Licht an – Diabetes aus

Dass Techniker und Erfinder mit ihrem Know-how aus einem Haufen Bauteile Taschenmesser und Uhren, Staudämme und Solaranlagen, Flugzeuge, Smartphones und andere Wunder erschaffen können, gilt vielen als selbstverständlich. Zunehmend aber entdecken Ingenieure die Natur als Baukasten – und sie lernen schnell, lebende Systeme nach ihren eigenen Vorstellungen umzugestalten.

Einen Meilenstein auf diesem Gebiet der „Synthetischen Biologie“ haben nun Schweizer Wissenschaftler um Professor Martin Fussenegger am Department of Biosystems Science and Engineering der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Basel erreicht. Wie die Forscher in der Fachzeitschrift Science berichten ist es ihnen gelungen, menschliche Zellen so zu verändern, dass sie bei Bestrahlung mit blauem Licht das Hormon GLP-1 bilden, welches eine zentrale Rolle beim Zuckerstoffwechsel spielt

In einem zweiten Schritt verschlossen die Bioingenieure jeweils etwa zehn Millionen der lichtempfindlichen Zellen in durchsichtigen Mikrokapseln und implantierten diese bei sorgfältig ausgewählten Mäusen unter die Haut.

Die Versuchstiere hatten zunächst, ebenso wie menschliche Diabetiker, zu wenig körpereigenes Insulin gebildet. Als die Wissenschaftler jedoch die Haut der Mäuse mit blauem Licht beschienen, wurde der in den implantierten Zellen eingebaute Genschalter aktiviert. Wie geplant stieg dadurch die Produktion von GLP-1 an, es wurde mehr Insulin gebildet und der Zuckerstoffwechsel der diabetischen Mäuse normalisierte sich.

Der Triumph des Teams um Fussenegger und den Erstautor Professor Haifeng Ye baut auf einer Methode, die unter dem Namen Optogenetik seit Jahren Furore macht und die vor allem in den Neurowissenschaften sehr beliebt ist. Die Erbinformationen lichtempfindlicher Algen-Eiweiße werden dafür zusammen geschaltet mit künstlichen „Reporter-Genen“, die aktivierte Zellen aufleuchten lassen.

Mit Laserlicht, das durch eine Glasfaser in derartig manipulierte Hirnregionen geschickt wird, kann man dann Nervenzellen und -Schaltkreise nicht nur aufleuchten lassen, sondern gezielt aktivieren oder stilllegen. Häufig resultieren daraus Verhaltensänderungen, aus denen sich wichtige Informationen über die Funktion der manipulierten Nervenschaltkreise ableiten lassen.

Die Schweizer Bioingenieure haben nun als erste die Optogenetik erfolgreich genutzt, um eine Stoffwechselerkrankung bei Säugetieren zu behandeln, bemerkt Professor Edward Boyden, einer der Pioniere dieser Forschungsrichtung und Leiter der Arbeitsgruppe Synthetische Neurobiologie am Massachusetts Institute of Technology in Boston. „Sie haben auf beeindruckende Weise gezeigt, dass man die körperlichen Funktionen mit dieser Technik verändern kann – und das eröffnet eine ganze Reihe von Möglichkeiten.“ Als Beispiel nannte Boyden eine Präzisierung der Gentherapie.

Näher liegend ist es jedoch, die Produktion von Arzneimitteln und hochwertigen Biomolekülen mit Hilfe von Lichtschaltern zu optimieren.  Bei ihren Vorversuchen am 250 Mitarbeiter starken Departement der ETH hatten die Basler Forscher bereits gezeigt, dass sie bei ihren gentechnisch veränderten menschlichen Zellen in Bioreaktoren die Produktion hochwertiger Proteine durch die Dauer und Intensität der Beleuchtung steuern können.

Wie lange es dauern wird, bis mit der neuen Methode die ersten menschlichen Patienten behandelt werden, darüber mag Fussenegger nicht spekulieren. Theoretisch wäre es zwar vorstellbar, Diabetikern, Rheumatikern, Schmerzpatienten oder Hämophilen ein Implantat mit entsprechend konstruierten Zellen unter die Haut zu setzen und diese Stelle mit einem Pflaster abzuschirmen, das ein paar LED-Lämpchen enthält. Per Knopfdruck ließen sich diese Lämpchen dann anschalten, so dass die gewünschten Substanzen frei gesetzt würden. „Aber das ist noch Science Fiction“, dämpft Fussenegger die Erwartungen.

Quelle:

Ye H et al. A synthetic optogenetic transcription device enhances blood-glucose homeostasis in mice. Science. 2011 Jun 24;332(6037):1565-8

Diabetes: “Stammzellen teuer, riskant & bisher erfolglos”

Erneut haben Ärzte und Wissenschaftler die Firma XCell-Center dafür kritisiert, dass sie teure Therapien mit angeblich unbewiesener Wirkung anbietet. Die Kritik, vorgetragen vom Kompetenznetz Diabetes mellitus und der Deutschen Diabetes-Gesellschaft (DDG) richtet sich aber auch an die Bezirksregierung Köln, die als zuständige Genehmigungsbehörde die Aktivitäten des XCell-Centers erlaubt hat. Das XCell-Center ist eine private Klinik mit Standorten in Düsseldorf und Köln, die so genannte “regenerative Therapien” weltweit anbietet. Für die Behandlung des Diabetes werden dort angeblich zwischen 7500 und 10500 Euro verlangt – ein Betrag, der von den Krankenkassen nicht übernommen wird.

