Entfernung der Bauchspeicheldrüse: Neues Antioxidanzien-Gel erhält Funktion der Inselzellen

Forscher der Northwestern University, USA, haben ein neues antioxidatives Biomaterial entwickelt, das die Schmerzen aufgrund chronischer Bauchspeicheldrüsen-Entzündung lindern könnte. Die Studie wurde in der Zeitschrift „Science Advances“ veröffentlicht.

In der neuen Studie transplantierten die Forscher Inselzellen aus der Bauchspeicheldrüse in das Omentum anstatt in die Leber. Um eine gesündere Mikroumgebung für die Inselzellen zu schaffen, klebten sie die Inselzellen mit einem inhärent antioxidativen und entzündungshemmenden Biomaterial an das Omentum, das sich bei Körpertemperatur schnell von einer Flüssigkeit in ein Gel verwandelt. In Untersuchungen mit Mäusen und nichtmenschlichen Primaten verhinderte das Gel erfolgreich oxidativen Stress und Entzündungsreaktionen, was das Überleben und die Funktion der transplantierten Inselzellen deutlich verbesserte. Dies sei das erste Mal, dass ein synthetisches antioxidatives Gel zur Erhaltung der Funktion von transplantierten Inselzellen eingesetzt wurde, so die Forscher.

„Obwohl sich die Inselzellen-transplantation im Laufe der Jahre verbessert hat, sind die Langzeitergebnisse nach wie vor schlecht. Es besteht eindeutig ein Bedarf an alternativen Lösungen“, berichtet Guillermo A. Ameer. „Wir haben nun ein hochmodernes synthetisches Material entwickelt, das eine unterstützende Mikroumgebung für die Funktion der Inselzellen bietet. Im Tierversuch waren wir erfolgreich. Die Funktion der Inselzellen wurde maximiert und ein normaler Blutzuckerspiegel wiederhergestellt. Wir haben auch festgestellt, dass die Tiere weniger Insulineinheiten benötigten“, betont der Forscher. „Mit diesem neuen Ansatz hoffen wir, dass die Patienten nicht mehr zwischen den körperlichen Schmerzen einer chronischen Pankreatitis und den Komplikationen von Diabetes wählen müssen“, fügt Jacqueline Burke hinzu, Assistenzprofessorin für Biomedizintechnik an der Northwestern University.

Eine Zitratlösung

Um die Inselzellen zu schützen und die Ergebnisse zu verbessern, wandte sich Ameer an die in seinem Labor entwickelte Plattform für Biomaterialien auf Citratbasis mit inhärenten antioxidativen Eigenschaften. Citrat-basierte Biomaterialien haben gezeigt, dass sie die Entzündungsreaktionen des Körpers kontrollieren können. Ameer wollte untersuchen, ob eine Version dieser Biomaterialien mit biologisch abbaubaren und temperaturabhängigen, phasenveränderlichen Eigenschaften eine bessere Alternative zu einem aus Blut gewonnenen biologischen Gel darstellen würde.

In Zellkulturen blieben sowohl Mäuse- als auch menschliche Inselzellen, die in dem Gel auf Zitratbasis aufbewahrt wurden, viel länger lebensfähig als Inselzellen in anderen Lösungen. Wenn sie Glukose ausgesetzt wurden, sonderten die Inselzellen Insulin ab und bewiesen damit ihre normale Funktionalität. Über Zellkulturen hinaus testete das Team von Ameer das Gel in kleinen und großen Tiermodellen. Das bei Raumtemperatur flüssige Material verwandelt sich bei Körpertemperatur in ein Gel, so dass es einfach aufzutragen ist und leicht an Ort und Stelle bleibt.

In den Tierversuchen konnte das Gel die Inselzellen effektiv auf dem Omentum der Tiere fixieren. Im Vergleich zu den derzeitigen Methoden überlebten mehr Inselzellen, und im Laufe der Zeit erreichten die Tiere wieder normale Blutzuckerwerte. Laut Ameer ist der Erfolg teilweise auf die Biokompatibilität und die antioxidative Wirkung des neuen Materials zurückzuführen. „Die Inselzellen sind sehr sauerstoffempfindlich“, erklärt Ameer und fährt fort: „Sie werden sowohl von zu wenig als auch von zu viel Sauerstoff beeinträchtigt. Die angeborenen antioxidativen Eigenschaften des Materials schützen die Zellen. Plasma aus dem eigenen Blut bietet nicht das gleiche Maß an Schutz.“

Eingliederung in das Gewebe

Nach etwa drei Monaten hatte der Körper 80 bis 90 Prozent des biokompatiblen Gels resorbiert. Aber zu diesem Zeitpunkt wurde es nicht mehr benötigt. „Faszinierend war, dass die Inselzellen Blutgefäße regenerierten“, so Ameer. „Der Körper hat ein Netz neuer Blutgefäße gebildet, um die Inselzellen wieder mit dem Körper zu verbinden. Das ist ein großer Durchbruch, denn die Blutgefäße halten die Inselzellen am Leben und gesund. In der Zwischenzeit wird unser Gel einfach in das umgebende Gewebe resorbiert und hinterlässt kaum Spuren.“

Als nächstes will Ameer sein Hydrogel in Tiermodellen über einen längeren Zeitraum testen. Seiner Meinung nach könnte das neue Hydrogel auch für verschiedene Zellersatztherapien verwendet werden, einschließlich von Stammzellen abgeleiteter Betazellen zur Behandlung von Diabetes.