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Gesundheit+Medizin

Heilsame Umprogrammierung?

Bauchspeicheldrüse
Im Pankreas liegen die Langerhans-Insel - sie fungieren als Steuerzentrale für den Blutzuckerspiegel. (Bild: magicmine/ istock)

Bei der Stoffwechselerkrankung Diabetes Typ 1 greift die körpereigene Abwehr die Insulin-produzierenden Zellen in der Bauchspeicheldrüse an. Der Verlust dieser wichtigen Zellen kann aber womöglich kompensiert werden, wie Forscher berichten. Ihre Untersuchungen zeigen: Andere Zelltypen der Bauchspeicheldrüse lassen sich umprogrammieren – so, dass nun sie die Aufgabe der Insulinproduktion übernehmen. Die Transplantation derart umgewandelter menschlicher Zellen führte im Experiment zu einer Normalisierung des Blutzuckerspiegels – zumindest bei Mäusen.

In der Bauchspeicheldrüse sitzt die Steuerzentrale für den Blutzuckerspiegel: Hier produzieren die hochspezialisierten Zellen der sogenannten Langerhans-Inseln Botenstoffe wie Insulin. Ohne dieses Hormon kann der Zucker aus dem Blut nicht in die Zellen transportiert werden, wo er zur Energiegewinnung benötigt wird. Patienten mit Diabetes Typ 1 fehlt das für den Körper so wichtige Insulin jedoch. Denn ihr Immunsystem greift die für die Insulinproduktion verantwortlichen Beta-Zellen an und schädigt sie. Betroffene müssen sich den fehlenden Stoff bisher regelmäßig von außen zuführen. Doch Wissenschaftler suchen bereits nach eleganteren Lösungen für das Problem. Was wäre zum Beispiel, wenn man die zerstörten Zellen einfach ersetzen könnte?

Flexible Langerhans-Zellen

Dass diese Idee gar nicht so abwegig ist, haben unlängst Untersuchungen an Mäusen gezeigt: Kommt es bei zuckerkranken Nagern zu einem extremen Verlust von Beta-Zellen, kompensiert der Körper diesen Verlust in seltenen Fällen selbst. Dann beginnen andere Zellen der Langerhans-Inseln, Insulin zu produzieren und übernehmen so die Aufgabe der verlorenen Beta-Zellen. Diese Umwandlung lässt sich im Labor auch gezielt auslösen. Das bedeutet, dass die unterschiedlichen Zelltypen in der Bauchspeicheldrüse prinzipiell flexibel sind – zumindest bei Mäusen. Doch verfügen menschliche Pankreaszellen über die gleiche Plastizität?

Dieser Frage ist nun ein Forscherteam um Kenichiro Furuyama von der Universität Genf nachgegangen. Für ihre Studie untersuchten sie zwei Zelltypen der Langerhans-Inseln: Alpha-Zellen, die normalerweise Glucagon produzieren, sowie das sogenannte pankreatische Polypeptid (PP) produzierende Gamma-Zellen. Diese von gesunden und Diabetes-kranken Spendern stammenden Zellen versuchten die Wissenschaftler umzuprogrammieren. Dabei zeigte sich: Mithilfe der Transkriptionsfaktoren PDX1 und MAFA lassen sich die Zellen tatsächlich verändern. Werden diese beiden Faktoren übermäßig stark exprimiert, werden die Zellen zu Insulinproduzenten – und schütten das Hormon als Reaktion auf Glucose aus.

Normalisierter Blutzuckerspiegel

Um herauszufinden, wie sich derart veränderte Zellen in einem lebenden Organismus verhalten, führten die Forscher Experimente mit Mäusen durch. Sie transplantierten Diabetes-kranken Tieren umgewandelte Alpha-Zellen von unterschiedlichen menschlichen Spendern. Das vielversprechende Ergebnis: Die Zellen übernahmen verlässlich die Aufgabe der Beta-Zellen und produzierten selbst sechs Monate nach der Transplantation noch wie gewünscht Insulin. Auf diese Weise hielten sie den Blutzuckerspiegel auf einem normalen Niveau und konnten auch andere typische Symptome der Erkrankung lindern, wie das Team berichtet.

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Damit ist erstmals der Beweis gelungen: Auch ausgereifte menschliche Pankreaszellen sind flexibel und können umprogrammiert werden. Was bedeutet das nun für die Praxis? „Es bleibt abzuwarten, ob künftig Diabetes-Therapien realisierbar sind, die auf der Umwandlung von Langerhans-Insel-Zellen beruhen – zum Beispiel mithilfe von Transkriptionsfaktoren oder pharmakologischen Wirkstoffen“, schreiben Furuyama und seine Kollegen. Gelingt dies tatsächlich, könnte der Ansatz ihnen zufolge aber nicht nur für Diabetes-Patienten interessant sein. „Adaptive Veränderungen wie diese sind womöglich ein Merkmal unterschiedlicher Zelltypen in vielen Organen“, schreibt das Team. Daher seien auch Anwendungen im Zusammenhang mit anderen degenerativen Erkrankungen denkbar.

Quelle: Kenichiro Furuyama (Universität Genf) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-019-0942-8

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