Regenerative Forschung zu Diabetes: Künftige Anwendungsgebiete

Therapie mit Stammzellen

Stammzellen sind Hoffnungsträger der modernen Medizin. Sie besitzen einerseits eine hohe Selbsterneuerungsrate und andererseits die Fähigkeit, sich zu beliebigen Arten von Körperzellen entwickeln (differenzieren) zu können. Daher werden Ansätze erforscht, mit Stammzellen erkranktes/defektes Gewebe der Bauchspeicheldrüse zu ersetzen. Damit stellen Stammzellen auch eine Alternative zu den limitierten Spenderorganen dar. Bei einer Therapie mit körpereigenen Stammzellen (wie zum Beispiel Vorläuferzellen von Betazellen oder von dopaminergen Neuronen für die Parkinsontherapie) wird außerdem die Gefahr einer Abstoßungsreaktion deutlich gesenkt. Stammzelltherapien können jedoch andere Risiken mit sich bringen, vor allem die Bildung von Tumoren.

Stammzellen können auf verschiedene Arten gewonnen werden. Eine Möglichkeit sind sogenannte pluripotente (von lateinisch ‚plus‘, mehr, und ‚potens‘, mächtig, fähig) menschliche (humane) embryonale Stammzellen. Sie werden aus undifferenzierten Zellen des Embryos in einem frühen Entwicklungsstadium gewonnen und anschließend in Zellkulturen nahezu unbegrenzt vermehrt. Auf dem Weg zu einer klinischen Anwendung sind allerdings noch viele rechtliche und ethische Hürden zu überwinden.

Kurz erklärt:

Aus Stammzellen entwickelte Gewebe könnten in Zukunft eine Alternative zu knappen Spenderorganen, wie der Bauchspeicheldrüse, sein.

Adulte Stammzellen

Eine Stammzelltherapie könnte prinzipiell auch mit adulten (erwachsenen) Knochenmarkstammzellen möglich werden. Diese Vorläuferzellen bilden bestimmte Zelltypen als Ersatz für geschädigtes Gewebe. Im Vergleich zu embryonalen Stammzellen haben adulte Knochenmarkstammzellen eine geringere Teilungsrate und damit begrenzte Differenzierungsmöglichkeiten. Sie wandern in verletztes oder zerstörtes Gewebe ein und unterstützen dort die Wirkung des Immunsystems, regen die Blutgefäßbildung und das Zellwachstum an.

Eine weitere Möglichkeit sind sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen). Sie entstehen mittels künstlicher Reprogrammierung aus adulten gewebespezifischen Stammzellen, im Falle von Diabetes aus der Bauchspeicheldrüse, und ähneln funktionell den embryonalen Stammzellen. Auf diese iPS-Zellen setzen Wissenschaftler zurzeit große Hoffnung: Mit ihnen könnten sowohl die ethischen Probleme der humanen embryonalen Stammzellen umgangen als auch individuelle, maßgeschneiderte Therapien entwickelt werden. Für die Entdeckung, dass reife Zellen in embryonale Stammzellen zurückgewandelt werden können, wurde 2012 der Nobelpreis für Medizin verliehen.

Geweberegeneration durch Stammzellen

Die aktuelle Stammzellforschung widmet sich intensiv den molekularen Schlüsselmechanismen, die Stammzellen zu gewebsspezifischen funktionellen Zellen reifen lassen. Ziel dabei ist es, Stammzellen zu einer solchen Reifung künstlich anzuregen, um Zellen als Gewebsersatz herzustellen oder verbliebene Zellen zu regenerieren.

Insgesamt ist das Potential zur Geweberegeneration durch Stammzellen aber bislang noch nicht gut verstanden. Immerhin verbessern sich im Diabetes-Mausmodell die Blutzuckerwerte der Tiere, wenn ihnen adulte Knochenmarkstammzellen injiziert werden. Schäden, zum Beispiel an Nerven und Niere, fallen nicht so gravierend aus wie das ansonsten der Fall wäre. Die Forschung hierzu ist aber noch in einem frühen Stadium.

