Stammzellen produzieren Insulin und heilen Diabetes in Mäusen

Boston – US-Forschern ist ein wichtiger Teilschritt zu einer möglichen Heilung des Typ 1-Diabetes mit Stammzellen gelungen. In Cell (2014; 159: 428-439) beschreiben sie ein Verfahren zur Massenproduktion funktioneller Beta-Zellen, die nach einer Transplan­tation in Mäusen den Blutzucker kontrollierten. Ein wichtiges Problem bleibt jedoch noch ungelöst.

Die Bildung von Beta-Zellen, deren Zerstörung im Pankreas zum Typ 1-Diabetes führt, gehörte nach der Isolierung embryonaler Stammzellen, die 1998 gelang, zu den ersten Projekten der Stammzellforscher. Die Aufgabe war jedoch schwieriger als erwartet. Auch die 2007 aus Hautzellen generierten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) ließen sich nicht ohne weiteres in die hoch-spezialisierten Beta-Zellen verwandeln, die nicht nur Insulin produzieren, sondern – ebenso wichtig für den Erfolg der Therapie – den Blut­zucker messen müssen.

Wenn die Angaben in Cell zutreffen, dann hat die Gruppe um Douglas Melton vom Har­vard Stem Cell Institute in Boston möglicherweise das notwendige Rezept gefunden. Mittels fünf verschiedenen Wachstumsfaktoren und weiteren 11 chemischen Zusätzen konnten die Forscher embryonale Stammzellen und IPS „überreden“, die einzelnen Entwicklungsschritte der Embryologie nachzuvollziehen. Der Weg führte über das innere Keimblatt (Endoderm), Pankreasvorläufer- und endokrine Vorläuferzellen hin zu den Beta-Zellen der Langerhans-Inseln.

Die Produktion nahm 35 Tage in Anspruch, lieferte am Ende aber pro 500 ml Ansatz 200 Millionen Beta-Zellen, genügend um im Prinzip einen Patienten mit Typ 1-Diabetes damit zu behandeln. Erste Experimente an Mäusen zeigen, dass die transplantierten Zellen in der Lage sind, den Blutzucker zu kontrollieren und Mäuse von einem Typ 1-Diabetes zu heilen. Mittlerweile hat Melton Experimente an weiteren Tieren, einschließlich Primaten begonnen.

Sollten diese Experimente erfolgreich verlaufen, stünde im Prinzip einer klinischen Studie nichts im Weg. Die Erfahrungen mit Inselzelltransplantationen (aus dem Pankreas von Organspendern gewonnen) haben gezeigt, dass sich Beta-Zellen nach einer Infusion in die Pfortader in der Leber ansiedeln und Insulin produzieren. Bei einer Transplantation von Beta-Zellen aus Stammzellen könnte auf eine Immunsuppression verzichtet werden, da die Zellen vom Immunsystem nicht als fremd angesehen werden.

Attackiert würden sie dennoch, denn die Antikörper, die für die Autoimmunerkrankung Typ 1-Diabetes verantwortlich sind, würden auch die aus Stammzellen generierten Beta-Zellen angreifen und möglicherweise nach kurzer Zeit zerstören. Immunsuppressiva könnten dies zwar verhindern, doch die Nachteile dieser Behandlung  wären größer als mehrmals tägliche Insulininjektionen. Konventionelle Inselzelltransplantationen werden deshalb nur an Patienten durchgeführt, die wegen einer Nierentransplantation ohnehin immunsuppressiv behandelt werden müssen.

Um eine langfristige Blutzuckerkontrolle zu erzielen, müssten die Beta-Zellen vor dem Angriff des Immunsystems geschützt werden. Melton sucht deshalb nach Möglichkeiten, die Beta-Zellen vor der Transplantation zu verkapseln. Auch wenn längst nicht alle Schwierigkeiten überwunden sind, scheint den US-Forschern doch ein kleiner Durch­bruch gelungen zu sein.

rme