Durch die Genehmigung der Bezirksregierung Köln erhielt das XCell-Center die Erlaubnis, Patienten Knochenmark zu entnehmen, die darin enthaltenen Stammzellen im Labor zu isolieren, aufzubereiten und den jeweils gleichen Patienten wieder in die Bauchspeicheldrüse zu transplantieren. Dort sollen die Stammzellen sich in Insulin produzierende Betazellen verwandeln, oder andere Zellen zu dieser Verwandlung anregen. Wie das Kompetenznetz Diabetes mellitus und die Deutsche Diabetes-Gesellschaft (DDG) nun in einem offenen Brief an die Bezirksregierung Köln schreiben, ist eine Wirksamkeit dieser Behandlung jedoch wissenschaftlich nicht belegt. Die Patienten würden durch hohe Kosten belastet. Eine Schädigung der Gesundheit durch Nebenwirkungen sei nicht auszuschließen. Zwar sei dies nach erfolgreichen Tierversuchen ein “viel versprechender Ansatz, um zukünftig Diabetes mellitus zu heilen”, urteilten die Experten. „Derzeit gibt es jedoch keinerlei wissenschaftliche Erkenntnisse, dass Patienten von einer solchen Therapie profitieren“, kritisieren Professor Anette-Gabriele Ziegler, Sprecherin des Kompetenznetzes Diabetes mellitus (München) und DDG-Präsident Professor Thomas Danne (Hannover).

“Unsere innovative Stammzellentherapie mit autologen Stammzellen (aus dem eigenen Körper des Patienten) ist einzigartig in Europa und bekämpft Diabetes 1 und 2 an der Basis durch Reduzierung der Überzuckerung”  verspricht man dagegen beim XCell-Center, und weiter: “Diese transplantierten Zellen können sich in verschiedene Arten von Zellen verwandeln und sind in der Lage, beschädigte Zellen wie etwa die pankreatischen Betazellen zu regenerieren. Unsere innovative Stammzellenbehandlung nutzt das Selbstheilungspotenzial des eigenen Körpers des Patienten, um die Regeneration oder Reparatur anzuregen. Da die transplantierten Zellen autolog sind, besteht praktisch keine Gefahr einer Immunreaktion.”

“Beim Menschen ist die Therapie bisher nicht gelungen”, betonen dagegen die Deutsche Diabetes Gesellschaft und das Kompetenznetz Diabetes in ihrer gemeinsamen Pressemitteilung. Darin wird auch auf eine Studie verwiesen, die kürzlich in Spanien abgebrochen wurde, nachdem drei  von zehn geplanten Patienten behandelt worden waren. Die in die Bauchspeicheldrüse transplantierten Zellen hatten die Insulinproduktion nicht steigern können.

Wollte man den Typ-1-Diabetes mit Stammzellen behandeln, müsste dafür noch ein weiteres Hindernis überwunden werden, erklären die Kritiker. Schließlich handelt es sich hier – im Gegensatz zu Typ-2- Diabetes mellitus – um eine Autoimmunerkrankung, bei der Abwehrzellen der Patienten die Insulin-prodizierenden Betazellen zerstören. Die aggressiven Abwehrzellen blieben auch nach einem Eingriff weiter im Körper vorhanden und würden die transplantierten Stammzellen bedrohen, erklären die Experten. Verhindern ließe sich dies, wenn die transplantierten Zellen so verändert würden, dass das Immunsystem sie nicht mehr erkennt. Dies ist nach Auskunft von Ziegler und Danne bisher nicht gelungen.

Die Alternative bestünde darin, die Autoimmunreaktion durch Medikamente einzudämmen. Dies sei nur mit erheblichen Nebenwirkungen für den Patienten möglich, warnen die Experten. „Solange Nutzen und Risiken der neuen Stammzelltherapie nicht bekannt sind, sollte sie nur im Rahmen von klinischen Studien durchgeführt werden“, fordern Ziegler und Danne. Von der Bezirksregierung Köln erwarten sie nun eine Erklärung, wie es zur Zulassung der Therapie für die Firma XCell-Center gekommen ist. Ein Schreiben gleichen Inhaltes wurde außerdem an das Paul-Ehrlich-Institut in Langen bei Frankfurt geschickt, das für die Zulassung von Impfstoffen und biomedizinischen Arzneimitteln zuständig ist.

Quelle:

• Diabetes-Experten warnen vor Stammzelltherapie. Pressemitteilung der Deutschen Diabetes Gesellschaft.
• Briefe an die Bezirksregierung Köln und das Paul-Ehrlich-Institut mit wissenschaftlicher Stellungsnahme zur Behandlung von Diabetes mellitus mit autologen, adulten Stammzellen durch das XCell-Center (Düsseldorf und Köln)
• Hier geht es zu den Informationen des XCell-Center über die kritisierte Diabetes-Behandlung

Weitere Informationen:

• Über Warnungen vor dem XCell-Center berichteten wir bereits im Oktober 2009. Die Kritik der Deutschen Gesellschaft für Neurologie, der Deutschen Parkison-Gesellschaft und des renommierten Stammzellexperten Rudolf Jaenisch verhallte ohne Folgen.
• Der Artikel Stammzellen – Hoffnungsträger mit Risiken enthält weitere Erklärungen, eine kurze Geschichte der Forschung und zahlreiche weiterführende Links.