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Regenerative Therapien eröffnen Chancen auf Heilung - bei Typ-1- und auch bei Typ-2-Diabetes. Prof. Heiko Lickert, Leiter des Instituts für Diabetes- und Regenerationsforschung am Helmholtz Zentrum München, erklärt im Videointerview die unterschiedlichen Strategien. Dauer: 2.33 Minuten

Die Rolle des Immunsystems

Bei Typ-1-Diabetes werden die Insulin-produzierenden Betazellen der Bauchspeicheldrüse von Antikörpern des Immunsystems (sogenannten Autoantikörper) zerstört. In verschiedenen Therapiestudien werden Ansätze erprobt, diese Immunreaktion aufzuhalten.

Stammzellen des Immunsystems

Aus dem Nabelschnurblut sowie alternativ aus dem Knochenmark lassen sich Stammzellen des Immunsystems gewinnen. Eine Behandlung mit diesen Zellen soll die Fehlreaktion des Immunsystems verhindern.

Gut zu wissen:

Nabelschnurblut hat sich bisher nicht bewährt zur Behandlung von Kindern mit Typ-1-Diabetes.

Nabelschnurblut für das Immunsystem

Körpereigenes Nabelschnurblut kann über Jahre tiefgeforen aufbewahrt werden, um gegebenenfalls bei einer Erkrankung im Erwachsenenalter als Stammzellquelle für eine Therapie zu dienen.

Nabelschnurblut wurde bereits erfolgreich zur Behandlung von Krebserkrankungen und Immundefekten eingesetzt. Beim Diabetes ist der Behandlungsansatz noch neu, er soll die Blutzuckerkontrolle verbessern und die zerstörten Betazellen regenerieren. Ein Ansatz zur Behandlung des Typ-1-Diabetes war, mithilfe von körpereigenem Nabelschnurblut die Toleranz des Immunsystems gegenüber den Betazellen zu erhöhen.

Leider ließ sich in verschiedenen klinischen Studien kein relevanter Effekt auf den Stoffwechsel und den Immunstatus von Kindern nachweisen. Es gab keinen Hinweis darauf, dass sich die Entwicklung von Typ-1-Diabetes durch die Therapie positiv beeinflussen ließe.

Immunstammzellen aus dem Knochenmark

In einer weiteren Studie – unter Führung brasilianischer Wissenschaftler – wurden Patienten mit Typ-1-Diabetes Immun-Stammzellen aus dem Knochenmark entnommen. Dann erhielten sie starke Medikamente, die die Immunzellen im Körper abtöteten. Anschließend wurden ihnen die Stammzellen wieder per Infusion verabreicht. Bei zwölf der fünfzehn Teilnehmer konnte so die Immunzerstörung der Betazellen gestoppt werden, allerdings wurden auch Rückfälle berichtet. Die Immunsuppression durch die starken Medikamente birgt außerdem ein hohes Nebenwirkungsrisiko, insbesondere für schwere Infektionen und Störungen der Keimzellen.

Immunmodulation

Immunmodulatorische Ansätze versuchen in die Immunreaktion einzugreifen, indem bestimmte Zellrezeptoren oder bestimmte Botenstoffe blockiert werden. Dadurch wird die Zerstörung der Betazellen gestoppt und die Krankheit aufgehalten. Bislang sind die Methoden jedoch allesamt noch Gegenstand der Forschung und nicht für die klinische Behandlung verfügbar. Ein Grund dafür ist unter anderem, dass die Langzeitwirkungen der Immuntherapeutika noch nicht ausreichend erforscht sind.

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Quellen

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Wissenschaftliche Beratung: Prof. Dr. Heiko Lickert

Letzte Aktualisierung

13. Dezember 2018

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