Insulinproduktion: Aus Fettzellen entstehen Beta-Zellen

Insulinproduktion: Aus Fettzellen entstehen Beta-ZellenInsulinproduktion durch Umprogram-
mierung von Fettzellen – Forschern
ist der erste Schritt zum persönlichen
Reparaturset bei Diabetes gelungen.

Martin Fussenegger, Professor für Biotechnologie und Bioingenieurwissenschaften, hat mit seiner Forschungsgruppe am Departement für Biosysteme der ETH Zürich in Basel ein Kunststück geschafft, das viele Fachleute bislang für unmöglich gehalten haben: Sie haben aus dem Fettgewebe einer 50-jährigen Testperson Stammzellen gewonnen und diese mithilfe einer genetischen Umprogrammierung dazu gebracht, zu funktionsfähigen Beta-Zellen auszureifen.

Die mit dieser "genetischen Software" erzeugten Beta-Zellen produzieren in Anwesenheit von Glukose das Hormon Insulin, genauso wie natürliche Beta-Zellen, die in der Bauchspeicheldrüse vorkommen. Dies berichten die Forschenden im Fachjournal "Nature Communications".

Genetische Software lässt Stammzellen zu Beta-Zellen reifen

Die Basler Biotechnologen fügten in die Stammzellen ein künstliches und hochkomplexes Gennetzwerk – die genetische Software – ein. Dieses Gennetzwerk wurde so ausgelegt, dass es die wichtigsten Wachstumsfaktoren für den Reifungsprozess der Zellen sowohl zeitlich als auch mengenmäßig genau nachbildet. Fussenegger betont, dass eine möglichst naturnahe Nachbildung zwingend notwendig ist, um aus Fettzellen funktionierende Beta-Zellen zu erhalten. "Das Timing und die richtige Menge dieser Wachstumsfaktoren sind extrem wichtig."

Umprogrammierung der Zellen ist ein Durchbruch

Der ETH-Professor wertet es als Durchbruch, dass das Umprogrammieren der Fettzellen mit einem künstlichen Gennetzwerk gelungen ist. Mit dem neuen Verfahren ist es möglich, drei von vier Fett-Stammzellen in Beta-Zellen umzuwandeln. Die künstlichen Beta-Zellen sind ihren natürlichen Vorbildern nicht nur optisch sehr ähnlich, beide weisen in der Zelle auch dunkle Körnchen auf, welche das Insulin speichern. Sie funktionieren auch ähnlich wie natürliche Beta-Zellen. "Noch sind die Insulin-Mengen nicht so hoch wie die von natürlichen Beta-Zellen“, räumt Fussenegger ein. Entscheidend sei aber, dass es zum ersten Mal gelungen ist, die ganze Prozesskette von der Stammzelle zur Beta-Zelle gemäß dem natürlichen Vorbild nachzustellen.

Beta-Zellen aus eigenem Fettgewebe für Menschen mit Diabetes?

Die Technik der Basler ETH-Forschenden könnte es künftig erlauben, für Diabetes-Patienten aus ihrem eigenen Fettgewebe neue Beta-Zellen herzustellen und diese zu implantieren. Doch bislang haben die ETH-Forscher ihre Beta-Zellen erst in Kulturen gezüchtet und noch nicht in einen Diabetes-Patienten eingesetzt. Es galt zunächst herauszufinden, ob das synthetische Gen-Programm Stammzellen tatsächlich vom Anfang bis zum Ende entwickeln lässt. Fussenegger ist überzeugt, dass sie mit der neuen Methode auch andere Zelltypen aus Stammzellen des Körperfetts erzeugen können. "Und die meisten Menschen haben überschüssiges Fett, aus dem sich die Vorläuferzellen gewinnen lassen."

Quelle:

  1. Kunststück gelungen: Aus Fettzellen entstehen funktionsfähige Beta-Zellen (http://www.diabetologie-online.de/a/1764661; Stand: 14.4.2016)

Literaturhinweis: Saxena P, Heng BC, Bai P, Folcher M, Zulewski H, Fussenegger, M. A programmable synthetic lineage-control network that differentiates human IPSCs into glucose-sensitive insulin-secreting beta-like cells. Nature Communications, published online April 11th 2016. DOI: 10.1038/NCOMMS11247

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