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Grünes Licht für Diabetiker – Smartwatch für Insulinherstellung des eigenen Körpers

© CC0 / Free-Photos / PixabaySmartwatch (Symbolbild)
Smartwatch (Symbolbild) - SNA, 1920, 27.06.2021
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Schweizer Forscher konnten genetisch veränderte Zellen mit einer Smartwatch dazu bringen, Insulin zu produzieren. Diese Zellen wurden Diabetes-Mäusen implantiert und normalisierten deren Zustand. Die Methode könnte an Diabetes des Typs 1 erkrankten Menschen das Leben sehr erleichtern. Sie eignet sich aber nicht nur für Diabetes.
Zu einer normalen Regelung des Blutzuckerspiegels gehört eine gesunde Bauchspeicheldrüse. In dieser sind sogenannte Inselzellen angesiedelt, die bei zu hohem Zucker das Hormon Insulin abgeben, das für die Aufnahme des Zuckers in Körperzellen sorgt und den Blutzuckerspiegel wieder fallen lässt.
Bei der Typ-1-Diabetes werden gerade diese Zellen vom eigenen Immunsystem zerstört und der Regelkreis funktioniert nicht mehr. Der Diabetiker muss in der Folge seinen Blutzuckerspiegel selbst messen und sich Insulin durch Spritzen von außen zuführen.
Der heilige Gral der Diabetesforschung wäre natürlich die komplette Wiederherstellung der körpereigenen Insulin-Produktion. Eingriffe in diese Richtung sind die Transplantation ganzer Spenderbauchspeicheldrüsen oder die Inselzellentransplantation, bei der aufbereitete Zellen an der Leber angesiedelt werden. Allerdings können die neuen Zellen wieder angegriffen werden und die Diabetes kehrt wieder zurück.
Deswegen schließen etwa australische Forscher solche Inselzellen in eine Gelatine aus Algen ein, durch die zwar Stoffaustausch erfolgen kann, Immunzellen aber nicht durchdringen. Allerdings ist bei allen diesen Therapien das größte Problem die Knappheit von Spenderbauchspeicheldrüsen.

Genetisch veränderte Nierenzellen

Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich haben einen alternativen Weg eingeschlagen, um Diabetes-1 umzukehren. Der lässt sich prinzipiell auf beliebige Stoffwechselerkrankungen anwenden. Sie haben menschliche Nierenzellen genommen und diese genetisch so verändert, dass sie bei grünem Licht beginnen, Insulin zu produzieren. Diese genetisch veränderten Zellen haben sie dann in Algengelatine eingekapselt und transplantiert. Mit dem grünen Licht einer Smartwatch konnten sie in der Folge die Insulinproduktion hochfahren, ging das Licht aus, stellten die Zellen auch die Produktion wieder aus.
Den Hintergrund bildet ein in die Zellen eingeschleusten Gen für Insulin, das mit einem sogenannten Genschalter versehen ist. „Man kann das mit einem Lichtschalter vergleichen, da drückt man auf den Schalter und dahinter läuft eine Mechanik ab, die dann die Lampe zum Leuchten bringt. Nur werden in diesem Fall Gene an und ausgeschaltet“, schildert Biosystemforscher Martin Fussenegger das Prinzip. „Wenn das Licht auf die Zellen trifft, dann trifft es auch auf ein bestimmtes Protein, den „Schalter“, der auf dieses grüne Licht reagiert. Der Schalter klumpt zusammen und setzt einen sogenannten Transkriptionsfaktor frei, ein Protein, das das Insulin-Gen anschaltet und die Zelle anweist, dieses Insulin herzustellen und auszuscheiden. So gelangt es aus den implantierten Zellen in den gesamten Körper.“
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An Mäusen erfolgreich erprobt

Dass das Verfahren funktioniert, konnte schon gezeigt werden. In der Petrischale wurde nachgewiesen, dass die Zellen wirklich über diesen Mechanismus Insulin produzieren. Im Tierexperiment konnten diabetische Mäuse durch solche implantierten verkapselten Zellen wieder normal leben. Die Forscher suchen nun Partner, um die Methode für klinische Studien am Menschen vorzubereiten.
Eine vollautomatische Insulin-Steuerung garantieren allerdings ein solches Implantat und eine Smartwatch mit Grünlicht nicht. Denn die Smartwatch kann den Blutzuckerspiegel nach heutigem Stand der Technik gar nicht messen. Die Methode kann sein, das über den Tag benötigte Insulin vorauszuberechnen und die Uhr entsprechend zu programmieren. Eine Selbstbedienung des Patienten nach der üblichen Blutzuckermessung ist ebenfalls möglich. Auch ein Fernzugriff des behandelnden Arztes sei denkbar, so Fussenegger.

Potential für neue Wege – aber auch Schwachpunkte

Ein Schwachpunkt des Verfahrens könnte sein, dass die Stelle mit dem Implantat besser stets unter der Smartwatch oder einem LED-Pflaster verbleiben sollte, damit das natürliche Licht nicht die Zellen aktiviert, wenn es nicht erfordert ist. Auch stellt sich die Frage, ob die eingekapselten Zellen zum Problem werden könnten, falls der Container einmal kaputt gehen sollte.
Das Verfahren hätte jedenfalls das Potential, nicht nur im Bereich der Diabetesbehandlung ganz neue Wege zu eröffnen, denn: „Generell ist der Schalter völlig unabhängig von der Art des Proteins und kann zur Produktion von jeder Art therapeutischem Protein verwendet werden. Wir haben als Modell uns für Insulin entschieden, weil Insulin und Diabetes beim Menschen eine der komplexesten Regulationen benötigt. Wenn man mit einem Schalter Insulin in den Griff kriegt, ist es zu vermuten, dass das auch mit jedem anderen Protein möglich ist, mit anderen Hormonen oder auch spezifischen Antikörpern“, deutet Fussenegger den Raum der Möglichkeiten an.
Das Interview mit Martin Fussenegger zum Nachhören:
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