Typ-1-Diabetes: Inselzelltransplantation mit Blutgefäßzellen könnte die Behandlung verbessern

In einer präklinischen US-Studie steigerte die Zugabe künstlich hergestellter menschlicher Blutgefäßzellen zu Inselzelltransplantationen das Überleben der insulinproduzierenden Zellen und heilte Diabetes.

Inselzellen, die man in der Bauchspeicheldrüse findet, sind Ansammlungen von insulinproduzierenden und anderen Zellen, die in winzigen, spezialisierten Blutgefäßen eingebettet sind. Bei Typ-1-Diabetes, von dem weltweit etwa neun Millionen Menschen betroffen sind, werden die Insulinzellen durch einen Autoimmunprozess abgetötet. Obwohl die Inselzelltransplantation ein vielversprechender Ansatz zur Behandlung solcher Fälle ist, weist die bislang einzige von der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA zugelassene Methode erhebliche Einschränkungen auf, informieren die Autoren.

Ein Team unter der Leitung von Forschern von Weill Cornell Medicine, USA, hat gezeigt, dass von ihnen entwickelte spezielle blutgefäßbildende Zellen, sogenannte „reprogrammierte vaskuläre Endothelzellen“ (R-VECs), einige dieser Einschränkungen überwinden können, indem sie den Inselzellen starken Halt geben, ihnen so das Überleben ermöglichen und eine langfristige Umkehrung der Diabeteserkrankung ermöglichen, wenn sie unter die Haut von Mäusen transplantiert werden.

Bisher immunsupprimierende Medikamente notwendig

Bei der derzeit zugelassenen Methode zur Inselzelltransplantation werden die Inselzellen in eine Vene in der Leber infundiert. Dieses invasive Verfahren erfordert die langfristige Einnahme immunsupprimierender Medikamente, um eine Abstoßung der Inselzellen zu verhindern. Außerdem werden die Inselzellen relativ unkontrolliert verteilt und verlieren normalerweise innerhalb weniger Jahre ihre Wirkung, was vermutlich teilweise auf den Mangel an geeigneten Stützzellen zurückzuführen ist.

Idealerweise wünschen sich Forscher eine Methode, bei der die Inselzellen an einer kontrollierteren und zugänglicheren Stelle, beispielsweise unter der Haut, implantiert werden und das transplantierte Gewebe unbegrenzt überleben kann. Außerdem hoffen die Forscher, das Problem der Immunabstoßung irgendwann umgehen zu können, indem sie Inselzellen und Endothelzellen verwenden, die aus den eigenen Zellen des Patienten gewonnen oder so verändert wurden, dass sie für das Immunsystem unsichtbar sind.

Machbarkeit von Inselzelltransplantationen demonstriert

In der neuen Studie demonstrierten Erstautor Dr. Ge Li und Co-Autor Dr. Shahin Rafii die Machbarkeit langfristiger subkutaner Inselzelltransplantationen unter Verwendung von R-VECs als kritische Stützzellen. „Wir haben gezeigt, dass vaskularisierte menschliche Inselzellen, die in das subkutane Gewebe immungeschwächter Mäuse implantiert wurden, sofort mit dem Kreislauf des Wirts verbunden wurden, unmittelbar Nahrung und Sauerstoff lieferten und so das Überleben und die Funktion der gefährdeten Inselzellen verbesserten“, berichtet Rafii.

Tatsächlich sind R-VECs, die aus menschlichen Nabelvenenzellen gewonnen werden, unter Transplantationsbedingungen relativ haltbar – im Gegensatz zu den fragilen Endothelzellen, die in Inselzellen vorkommen – und so konstruiert, dass sie hochgradig anpassungsfähig sind und jeden spezifischen Gewebetyp unterstützen, der sie umgibt.

„Bemerkenswerterweise stellten wir fest, dass sich R-VECs bei der gemeinsamen Transplantation mit Inselzellen anpassten, indem sie die Inselzellen mit einem dichten Netz neuer Gefäße unterstützten und sogar die ‚Signatur‘ der Genaktivität natürlicher Insel-Endothelzellen annahmen“, kommentiert David Redmond, Assistenzprofessor für computergestützte biologische Forschung in der Medizin am Hartman Institute for Therapeutic Organ Regeneration.

Eine beträchtliche Mehrheit der diabetischen Mäuse, denen Inselzellen plus R-VECs transplantiert wurden, erlangte ihr normales Körpergewicht zurück und zeigte sogar nach 20 Wochen eine normale Blutzuckerkontrolle – ein Zeitraum, der für dieses Mausmodell von Diabetes auf eine praktisch dauerhafte Inselzelltransplantation hindeutet. Mäuse, die Inseln, aber keine R-VECs erhielten, erging es viel schlechter.

Das Team zeigte nach eigenen Angaben in der Studie, dass die Kombinationen aus Inselzellen und R-VECs auch in kleinen „mikrofluidischen“ Geräten erfolgreich wachsen können – die für die schnelle Prüfung potenzieller Diabetesmedikamente verwendet werden können. „Dennoch wird die Übertragung dieser Technologie auf die Behandlung von Patienten mit Typ-1-Diabetes die Überwindung zahlreicher Hürden erfordern, darunter die Aufstockung einer ausreichenden Anzahl vaskularisierter Inselzellen und die Entwicklung von Ansätzen zur Vermeidung einer Immunsuppression“, betont Li abschließend.