Diabetes: Kann Gentherapie den Blutzuckerspiegel normalisieren?
Möglicherweise haben Forscher gerade einen Weg gefunden, um den normalen Blutzuckerspiegel in einem Mausmodell für Typ-1-Diabetes wiederherzustellen. Dies könnte sich in Zukunft als vielversprechende Lösung für Menschen mit Typ-1- oder Typ-2-Diabetes erweisen.
Dr. George Gittes, Professor für Chirurgie und Pädiatrie an der Medizinischen Fakultät der Universität von Pittsburgh in Pennsylvania, und sein Team leiteten die Studie. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Zellstammzelle.
Typ-1-Diabetes, eine chronische Autoimmunerkrankung, betrifft in den USA rund 1,25 Millionen Kinder und Erwachsene.
Das Immunsystem, das normalerweise Keime und Fremdsubstanzen zerstört, startet fälschlicherweise einen Angriff auf die insulinproduzierenden Beta-Zellen, die sich in der Bauchspeicheldrüse befinden, was dann zu einem hohen Blutzuckerspiegel führt.
Im Laufe der Zeit kann Typ-1-Diabetes erhebliche Auswirkungen auf wichtige Organe haben und Herz- und Blutgefäßerkrankungen, Schäden an Nerven, Nieren, Augen und Füßen, Haut- und Munderkrankungen sowie Komplikationen während der Schwangerschaft verursachen.
Forscher auf dem Gebiet des Typ-1-Diabetes haben sich zum Ziel gesetzt, eine Behandlung zu entwickeln, die die Funktion von Betazellen erhält und wiederherstellt, die wiederum Insulin auffüllt, das für die Umwandlung von Blutzucker in Zellen zur Energiegewinnung verantwortlich ist.
Ein Hindernis für diese Lösung besteht darin, dass die neuen Zellen, die durch die Beta-Zellersatztherapie entstehen, wahrscheinlich auch vom Immunsystem zerstört werden.
Um diese Hürde zu überwinden, stellte das Team die Hypothese auf, dass andere, ähnliche Zellen so umprogrammiert werden könnten, dass sie sich ähnlich wie Beta-Zellen verhalten und Insulin produzieren, die jedoch unterschiedlich genug sind, um vom Immunsystem nicht erkannt und zerstört zu werden.
Alpha-Zellen, die in Beta-Zellen umprogrammiert wurden
Das Team entwickelte einen Adeno-assoziierten viralen (AAV) Vektor, der zwei Proteine - Pdx1 und MafA - an die Bauchspeicheldrüse der Maus lieferte. Pdx1 und MafA unterstützen die Proliferation, Funktion und Reifung von Beta-Zellen und können letztendlich Alpha-Zellen in insulinproduzierende Beta-Zellen umwandeln.
Alpha-Zellen waren die idealen Kandidaten für die Neuprogrammierung. Sie sind reichlich vorhanden, ähnlich wie Betazellen, und befinden sich in der Bauchspeicheldrüse, was alle bei der Neuprogrammierung helfen würde.
Die Analyse der transformierten Alpha-Zellen zeigte eine nahezu vollständige zelluläre Reprogrammierung zu Beta-Zellen.
Dr. Gittes und sein Team zeigten, dass in einem Mausmodell für Diabetes der Blutzuckerspiegel unter Gentherapie für etwa 4 Monate wiederhergestellt wurde. Die Forscher fanden auch heraus, dass Pdx1 und MafA menschliche Alpha-Zellen in vitro in Beta-Zellen umwandeln.
"Die virale Gentherapie scheint diese neuen insulinproduzierenden Zellen zu erzeugen, die relativ resistent gegen einen Autoimmunangriff sind", erklärt Dr. Gittes. "Diese Resistenz scheint auf die Tatsache zurückzuführen zu sein, dass sich diese neuen Zellen geringfügig von normalen Insulinzellen unterscheiden, sich jedoch nicht so stark unterscheiden, dass sie nicht gut funktionieren."
Die Zukunft der Diabetes-Gentherapie
AAV-Vektoren werden derzeit in Gentherapie-Studien am Menschen erforscht und könnten schließlich durch ein nicht-chirurgisches endoskopisches Verfahren an die Bauchspeicheldrüse abgegeben werden. Die Forscher warnen jedoch davor, dass der bei den Mäusen beobachtete Schutz nicht dauerhaft war und 4 Monate wiederhergestellter Glukosespiegel in einem Mausmodell „beim Menschen mehrere Jahre bedeuten könnten“.
"Diese Studie ist im Wesentlichen die erste Beschreibung einer klinisch übersetzbaren, einfachen Einzelintervention bei Autoimmundiabetes, die zu normalem Blutzucker führt", sagt Dr. Gittes, "und vor allem ohne Immunsuppression."
"Eine klinische Studie sowohl bei Typ-1- als auch bei Typ-2-Diabetikern in naher absehbarer Zukunft ist angesichts der beeindruckenden Natur der Umkehrung des Diabetes und der Machbarkeit einer AAV-Gentherapie bei Patienten durchaus realistisch."
Dr. George Gittes
Die Wissenschaftler testen die Gentherapie an nichtmenschlichen Primaten. Bei Erfolg werden sie mit der Food and Drug Administration (FDA) zusammenarbeiten, um die Anwendung bei Menschen mit Diabetes zu genehmigen.
