Zuckerzellen zu Insulinfabriken machen

8. März 2016, 10:00
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Am Zentrum für Molekulare Medizin in Wien analysiert man die Umwandlung von Alphazellen in Betazellen. Das könnte Therapie-Möglichkeiten für Typ-1-Diabetes eröffnen

Wien – Die Bauchspeicheldrüse hat doch eine ganze Menge Aufgaben zu erfüllen. In der Hauptsache produziert sie ein Sekret voller Enzyme, die sich im Darm am Stoffwechsel beteiligen. Sie spalten Eiweiß, Fett und Stärke. Darüber hinaus entwickelt die Bauchspeicheldrüse aber auch Langerhans'sche Inselzellen, die den Zuckerhaushalt im Körper regeln. Die Betazellen unter ihnen stellen wie eine Fabrik das Hormon Insulin im gesunden Körper her. Es ist lebenswichtig und sorgt für die Aufnahme von Kohlehydraten und ihre Umwandlung in Energie. Insulin senkt damit den Blutzuckerspiegel.

Die weniger bekannten Alphazellen machen das Gleiche mit dem Insulin-Gegenspieler Glucagon, der den Zuckerspiegel wieder erhöht, was wiederum für das menschliche Gehirn und seine Leistungsfähigkeit essenziell ist. Ist der Spiegel lange Zeit zu niedrig, dann kann das lebensbedrohlich werden.

Umprogrammierte Zellen

Vor wenigen Jahren haben Wissenschafter im Labor erkannt, dass sich die Alphazellen zu Betazellen umprogrammieren lassen. Das ist deshalb interessant, weil diese Insulin produzierenden Zellen beim Diabetes Typ 1 durch einen Autoimmundefekt im Körper zerstört werden. Da es dann nahezu kein körpereigenes Insulin mehr gibt, müssen sich die Patienten lebenslang die künstlich hergestellte Variante des Hormons injizieren. Weltweit untersuchen nun zahlreiche Forschergruppen, unter welchen Bedingungen diese Umwandlung stattfinden könnte. Aus Versuchen mit Labormäusen gibt es vielversprechende Hinweise, dass die Alphazellpopulation sich nach einer Umwandlung wieder regeneriert. Die Alphazell-Quelle versiegt nicht, was den Ansatz für mögliche zukünftige Diabetes-Typ-1-Therapien doppelt interessant macht.

Auch in Wien wird zum Thema geforscht: Der gelernte Chemiker Stefan Kubicek, Leiter des Christian-Doppler-Labors für Chemische Epigenetik und Antiinfektiva am Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (CeMM), hat schon als Postdoc in den USA in der Bauchspeicheldrüse jenes Modell gefunden, mit der er Epigenetik unter idealen Bedingungen studieren kann: Zelltypen und Zellzustände werden dabei von einer Generation zur nächsten weitergegeben, obwohl sie nicht in der DNA kodiert sind. Verantwortlich sind Enzyme, die dafür sorgen, dass die Gene in bestimmten DNA-Abschnitten aktiv oder inaktiv sind – Umwelteinflüsse spielen eine zentrale Rolle.

Zuletzt ist es Kubicek gemeinsam mit seinem Kollegen Christoph Bock vom CeMM gelungen, die Gesamtheit aller Genaktivitäten in 64 einzelnen Zellen der Bauchspeicheldrüse aufzuzeigen. Die Wissenschafter entdeckten dabei molekulare Marker, mit denen sich die einzelnen Zelltypen besser voneinander unterscheiden lassen, und fanden verschiedene Faktoren, die für die Zellentwicklung in der Bauchspeicheldrüse verantwortlich sind. Die Studie erschien im Fachmagazin EMBO Reports.

Umwandlung durch ein Gen

Kubicek zeigt sich im Interview von der Tatsache fasziniert, dass das Anschalten eines einzelnen Gens ausreicht, um eine Alphazelle zur Betazelle umzuwandeln. Für die Umwandlung von körpereigenen Zellen in Zellen, die den embryonalen sehr nahe sind (induzierte pluripotente Stammzellen) und als Hoffnungsträger für die moderne Medizin gelten, braucht es deren immerhin vier. Das scheint eine Typ-1-Diabetes-Therapie mit umgewandelten Alphazellen noch realistischer zu machen.

Ehe man von einer Heilungschance für Typ-1-Diabetes spricht, müssten aber noch zahlreiche Studien folgen, im Tiermodell sowie später auch am Menschen in klinischen Versuchen. Und wahrscheinlich wird die Hoffnung auf eine Heilung auch mit dem Stadium der Erkrankung verbunden sein: Alphazellen sind zwar auch nach mehreren Jahren Typ-1-Diabetes noch vorhanden, aufgrund einiger Entzündungsvorgänge aber eingeschränkt.

In jedem Fall hätte die Behandlung aber Vorteile gegenüber allen bisherigen Versuchen, den Typ-1-Diabetes zu heilen. Die Transplantation von Langerhans'schen Inseln, die in die Leber injiziert werden, kann die körpereigene Insulinproduktion zwar wieder ankurbeln, Patienten müssten allerdings Medikamente nehmen, um die Immunabwehr gegen diese Zellen zu verhindern, und setzten sich damit einem erhöhten Infektionsrisiko aus. Beim Umwandeln von Alphazellen wäre diese körperliche Zusatzbelastung wahrscheinlich nicht notwendig.

Kubicek interessieren derweil aber vor allem Fragen, die ein Thema für die Grundlagenforschung sein könnten: Warum etwa sind in manchen Typ-1-Diabetikern nach Jahren keine Betazellen mehr zu finden, in anderen aber langfristig Betazellfunktion detektierbar, wenngleich zu gering, um den Insulinbedarf zu decken? Und welche Rolle spielt dabei genau ein dritter Zelltypus aus der Bauchspeicheldrüse, die Deltazellen? Bisher weiß man nur, dass sie beeinflussen, wie stark der Diabetes ausgeprägt ist. (Peter Illetschko, 2.3.2016)

  • Die menschlichen Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse.
    foto: cemm

    Die menschlichen Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse.

  • Der Chemiker und Laborleiter Stefan Kubicek.
    foto: cemm

    Der Chemiker und Laborleiter Stefan Kubicek.

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