Implantierbares Gerät könnte Weg für kontinuierliche, injektionsfreie Diabetesbehandlung ebnen

In einem einmonatigen Tierversuch zeigte sich, dass ein innovatives Implantat erfolgreich den Blutzuckerspiegel kontrollieren kann.

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein implantierbares Gerät entwickelt, das den Körper von Typ-1-Diabetikern langfristig mit Insulin versorgen könnte. Das Implantat wurde entwickelt, um Insulin produzierende Zellen (Inselzellen) vor schädlichen Immunreaktionen zu schützen und gleichzeitig kontinuierlich Sauerstoff zu erzeugen, um sie aufrechtzuerhalten.

Die Ergebnisse einer Studie in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ zeigen, dass transplantierte Zellen innerhalb des Geräts in der Lage waren, bei Tieren über einen Monat hinweg zu überleben und Insulin zu produzieren.

„Wir haben das meiner Meinung nach erste Gerät entwickelt, das Sauerstoff erzeugt und Inselzellen über einen längeren Zeitraum am Leben hält, und das alles ohne Kabel“, erläuterte Daniel Anderson, Professor für Chemieingenieurwesen am MIT und leitender Autor der Studie.

Forscher haben mit dem Ersatz der zerstörten Inselzellen nach einer länger anhaltenden Lösung gesucht, die die Patienten körperlich und seelisch weniger belastet als die Standardbehandlung. In der neuen Studie entwickelten die Autoren einen Plan, um verkapselten Zellen Sauerstoff vor Ort zur Verfügung zu stellen, indem sie eine andere reichlich vorhandene Ressource im Körper nutzen – Wasser.

Der bioelektronische Prototyp eines Implantats, das etwa die Größe eines Vierteldollars hat, verfügt über eine Elektrode, die elektrischen Strom durch nahegelegene Wassermoleküle sendet und diese in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet.

Unterhalb der Elektrode sind Kammern mit Inselzellen in sauerstoffdurchlässige Membranen eingekapselt, sodass der Sauerstoff sie erreichen kann. Um ein schlankes, kabelloses Design beizubehalten, bauten die Forscher das Gerät ohne Batterie an Bord. Eine externe Stromquelle sendet Funkwellen aus, die von einem Empfänger am Gerät aufgenommen werden und so elektrischen Strom erzeugen.

Die Autoren testeten ihre Strategie, indem sie Geräte mit Inselzellen von Ratten beluden und diese in ein diabetisches Mausmodell implantierten. Über einen Monat hinweg maßen sie den Blutzuckerspiegel der behandelten Mäuse, der innerhalb eines Tages auf ein normales Niveau Werte sank und diesen bis zwei Tage nach der Entfernung der Implantate hielt.

In einem separaten Experiment injizierte das Team diabetischen Mäusen eine hohe Dosis Glukose, was ihren Blutzuckerspiegel in die Höhe schnellen ließ.

Wie bei gesunden Mäusen produzierten auch die Mäuse mit dem Implantat genügend Insulin, um ihren Blutzucker schnell auf ein gesundes Niveau zu bringen. Dieser erste Erfolg bei Mäusen bereite das Team auf zukünftige Arbeiten an größeren Tieren über einen längeren Zeitraum vor, sagte Anderson. Bei den nächsten Schritten geht es darum, mehr Zellen in das Implantat zu packen und gleichzeitig die Gesamtgröße des Implantats klein zu halten.