Bioreaktor mit Inselzellen macht Fortschritte

DRESDEN. Betazell-Ersatztherapien wie Pankreastransplantationen stehen im Fokus der Forschung bei Typ-1-Diabetes. Denn bei der Autoimmunkrankheit werden bekanntlich die körpereigenen insulinproduzierenden Betazellen irreversibel zerstört. Trotz erheblicher Fortschritte sind aber die Möglichkeiten einer Transplantation für Patienten begrenzt, bedingt durch den Mangel an Spenderorganen und der Notwendigkeit einer dauerhaften Immunsuppression.

Fortschritte macht jetzt aber die Entwicklung einer künstlichen Bauchspeicheldrüse mit Betazellen von Schweinen, berichtet eine internationale Forschergruppe aus Diabetes-Spezialisten und Chirurgen um die Wissenschaftler Privatdozentin Dr. Barbara Ludwig, Dr. Stefan Ludwig und Professor Stefan R. Bornstein vom Universitätsklinikum Carl Gustav Carus in Dresden (PNAS 2017; doi: 10.1073/pnas.1708420114).

Es handelt sich dabei um einen Bioreaktor in Form einer kleinen Dose. Dieser ist mit Insulin-produzierenden Zellen gefüllt. Der entscheidende Vorteil des implantierbaren Reaktors im Vergleich zur Transplantation: Er bietet eine Immunisolation, der Patient braucht also keine Immunsuppressiva. Denn die Kapsel erlaubt zum einen eine kontrollierte Sauerstoffversorgung der Inselzellen und garantiert, dass das produzierte Insulin in den Körper freigesetzt werden kann. Andererseits schützt sie vor der Immunantwort des Empfängers und damit der Zellabstoßung.

Insulinsekretion reichte aus

Der Bioreaktor wurde in Kooperation mit dem israelischen Unternehmen "Beta-O₂ Technologies" entwickelt, berichtet das Universitätsklinikum in einer Mitteilung. In Versuchen in Kooperation mit dem Deutschen Primatenzentrum in Göttingen wurde jetzt bei Rhesusaffen eine stabile Transplantatfunktion und eine ausreichende Glukose-regulierte Insulinsekretion ohne die Notwendigkeit einer immunsuppressiven Medikation nachgewiesen, berichtet das Klinikum in der Mitteilung.

"Option für breite Anwendung"

Bislang ist die Transplantation von Inselzellen zur Behandlung bei Typ-1-Diabetes auf Patienten beschränkt, deren Stoffwechsel infolge der Erkrankung eine kritische Instabilität erreicht hat. Dies ist zum einen auf die Notwendigkeit einer permanenten Immunsuppression und zum anderen auf den Mangel an geeigneten Spenderorganen zurückzuführen. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, entwickelten Barbara Ludwig und ihre Kollegen die Strategie, um Inselzellen verschiedener Quellen in das künstliche, bioartifizielle Pankreas einzukapseln.

In der aktuellen experimentellen Studie wurde ein solches bioartifizielles Pankreas für die Transplantation von xenogenen Inseln in Menschenaffen mit Diabetes verpflanzt. Das Immunsystem wurde dabei nicht beeinträchtigt. "Wir konnten eine stabile Transplantatfunktion nachweisen. Die mit der Kapsel implantierten artfremden Inselzellen sorgten für eine ausreichende Glukose-regulierte Abgabe von Insulin in den Körper", erläutert Ludwig, die gemeinsam mit dem Chirurgen Dr. Stefan Ludwig Erstautorin der Studie ist. Die beiden Forscher sind mit dem Paul Langerhans Institut Dresden (PLID) sowie dem DFG-Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD), einem Exzellenzcluster der TU Dresden, assoziiert.

Die Chancen dieses Ansatzes beschreibt Studienautor Professor Stefan R. Bornstein, Direktor der Medizinischen Klinik III des Universitätsklinikums: "Vor dem Hintergrund des Mangels an Pankreas-Spenderorganen eröffnet diese Strategie nun ganz neue Möglichkeiten für eine breitere und sichere Anwendung verschiedener zellbasierter Therapien bei Typ-1-Diabetes."

Schwerpunkt Transplantationen

Diabetesforschung ist ein wesentlicher Schwerpunkt der Hochschulmedizin in Dresden. Das dortige Paul Langerhans Institut ist ein Partnerstandort des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung DZD. In einem Verbund haben die TU Dresden und das King's College London das Transplantationszentrum "transCampus" gegründet. Dieses ist weltweit führend bei Insel-, Nieren- sowie Knochenmarktransplantationen. (eb/eis)