zu verteilen.

Inselzelltransplantationen werden jedoch selten durchgeführt, weil es zu wenige Organ­spender gibt. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Patienten Immunsuppressiva einnehmen müssen, um einen Angriff des Immunsystems auf die Inselzellen zu verhindern. Die Nebenwirkungen der Immunsuppressiva sind ein zu hoher Preis für den Verzicht auf die täglichen Insulin-Injektionen.

Inselzelltransplantationen kommen deshalb nur für Patienten infrage, die wegen einer Organtransplantation ohnehin Immunsuppressiva einnehmen müssen. Aber auch diese erhalten selten Inselzelltransplantate, weil es zu wenige Organspender gibt und die Transplantation nach dem heutigen Stand der Forschung auch regelmäßig wiederholt werden müsste.

Stammzellen könnten beide Probleme lösen. Zum einen könnten sie im Idealfall aus den Zellen der Patienten gebildet werden, zum anderen könnten sie in unbegrenzter Zahl zur Verfügung stehen. Bislang war es allerdings nicht gelungen, die Stammzellen in funktio­nie­­rende Beta-Zellen auszureifen. Hier scheint dem Forscherteam um Ronald Evans vom Salk Institute in La Jolla jetzt ein Fortschritt gelungen zu sein.

Die Forscher brachten die induzierten pluripotenten Stammzellen im Labor dazu, sich in Beta-Zellen zu verwandeln, die über die Fähigkeit verfügen, die Blutzuckerkonzentration zu messen und darauf mit der Freisetzung von Insulin zu reagieren. Die Zellen wurden in Labor zu kleinen Zellhaufen (Organoiden) vermehrt, die (grob) den Inselzellen des Pan­kreas ähneln (ihnen fehlen allerdings die Glukagon-bildenden Alpha-Zellen). Die Dif­feren­zierung der Stammzellen in Beta-Zellen wurde laut den Forschern im Wesentlichen durch die Aktivierung des WNT4-Signalwegs erreicht.

Die Forscher haben die Beta-Zellen mit einem zusätzlichen Gen ausgerüstet. Es produ­ziert das Protein PD-L1 („programmed death-ligand 1“), das Mediziner als Ansatzpunkt für die Checkpoint-Inhibitoren in der Krebsimmuntherapie kennen. Die natürliche Funktion von PD-L1 ist es, die Zelle vor einem Angriff der Immunabwehr zu schützen.

Dies scheint in einem ersten Experiment an diabetischen Mäusen gelungen zu sein. Die Organoide wurden nicht von Immunsystem angegriffen, und sie produzierten ausrei­chend Insulin, um den Blutzucker der Tiere im Zielbereich zu halten.

Von einer klinischen Anwendung sind die Forscher jedoch noch weit entfernt. Zunächst soll in weiteren tierexperimentellen Studien untersucht werden, ob die Inselzelltrans­plantation den Blutzucker der Versuchstiere auf Dauer regulieren kann. © rme/aerzteblatt.de