Das Teebeutel-Prinzip - wissenschaft.de
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Das Teebeutel-Prinzip

Hoffnung für Diabetiker verspricht ein Verfahren zur Einkapselung von Insulin-produzierenden Zellen. Tierzellen ließen sich ohne Komplikationen in Menschen verpflanzen.

Ein Teebeutel ist eine geniale Konstruktion: Die Poren des Beutels lassen heißes Wasser hinein und Geschmacksstoffe hinaus, die Teeblätter jedoch halten sie gefangen. Eine Art zellulären Teebeutel haben jetzt amerikanische Wissenschaftler konstruiert: Die Forscher um Taylor Wang von der Vanderbilt University School of Engineering aus Nashville können einzelne lebende Zellen mit einer künstlichen Membran umgeben, die zwar Nährstoffe hinein- und Zellprodukte hinausläßt, aber größeren Molekülen den Durchtritt verwehrt.

Den Kapseln winkt eine große medizinische Karriere – etwa bei der Behandlung von Stoffwechselkrankheiten: Sterben bestimmte Zellen oder Zellverbände im Körper ab, deren Aufgabe es wäre, den Organismus mit Enzymen, Hormonen oder anderen Stoffen zu versorgen, muß der Patient sich die fehlenden Stoffe von außen zuführen oder sie von körperfremden, transplantierten Zellen produzieren lassen.

Beispiel Typ-1-Diabetes: Das Immunsystem attackiert die körpereigenen Inselzellen der Bauchspeicheldrüse und zerstört sie, weil es sie irrtümlich für Parasiten hält. Da die Inselzellen, die für die Insulinausschüttung zuständig sind, den Glukosestoffwechsel des Körpers nicht mehr regulieren können, droht Diabetikern ständig Über- oder Unterzuckerung – selbst wenn sie die Disziplin aufbringen, mehrmals täglich ihren Glukosepegel zu messen und sich Insulin zu spritzen.

Deshalb suchen Mediziner schon lange nach Möglichkeiten, Diabetikern Inselzellen zu verpflanzen. Wie die leidigen Erfahrungen mit Organ-Transplantationen gezeigt haben, muß die Körperabwehr des Empfängers zum Schutz der Spenderzellen zeitlebens mit Medikamenten unterdrückt werden. Für Inselzellen, die im Gegensatz zu „soliden“ Organen wie Niere, Herz und Leber auch außerhalb des Zellverbandes funktionstüchtig sind, bietet sich ein eleganter Ausweg aus dem Abstoßungs- Dilemma an: das Teebeutel-Prinzip.

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Die schon 1980 erfundene Methode zur Gewinnung künstlicher Zellkapseln haben die Forscher aus Nashville jetzt entscheidend verbessert, wie sie in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology berichten: Sie sind in der Lage, die Kapselparameter wie Größe, Wandstärke und Porenweite unabhängig voneinander zu justieren – ein Fortschritt, der den Durchbruch der Methode bedeuten könnte, da schon kleine Unterschiede in der Zusammensetzung der Kapselkomponenten große Wirkung auf die Verträglichkeit haben können: „Es scheint ein schmales Fenster für die chemischen und Kapsel-produzierenden Parameter zu geben“, sagt Taylor Wang.

Nicht nur die Kapselzusammensetzung, auch das Reaktionsgefäß haben die Forscher verbessert. In einem neu konstruierten Reaktor mit mehreren Kammern formen sich um die Inselzellen stabile und perfekt an ihre Aufgabe angepaßte Kapseln aus den Substanzen Natriumalginat, Zellulosesulfat, Polyhydrochlorid, Kalziumchlorid und Natriumchlorid.

Diabetische Mäuse, die solche Zellkapseln in die Bauchhöhle gespritzt bekamen, waren bis zu 180 Tagen von ihrem Leiden befreit – immerhin ein Viertel ihres gesamten Lebens. Bis auf die kleinen Immunbotenstoffe, die Zytokine, wehrten die Membranen die Phalanx des Immunsystems erfolgreich ab.

Die Methode verspricht Zugang zu einem bislang brachliegenden Spendereservoir: den Tieren. Da die Kapseln sogar die Faktoren, die für die blitzschnelle Abstoßung artfremden Gewebes verantwortlich sind, in Schach halten können, ließen sich auch eingekapselte Tierzellen in Patienten verpflanzen.

Doch die Hoffnung auf solche Xenotransplantationen – die Verpflanzungen von Gewebe über die Artgrenzen hinweg – ist in jüngster Zeit getrübt: In sie mischt sich die Angst vor Viren und anderen Keimen, die vom Tier auf den Menschen übertragen werden könnten. Die Zellkapsel böte auch hier einen Ausweg: Sie sperrt nicht nur Immunstoffe aus, sondern auch Keime ein.

Christian Weymayr

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