Dieses experimentelle Bauchspeicheldrüsenverfahren könnte bei einigen Diabetikern den Bedarf an Insulininjektionen beseitigen. Aber es ist nicht einfach, deshalb wird nach anderen Alternativen für Inselzellen geforscht.
Auch wenn der Name an windgepeitschte Felsen vor der schottischen Nordküste erinnert, sind die Langerhans-Inseln, oder "Beta-Inselzellen der Bauchspeicheldrüse", wie sie allgemein genannt werden, der natürliche Vorrat an Insulin produzierenden Zellen im Körper.
Diese Zellen werden bei Typ-1-Diabetes zerstört oder schwer geschädigt und sind bei einigen Fällen von Typ-2-Diabetes unzureichend. Da ihnen eine natürliche Quelle für Insulin fehlt, ein Hormon, das für die Kontrolle des Blutzuckerspiegels unerlässlich ist, müssen sich Menschen mit Typ-1-Diabetes täglich Insulin spritzen.
In den letzten zehn Jahren haben Forscher jedoch Techniken zum Ersatz von Beta-Inselzellen erforscht und verfeinert, um die natürliche Insulinproduktion und -freisetzung wiederherzustellen und die Notwendigkeit von Insulinspritzen bei Menschen mit Typ-1-Diabetes zu beseitigen. Menschen mit Typ-2-Diabetes, der durch einen anderen Krankheitsprozess verursacht wird, würden im Allgemeinen nicht von dieser Art von Therapie profitieren.
Eine bewährte Methode des Inselzelltransfers ist die Transplantation der Bauchspeicheldrüse, der großen Drüse (hinter dem Magen), in der die Beta-Inselzellen leben. Studien haben gezeigt, dass eine Pankreastransplantation in etwa der Hälfte aller Fälle den Bedarf an gespritztem Insulin für mindestens fünf Jahre beseitigen kann.
Aufgrund der Risiken der Transplantation und der Notwendigkeit, nach der Transplantation Medikamente gegen die Abstoßung einzunehmen, ist dieses Verfahren jedoch in erster Linie eine Option für Patienten, die aufgrund einer fortgeschrittenen Nierenerkrankung auch eine Nierentransplantation erhalten. Laut der American Diabetes Association (ADA) erhöht die gleichzeitige Nieren- und Bauchspeicheldrüsentransplantation bei ausgewählten Patienten nicht das Risiko für den Patienten, kann das Überleben der transplantierten Nieren verbessern und eine normale Kontrolle des Blutzuckers wiederherstellen.
In den ADA-Diabetes-Leitlinien wird jedoch auch darauf hingewiesen, dass die Pankreastransplantation einige der schwerwiegenden Langzeitnebenwirkungen von Diabetes nur teilweise rückgängig machen kann. Durch das Verfahren werden Nierenprobleme und die Notwendigkeit täglicher und manchmal auch mehrfacher Insulininjektionen beseitigt. Aber chronische Erkrankungen wie Augenkrankheiten und Nervenanomalien stellen bei diesen Transplantationspatienten häufig weiterhin ein Problem dar.
Zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Artikels standen nach Angaben des United Network for Organ Sharing (UNOS) 1 389 Menschen auf der nationalen Warteliste für eine Bauchspeicheldrüsentransplantation und weitere 2 409 Menschen, die auf eine kombinierte Nieren- und Bauchspeicheldrüsentransplantation warten.
Inselzelltransplantationen
Eine etwas weniger invasive Alternative zur Pankreastransplantation ist die alleinige Inselzelltransplantation. Bei diesem experimentellen Verfahren werden Beta-Inselzellen identifiziert, isoliert und aus der Bauchspeicheldrüse eines Spenders entnommen und in eine mit der Leber verbundene Hauptvene injiziert. Die injizierten Inselchen gelangen in mikroskopisch kleine Blutgefäße und werden von Lebergewebe umgeben und fixiert. Dort übernehmen die Zellen die Insulinproduktion und -sekretion und verwandeln die Leber in eine Ersatzbauchspeicheldrüse.
Ein Problem bei diesem Ansatz ist, dass menschliche Beta-Inseln selten und schwer zu finden sind; sie machen nur 1 % aller Zellen in der Bauchspeicheldrüse aus (die meisten der übrigen Zellen produzieren und sezernieren Enzyme, die bei der Verdauung helfen). Außerdem werden einige der Inselchen bei der Entnahme unweigerlich beschädigt oder zerstört, erklärt ein Diabetesforscher in einem Interview mit dem Arzt.
