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Semb Lab Behind the Scenes
Andreas Weiss | Helmholtz Munich

Langerhans-Inseln aus dem Baukasten: Neue Hoffnung für Menschen mit Typ-1-Diabetes?

Unsere Organe erweisen uns tagtäglich einen beeindruckenden Dienst, ohne dass wir überhaupt darüber nachdenken müssten. Unser Körper hat ein eigenes Belüftungssystem, ein Filtersystem für Schadstoffe, ein System, das unseren Energiehaushalt regelt. Aber was, wenn eines dieser vielzähligen Systeme nicht mehr funktioniert? Menschen mit Typ-1-Diabetes müssen eine der Aufgaben der Bauchspeicheldrüse selbst übernehmen – das erfordert viel Zeit und Nerven. Helmholtz Munich Wissenschaftler:innen wie Henrik Semb entwickeln darum künstliche Langerhans Inseln, die den Betroffenen die natürliche Funktion zurückgeben sollen.

Unsere Organe erweisen uns tagtäglich einen beeindruckenden Dienst, ohne dass wir überhaupt darüber nachdenken müssten. Unser Körper hat ein eigenes Belüftungssystem, ein Filtersystem für Schadstoffe, ein System, das unseren Energiehaushalt regelt. Aber was, wenn eines dieser vielzähligen Systeme nicht mehr funktioniert? Menschen mit Typ-1-Diabetes müssen eine der Aufgaben der Bauchspeicheldrüse selbst übernehmen – das erfordert viel Zeit und Nerven. Helmholtz Munich Wissenschaftler:innen wie Henrik Semb entwickeln darum künstliche Langerhans Inseln, die den Betroffenen die natürliche Funktion zurückgeben sollen.

Die Autoimmunerkrankung Typ-1-Diabetes kommt an manchen Tagen einem Vollzeit-Job gleich: zugrunde liegt ein Mangel an insulinproduzierenden Betazellen der Bauchspeicheldrüse. Folglich müssen Menschen mit Typ-1-Diabetes die Funktion komplett selbst übernehmen. Um zu überleben, überwachen sie kontinuierlich ihren Blutzucker und führen die richtige Menge an Insulin zu. Das Insulin benötigt der Körper, um die Energie aus der Nahrung in die Körperzellen zu transportieren. Menschen mit Typ-1-Diabetes sind damit anhängig von der externen Insulinzufuhr, entweder über Spritzen oder über eine Insulinpumpe. In schweren Fällen ist die Kontrolle des Blutzuckers per Injektion kaum möglich. Eine Organtransplantation kann notwendig werden: Hierfür werden Betazellen aus der Bauchspeicheldrüse von Organspendern entnommen und in die Leber der Patient:innen eingepflanzt. Organspenden sind auch in diesem Fall rar. Doch was, wenn es einen Weg geben würde, Betazell-Transplantate unbegrenzt im Labor herzustellen? 

Better together: Langerhans-Inseln sind besser als Betazellen allein

Henrik Semb und sein Team möchten funktionsfähige Langerhans-Inseln nachbauen, die neben Insulin auch Glukagon produzieren. Im Körper sind Glukagon und Insulin die beiden wichtigsten Hormone für die Regulation des Energiestoffwechsels. Während Glukagon den Blutzucker steigen lässt, senkt Insulin den Blutzucker. „Wir wissen durch unsere Forschung, dass Interaktionen zwischen den Zellen innerhalb der Langerhans-Inseln sehr wichtig sind für die Feinregulation der Insulinausschüttung. Insbesondere die Kommunikation zwischen den beiden Hauptzelltypen, den Beta-Zellen und den Alpha-Zellen, spielt hierfür eine wichtige Rolle,” erklärt Semb. Im Tiermodell hat sich gezeigt, dass ein Transplantat aus einer Kombination der beiden Zelltypen eine deutlich bessere Kontrolle der Blutzuckerspiegel erzielt, als ein Transplantat das ausschließlich aus Beta-Zellen besteht. Für Menschen mit Typ-1-Diabetes hätte das große Vorteile, denn eine verbesserte langfristige Blutzuckerkontrolle senkt das Risiko für Folgeerkrankungen später im Leben. Eunike Setyono hat große Hoffnung, dass die Forschung von ISLET eines Tages Menschen mit Typ-1-Diabetes hilft und deren Lebensqualität verbessert. Sie arbeitet als Doktorandin in der Arbeitsgruppe von Heiko Lickert, der als Direktor des Helmholtz Munich Instituts für Diabetes- und Regenrationsforschung Teil von ISLET ist. 

Ein steiniger Weg bis zum Ziel

Eine stammzellbasierte Ersatztherapie für Menschen mit Typ-1-Diabetes scheint heute so greifbar, wie nie zuvor. Bevor die Wissenschaft Menschen mit Typ-1-Diabetes jedoch eine realistische Hoffnung geben kann, gilt es noch einige Herausforderung zu überwinden. Das größte Problem liegt in der Wurzel der Erkrankung: die Autoimmunität. Selbst wenn Menschen mit Typ-1-Diabetes neue Beta-Zellen erhalten, ist ihr Immunsystem weiterhin auf deren Zerstörung programmiert. „Eine große Frage, mit der sich das Feld aktuell beschäftigt, ist die Hypoimmunität. Können wir die Beta-Zellen gentechnisch so anpassen, dass das Immunsystem sie nicht mehr erkennt?“, dem geht Henrik Semb gemeinsam mit seinem Team und internationalen Partnern nach. Im Moment müssen Patient:innen nach einer Transplantation von Beta-Zellen dauerhaft Medikamente einnehmen, die das Immunsystem unterdrücken. Dies verhindert zwar die Zerstörung der neuen Beta-Zellen, doch verlangt einen hohen Preis: ein dauerhaftes Unterdrücken des Immunsystems erhöht die Anfälligkeit für Infektionskrankheiten sowie das Krebsrisiko. Diesen Preis lohnt es sich nur zu bezahlen, wenn die Patient:innen extreme Schwierigkeiten mit der standardmäßigen Insulintherapie haben. „Der Weg hin zu unserem finalen Produkt ist extrem steinig, die notwendige Forschung ist sehr komplex und kostspielig. Dank der Förderung der EU und der Unterstützung von Helmholtz Munich haben wir in Europa ein sehr gutes Programm für diese Art von Forschung etabliert,” sagt Semb.

Vision für die Zukunft

„Unser Hauptziel ist es, eine Alternative zur aktuellen Betazell-Ersatztherapie bereitzustellen. Damit könnten wir erstmals die eigentliche Ursache von Typ-1-Diabetes behandeln,“ ergänzt Heiko Lickert. Einestages könnten Menschen mit Typ-1-Diabetes durch die stammzellbasierten Transplantate ihren Blutzucker tatsächlich wieder auf ganz natürliche Art und Weise steuern – und das präziser als mit bisher verfügbaren Therapien. Henrik Semb ist zuversichtlich, er möchte bis 2026 die ersten klinischen Studien gestartet haben.