Darmzellen wurden zu Insulinfabriken - neue Typ-I-Diabetes-Behandlung

Laut einer Studie in Mäusen von Forschern an der Columbia University Medical Center veröffentlicht und 11. März 2012 in der Zeitschrift Naturgenetik, Zellen im Darm von Patienten mit Typ-1-Diabetes könnten zur Erzeugung von Insulin gelockt werden, wodurch die Notwendigkeit einer Stammzelltransplantation entfällt. Bis jetzt glaubten einige Forscher, dass Stammzellentransplantationen die optimale Methode waren, Patienten mit der Krankheit von Insulininjektionen zu befreien und verlorene Zellen zu ersetzen.
Die Studie wurde von Chutima Talchai, Ph.D, einer New York Stem Cell Foundation-Druckmiller Fellow, und Domenico Accili, M. D., Professor für Medizin am Columbia University Medical Center durchgeführt.
Typ-1-Diabetes ist eine Autoimmunkrankheit, die Zellen in der Bauchspeicheldrüse tötet, die Insulin produzieren, was zu hohen Glukosespiegeln im Blut führt. Da die Bauchspeicheldrüse diese Zellen nicht ersetzen kann, müssen Personen, die an dieser Krankheit leiden, Insulin in sich injizieren, um ihren Blutzucker zu kontrollieren. Die Patienten müssen ihren Blutzuckerspiegel auch mehrmals am Tag überwachen, da ein zu niedriger oder zu hoher Blutzucker tödlich sein kann.
Für Wissenschaftler, die Typ-1-Diabetes erforschen, besteht eines der Hauptziele darin, verlorene insulinproduzierende Zellen durch neue Zellen zu ersetzen, die bei Bedarf Insulin in den Blutstrom abgeben. Obwohl Forscher diese Zellen im Labor aus embryonalen Stammzellen generieren können, sind sie für eine Transplantation bei Patienten nicht geeignet, da sie kein Insulin entsprechend dem Zuckerspiegel freisetzen, was möglicherweise zu einem tödlichen Zustand führt, der Hypoglykämie genannt wird.
Im Darm von Mäusen fanden die Forscher heraus, dass bestimmte gastrointestinale Vorläuferzellen in der Lage sind, Insulin-produzierende Zellen zu produzieren.
Üblicherweise sind Vorläuferzellen für die Erzeugung einer großen Anzahl von Zellen verantwortlich, wie zum Beispiel magenhemmendes Peptid, Zellen, die Serotonin produzieren, sowie andere Hormone, die in den GI-Trakt und den Blutstrom sekretiert werden.
Die Forscher entdeckten, dass die Vorläuferzellen, wenn sie Foxo1 (ein Gen, von dem bekannt ist, dass es bei Entscheidungen über das Schicksal der Zelle mitwirkt) ausgeschaltet wurden, auch Zellen produzierten, die Insulin produzierten. Darüber hinaus stellte das Team fest, dass zwar mehr Zellen produziert wurden, als Foxo1 zu Beginn der Entwicklung abgeschaltet wurde, sie aber auch produziert wurden, wenn Foxo1 bei erwachsenen Mäusen abgeschaltet wurde.
Dr. Accili, erklärte:

"Unsere Ergebnisse zeigen, dass Insulin-produzierende Zellen in den GI-Trakten unserer pädiatrischen und erwachsenen Patienten nachwachsen können.
Niemand hätte dieses Ergebnis vorhergesagt. Viele Dinge hätten passieren können, nachdem wir Foxo1 ausgeschaltet haben. In der Bauchspeicheldrüse passiert nichts, wenn wir Foxo1 ausschalten. Warum passiert etwas im Darm? Warum bekommen wir keine Zelle, die ein anderes Hormon produziert? Das wissen wir noch nicht. "

Wenn insulinproduzierende Zellen im Darm Insulin als Reaktion auf Blutzuckerspiegel nicht freisetzen würden, wären sie gefährlich. Den Forschern zufolge sind die neuen Darmzellen in der Lage, als Reaktion auf Zuckerspiegel Insulin freizusetzen, da sie Glukose-sensitive Rezeptoren haben.
Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass das von den Darmzellen produzierte Insulin in ausreichender Menge hergestellt wurde, um den Blutzuckerspiegel bei ansonsten diabetischen Mäusen nahezu zu normalisieren, wurde in den Blutkreislauf freigesetzt und arbeitete genauso wie normales Insulin.

Dr. Accili, sagte:

"All diese Befunde lassen uns glauben, dass es ein besserer Weg wäre, den Darm eines Patienten dazu zu bringen, insulinproduzierende Zellen zu produzieren als Therapien, die auf embryonalen iPS-Stammzellen basieren."

Da der Magen-Darm-Trakt teilweise vor einem Angriff durch das Immunsystem geschützt ist, kann die Lage der Darmzellen den Diabetes daran hindern, die neuen insulinproduzierenden Zellen abzutöten.

Laut Dr. Accili muss, um den Befund in eine geeignete Therapie zu verwandeln, ein Medikament gefunden werden, das die gleiche Wirkung auf die Vorläuferzellen bei Individuen hat, wie das Abschalten des Foxo1-Gens bei Mäusen. Accili erklärt, dass dies möglich sein sollte, da sie entdeckten, dass sie Insulin-produzierende Zellen aus Vorläuferzellen produzieren können, indem sie Foxo1 mit einer Chemikalie verhindern.
Dr. Accili, erklärte:

"Es ist wichtig zu erkennen, dass eine neue Behandlung für Typ-1-Diabetes genauso sicher und effektiver als Insulin sein muss. Wir können keine riskanten Behandlungen testen, nur um die Belastung durch tägliche Injektionen zu beseitigen. Insulin ist nicht einfach oder nicht perfekt, aber es funktioniert und es ist sicher. "

Die Studie wurde von der NIH (DK58282, DK64819, DK63608), der New York Stem Cell Foundation und der Russell Berrie Foundation finanziert.
Die Forscher berichten über keinen finanziellen oder sonstigen Interessenkonflikt.
Zusätzliche Mitwirkende sind Shouhong Xuan (CUMC), Tadahiro Kitamura (Gunma Universität, Maebashi, Japan) und Ronald A DePinho (Harvard Medical School).
Geschrieben von Grace Rattue