"Der Prozess der Entnahme der Bauchspeicheldrüse, der Isolierung der Zellen und der anschließenden Transplantation an einem einzigen Tag ist ziemlich schwierig, vor allem, wenn man bedenkt, dass man vielleicht den ganzen Tag damit verbringt, Zellen zu isolieren, und dabei nie genügend Zellen erhält", sagt Emmanuel Opara, PhD, außerordentlicher Forschungsprofessor in der Abteilung für experimentelle Chirurgie und stellvertretender Forschungsprofessor in der Abteilung für Zellbiologie am Duke University Medical Center in Durham, North Carolina.
Opara und seine Kollegen untersuchen Alternativen zu menschlichen Inselzellen, darunter auch die Verwendung von Inselzellen aus Schweinepankreas. Obwohl die Verwendung tierischer Organe beim Menschen umstritten ist, wird Insulin aus Schweine- und Rinderbauchspeicheldrüsen bereits seit den frühen 1920er Jahren verwendet, als die kommerzielle Insulinproduktion begann; die Verwendung von Humaninsulin ist eine relativ neue Entwicklung.
Die Inselzellen des Schweins sind in ihrer Beschaffenheit und Funktion den menschlichen Inselzellen sehr ähnlich. Da sie jedoch von einem Tier stammen, werden sie vom Immunsystem des Patienten als fremde Eindringlinge betrachtet, das daraufhin spezialisierte Zellen aussendet, um sie aufzuspüren, zu markieren und zu töten.
Um dieses Problem zu umgehen, haben Opara und Kollegen in Duke spezielle Wirkstoffkugeln entwickelt, die aus einem komplexen Kohlenhydrat namens Alginat bestehen. Die Kügelchen umgeben oder "verkapseln" die Inselzellen und sind Berichten zufolge porös genug, um den Blutzucker hinein- und das Insulin herauszulassen, während sie die Inselzellen vor den Einwirkungen des Immunsystems schützen. Die Kugeln ähneln ein wenig den Schießscharten der Bogenschützen, die alte Burgen verteidigten.
Die Duke-Forscher erforschen auch Methoden zum Einfrieren der geernteten Inselzellen. "Ich habe unter anderem Verfahren entwickelt, die es uns ermöglichen, diese Zellen in einem sehr lebensfähigen Zustand zu lagern, so dass man, wenn man sie braucht, ungefähr in die Situation kommt, zum Arzt zu gehen, um ein Rezept [für Inselzellen] zu bekommen, und dann zur Apotheke zu gehen, um sie abzuholen", erklärt Opara dem Arzt.
Neben dem Aufbau von Inselzellenreserven hat das Verfahren den positiven Nebeneffekt, dass die Zellen weniger angreifbar für das Immunsystem sind und dadurch länger überleben, wenn sie einem Patienten mit Typ-1-Diabetes transplantiert werden, sagt Opara.
Inselschichten, Viren und Stammzellen
Andere Forschungsteams arbeiten an Inselzellplatten, die von einem porösen Kunststoff umgeben sind; die so entstehenden Platten könnten theoretisch als künstliche Bauchspeicheldrüse dienen. Wieder andere experimentieren mit Viren, die Beta-Inselzelltransplantationen für das Immunsystem akzeptabler machen könnten, in einer Art biologischer "Stealth"-Technologie.
Wie ein Arzt im Jahr 2001 berichtete, arbeiten Forscher an den National Institutes of Health an der Entwicklung einer neuen Methode zur Wiederherstellung der Insulinproduktion, indem sie embryonale Stammzellen dazu bringen, sich in Beta-Inselzellen zu verwandeln, eine spezielle Art von Insulin produzierenden Zellen. Wenn die Technik beim Menschen funktioniert, könnte sie einen großen Durchbruch bei der Behandlung von Diabetes bedeuten und sogar das gespritzte Insulin ersetzen, berichten die Forscher in der Ausgabe vom 26. April der Zeitschrift Science.
Da die neuen Insulin-sezernierenden Zellen jedoch von einer Art von nicht spezialisierten Zellen stammen, die nur in den frühesten Stadien der Embryonalentwicklung vorkommen, würde eine menschliche Version der Behandlung auf den erbitterten Widerstand der politischen und religiösen Rechten stoßen, die sich der medizinischen Forschung mit Zellen aus menschlichen Embryonen widersetzen.
Im Jahr 2001 verkündete die Bush-Regierung ein Verbot der Forschung mit Zellen, die aus neu gezeugten Embryonen stammen (wie denjenigen, die täglich von Fruchtbarkeitskliniken entsorgt werden), und beschränkte die Wissenschaftler auf die Arbeit mit den derzeit verfügbaren Stammzelllinien.
