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Insulinspritze adé?

Diabetes
Kann Insulin bald auch oral eingenommen werden? (Bild: adrian825/ istock)

Die tägliche Insulin-Dosis einfach schlucken zu können, ist für viele Diabetes-Patienten ein bisher unerfüllter Traum. Wissenschaftler haben nun jedoch eine Methode entwickelt, die genau das möglich macht. Ihre Insulin-Kapsel enthält eine winzige Nadel und injiziert das Hormon direkt in die Magenwand. In ersten Tests mit Schweinen hat sich das von der Natur inspirierte Kapsel-Design bereits als praktikabel und wirkungsvoll erwiesen.

Für Menschen mit Diabetes Typ 1 und starkem Diabetes Typ 2 ist die Insulinspritze ein ständiger Begleiter. Sie müssen sich das wichtige Hormon selbst injizieren, weil die Insulin-produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse bei ihnen nicht mehr richtig funktionieren. Nur dank des regelmäßigen Spritzens ist ihr Körper ausreichend mit Insulin versorgt und der Zucker kann aus dem Blut in die Zellen transportiert werden, wo er zur Energiegewinnung benötigt wird. Für eine Vielzahl von Patienten ist diese Prozedur somit lebensrettend. Gleichzeitig ist sie jedoch aufwändig und alles andere als angenehm. Aus diesem Grund suchen Forscher schon länger nach Möglichkeiten, Insulin einfach oral zu verabreichen.

Die Herausforderung dabei: Wie viele andere pharmazeutische Biomoleküle ist Insulin relativ fragil. In Tablettenform eingenommen würde das proteinbasierte Hormon die Reise in den Körper nicht überleben. Die saure Umgebung sowie die mikrobiellen Aktivitäten im Magen-Darm-Trakt würden der Substanz empfindlich zusetzen. Hinzu kommt, dass Insulin vom Organismus nur schwer über Magen oder Darm aufgenommen werden kann – zumindest, wenn es ohne entsprechende Ausrüstung dort ankommt. Genau eine solche Ausrüstung haben nun jedoch Alex Abramson vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge und seine Kollegen konzipiert. Sie entwickelten eine schützende Kapsel, die eine Mikronadel mit Insulin enthält und ihre Ladung erst an Ort und Stelle im Magen freigibt.

Insulin-Kapsel
Insulin-Kapseln (Bild: Felice Frankel)

Vom Tierreich inspiriert

Wie genau funktioniert das? Die Nadel ist innerhalb der Kapsel mit einer zusammengedrückten Feder verbunden. Diese wird von einem Plättchen aus Zucker zunächst in Position gehalten. Schluckt ein Patient die Kapsel, sorgt die Feuchtigkeit im Magen jedoch dafür, dass sich der Zucker auflöst und die Feder herausspringt. Dadurch wird die Nadel in die Magenwand katapultiert und das Insulin direkt dort hinein injiziert – auf diese Weise kann es besser vom Körper aufgenommen werden, wie die Wissenschaftler berichten. Der Clou: Egal wie die Kapsel im Magen landet und egal wie sehr es dort rumort, sie wird sich immer korrekt zur Magenwand hin ausrichten.

Möglich ist dies dank ihrer speziellen Form, die Abramson und sein Team bei der Natur abgeschaut haben – das Design der Kapsel ist von der in Afrika heimischen Pantherschildkröte inspiriert. Charakteristisch für dieses Tier ist sein hoher, kuppelförmiger Panzer, der ihm einen entscheidenden Vorteil bringt: Fällt die Schildkröte auf den Rücken, kann sie sich problemlos wieder aus diesem Dilemma befreien. Dank der Form ihres Panzers und der Lage ihres Schwerpunkts richtet sie sich fast schon automatisch wieder auf. Dieses Prinzip übertrugen die Forscher auf ihre Entwicklung und stellten so sicher, dass die Kapsel immer an der unteren Magenwand und in der richtigen Position dort landet. „Es ist wichtig, dass die Nadel in Kontakt mit dem Gewebe ist, wenn die Injektion erfolgt“, sagt Abramson.

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Erfolgreich getestet

Wie gut die Insulin-Kapsel in der Praxis funktioniert, testeten er und seine Kollegen an Ratten und Schweinen. Im Versuch mit den Schweinen verabreichten die Forscher mit ihrer Methode erfolgreich rund 300 Mikrogramm Insulin, das nach und nach in den Blutkreislauf gelangte. Es zeigte sich, dass dabei ähnlich viel des Botenstoffs im Blut ankam wie bei einer subkutanen Injektion und dass der Glucose-Spiegel als Folge messbar zurückging – dies funktionierte allerdings nur auf leeren Magen. Nebenwirkungen gab es nach Angaben der Wissenschaftler nicht. Nachdem die Kapsel ihren Inhalt freigegeben hatte, schien das Gehäuse aus biologisch abbaubaren Polymeren und Edelstahl-Komponenten weiter durch das Verdauungssystem zu wandern, ohne Probleme zu verursachen.

Weitere Tests müssen nun zeigen, wie sich die Injektionen in die Magenwand langfristig auswirken und ob das Prinzip auch bei vollem Magen und beim Menschen funktioniert. Die Forscher sind jedoch optimistisch: „Wir hoffen, dass diese neue Kapsel eines Tages Patienten hilft, die Medikamente benötigen, die bisher nur per Injektion oder Infusion verabreicht werden können“, sagt Abramsons Kollege Robert Langer. „Insulin ist das klassische Beispiel. Aber es gibt noch viele weitere denkbare Anwendungsmöglichkeiten“, ergänzt Co-Autor Giovanni Traverso von der Harvard Medical School in Boston.

Quelle: Alex Abramson (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge) et al., Science, doi: 10.1126/science.aau2277

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