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Typ-1-Diabetes: Können veränderte Blutstammzellen zu einer Heilung führen?

Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/…2/index.html Die Erhöhung des Spiegels eines bestimmten Proteins in Blutstammzellen, so dass das Immunsystem die Insulinzellen in der Bauchspeicheldrüse nicht mehr angreift, könnte eine Möglichkeit sein, Typ – 1 – Diabetes zu stoppen, heißt es in einer neuen Studie.

Finger stechen mit Blut

Forscher an der Boston Children's Hospital der Harvard Medical School in Massachusetts stellten fest, dass sie Hyperglykämie bei diabetischen Mäusen umkehren könnten, indem sie ihre defekten Blutstammzellen modifizieren, um die Produktion eines Proteins namens PD-L1 zu erhöhen.

Bei Typ-1-Diabetes produziert die Bauchspeicheldrüse nicht genug Insulin. Ohne genügend Insulin kann der Körper Blutzucker oder Glukose nicht in Energie für Zellen umwandeln, mit dem Ergebnis, dass er sich im Blutkreislauf aufbaut.

Im Laufe der Zeit führt hoher Blutzucker oder Hyperglykämie zu ernsthaften Komplikationen wie Sehstörungen und Schäden an Blutgefäßen, Nerven und Nieren.

Immunsystem greift Beta-Zellen an

Rund 5 Prozent der 23,1 Millionen Menschen, bei denen in den USA Diabetes diagnostiziert wurde, haben Typ-1-Diabetes.

Der Körper produziert Insulin in der Bauchspeicheldrüse, einem Organ, das direkt hinter dem Bauch sitzt. Es enthält Insulin-produzierende Beta-Zellen, die normalerweise Glukosespiegel im Blut messen und genau die richtige Menge Insulin freisetzen, um den Zuckerspiegel normal zu halten.

Beim Typ-1-Diabetes werden durch eine Störung des Immunsystems inflammatorische T-Zellen, die normalerweise auf "fremdes" Material reagieren, Betazellen in der Bauchspeicheldrüse befallen. Niemand weiß genau, wie dies zustande kommt, aber Wissenschaftler vermuten, dass ein Virus oder ein anderer Auslöser in der Umwelt bei Menschen mit bestimmten vererbten Genen auftritt.

Der "heilige Gral" der Wissenschaftler, die ein Heilmittel gegen Typ-1-Diabetes suchen, besteht darin, einen Weg zu finden, den Immunangriff auf die Betazellen zu verhindern oder zu stoppen.

Verschiedene Ansätze wurden versucht, einschließlich "Zytostatika", um die Zellaktivität zu stoppen, Impfstoffe, die versuchen, die Immunantwort zu verändern, und Behandlungen, die Stammzellen aus Nabelschnüren verwenden.

"Defekte Blutstammzellen"

Ein Ansatz, der vielversprechender ist, ist die "autologe Knochenmarktransplantation", die versucht, das Immunsystem eines Menschen mit ihren eigenen blutbildenden Stammzellen "neu zu starten". Aber auch diese Methode hat sich als nicht so effektiv erwiesen, wie es die Ärzte erhofft hatten.

Jetzt, in der neuen Studie, könnten die Forscher – unter der Leitung des leitenden Forschers Paolo Fiorina, Assistenzprofessor für Pädiatrie am Boston Children's Hospital der Harvard Medical School – entdeckt haben, warum Behandlungen, die die eigenen Blutstammzellen verwenden, nicht immer funktionieren.

"Wir haben festgestellt, dass bei Diabetes", erklärt Prof. Fiorina, "Blutstammzellen defekt sind, Entzündungen fördern und möglicherweise zum Ausbruch einer Krankheit führen."

Der Defekt, den sie entdeckten, ist, dass die Blutstammzellen – das heißt die Vorläuferzellen, die zu reifen Zellen führen – nicht genug von einem Protein produzieren, das PD-L1 genannt wird, das den Angriff von T-Zellen zurückdrängt.

Sie fanden dies anhand von Genexpressionsprofilen, um herauszufinden, welche Proteine ​​Blutstammzellen produzieren. Sie fanden heraus, dass das genetische Netzwerk der Signalwege, die die PD-L1-Produktion kontrollieren, in den Blutstammzellen von diabetischen Menschen und Mäusen unterschiedlich ist. Dieser Unterschied reicht aus, um die Produktion von PD-L1 selbst in den frühen Stadien der Krankheit zu stoppen.

"Umgestaltung des Immunsystems"

PD-L1 ist ein "Immun-Checkpoint" -Molekül, das hilft, das Immunsystem im Gleichgewicht zu halten. Wenn es in ein anderes Protein namens PD-1 eindringt, das auf der Oberfläche von T-Zellen sitzt, inaktiviert es sie.

Die Wissenschaftler führten eine Reihe von Experimenten durch, bei denen sie die Blutstammzellen so behandelten, dass sie mehr PD-L1 produzierten und sie dann an menschlichen und Mauszellen testeten. Sie fanden heraus, dass die modifizierten Blutstammzellen die entzündliche Immunreaktion sowohl in menschlichen als auch in Mauszellen reduzierten.

Als sie diabetischen Mäusen die modifizierten Stammzellen injizierten, stellten sie fest, dass die Zellen zu den Bauchspeicheldrüsen der Tiere reisten und ihre Hyperglykämie kurzfristig umkehrten. Längerfristig behielt ein Drittel der Mäuse für den Rest ihres Lebens normale Blutzuckerwerte bei.

"Es ist wirklich eine Umgestaltung des Immunsystems, wenn Sie diese Zellen injizieren", bemerkt Prof. Fiorina.

Die Forscher experimentierten mit zwei Möglichkeiten, die Blutstammzellen dazu zu bringen, mehr PD-L1 zu produzieren: eines, das ein gesundes Gen für PD-L1 einbaut, und ein anderes, das die Proteinmaschinerie der Zellen mit einem "Cocktail" aus drei kleinen Molekülen modifiziert. Beide Methoden hatten den gleichen Diabetes-reversierenden Effekt.

"Das Schöne an diesem Ansatz ist das Fehlen von Nebenwirkungen, da es die eigenen Zellen des Patienten nutzen würde."

Prof. Paolo Fiorina

In der Zwischenzeit arbeiten die Forscher mit einem privaten Unternehmen an der Verbesserung der Methode, die den Cocktail der kleinen Moleküle verwendet. Sie hoffen, eine klinische Studie zu diesem Ansatz als eine Behandlung für Typ-1-Diabetes zu starten.

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