Diabetes-Zelltherapie Ein neuer Durchbruch – neue Hoffnungen

Um zu verhindern, dass Diabetes mellitus in eine komplexe Form übergeht, die eine konstante Insulinaufnahme erfordert, muss gelernt werden, wie man die Krankheit kontrolliert. Das neueste Medikament Insumed trägt dazu bei , das hilft, Diabetes „auf zellulärer Ebene“ loszuwerden: Das Medikament stellt die Insulinproduktion wieder her (die bei Typ-2Diabetes beeinträchtigt ist) und reguliert die Synthese dieses Hormons (wichtig ist das für Typ-1Diabetes ).

Diabetus Insumed - Kapseln zur Normalisierung des Blutzuckers

Alle Bestandteile der Zubereitung werden auf der Basis von Pflanzenmaterialien unter Verwendung der Biosynthesetechnik hergestellt und sind mit dem menschlichen Körper verwandt. Sie werden von Zellen und Geweben gut absorbiert, da es sich um Aminosäuren handelt, aus denen Zellstrukturen bestehen. Kapselkomponenten Insumed normalisieren die Insulinproduktion und regulieren den Blutzucker.

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Über die Autoren

Suren Minasovich Zakiyan – Doktor der Biowissenschaften, Professor, Leiter des Labors für Epigenetik der Entwicklung, Institut für Zytologie und Genetik, Sibirischer Zweig der Russischen Akademie der Wissenschaften, Leiter des Labors für Molekulare und Zelluläre Medizin des Novosibirsk Research Institute of Blood Circulation Pathology, benannt nach Akademiker E. N. Meshalkin, Leiter des Stammzelllabors, Institut für chemische Biologie und Grundlagenmedizin, SB RAS. Autor und Mitautor von 215 wissenschaftlichen Arbeiten, 5 Patenten und 3 Monographien.

Sergej Petrowitsch Medwedew – Kandidat der Biowissenschaften, leitender Forscher am Institut für Zytologie und Genetik SB RAS und am Institut für chemische Biologie und Grundlagenmedizin SB RAS (Nowosibirsk), führender Forscher am Novosibirsk Scientific-Research Institute of Circulatory Pathology, benannt nach Akademiker E. N. Meshalkin. Autor und Mitautor von 14 wissenschaftlichen Arbeiten.

In den Werken, die laut Magazin 2014 zum Durchbruch gelangten Science

Wissenschaftler konnten die Entwicklung einer alternativen Therapie für Typ-1-Diabetes mellitus, deren Essenz die Transplantation der sogenannten Pankreas-Beta-Zellen ist, die das Hormon Insulin für Patienten produzieren, erheblich vorantreiben. Bisher wurden solche Zellen aus embryonalen Geweben gewonnen oder posthum von Spendern entnommen. Ihre Verwendung ist jedoch auf eine Reihe von Problemen gestoßen, von Gewebekompatibilität bis hin zu ethischen. Die von Wissenschaftlern vorgeschlagene Lösung besteht darin, reife Beta-Zellen, die im Labor aus undifferenzierten Stammzellen des Patienten selbst oder gewöhnlichen somatischen Zellen gewonnen wurden, durch „Neuprogrammierung“ zu transplantieren. Die weit verbreitete Verwendung dieser Technologie erfordert die Lösung des Problems des Transplantatschutzes, da Typ-1-Diabetes eine Autoimmunerkrankung ist und neue Beta-Zellen auch vom Immunsystem angegriffen werden.

Diabetes mellitus ist die häufigste endokrine Erkrankung der Welt: Nach Angaben der International Diabetes Federation sind heute mehr als 300 Millionen Menschen betroffen. Die Krankheit umging nicht die Familie von Douglas Melton, dem Leiter einer der Forschungsgruppen, die an der Entwicklung der Zelltherapie für Diabetes beteiligt waren. Ihre Arbeit wurde laut der Zeitschrift in die Liste der herausragendsten wissenschaftlichen Leistungen des Jahres 2014 aufgenommen Science

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Diabetes mellitus, eine Krankheit, die durch einen anhaltenden Anstieg der Blutzuckerkonzentration gekennzeichnet ist, ist heute eine der drei häufigsten Arten von Krankheiten. Bei Typ-2-Diabetes produzieren Beta-Zellen der Langerhans-Inseln in der Bauchspeicheldrüse das Peptidhormon Insulin, das den Glukosespiegel im Blut reguliert, aber das Körpergewebe verliert seine Empfindlichkeit dafür. Diese häufigste (bis zu 80–90% der Fälle) Diabetesart, die auch als nicht insulinabhängig bezeichnet wird, entwickelt sich hauptsächlich im Alter und ist durch einen relativ milden Verlauf gekennzeichnet.

Bei Typ-1-Diabetes wird eine Autoimmunschädigung der Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse beobachtet, die das Hormon Insulin produzieren. Diese Art von Diabetes führt zu einer vollständigen lebenslangen Abhängigkeit von Insulininjektionen – im Moment ist dies praktisch die einzige Möglichkeit, diese schwere Krankheit zu behandeln. Der Patient muss den Glukosespiegel im Blut ständig überwachen und abhängig von den „Sprüngen“ des Glukosespiegels die Insulindosis unabhängig anpassen. Darüber hinaus entwickelt der Patient in jedem Fall Komplikationen: Funktionsstörungen des Nieren- und Herz-Kreislaufsystems, Augenschäden (diabetische Retinopathie), nekrotische Gewebeschäden. Das Ergebnis ist eine signifikante Verschlechterung der Lebensqualität der Patienten und häufig eine Behinderung und ein früher Tod.

In Bezug auf die alternative Möglichkeit der Behandlung von Diabetes mellitus muss die Existenz einer recht erfolgreichen Praxis der Spender-Beta-Zell-Transplantation erwähnt werden. Sie werden aus Geweben embryonalen Ursprungs gewonnen oder posthum von Spendern entnommen. Nach einer solchen Transplantation wird der Patient für mehrere Jahre unabhängig von Insulininjektionen. Die Probleme dieser Art der Therapie hängen mit der Qualität und Quantität des Spendermaterials zusammen, ganz zu schweigen von der Gewebeunverträglichkeit des Empfängers und des Spenders. Schließlich sind Patienten nach einer Transplantation gezwungen, Medikamente einzunehmen, die die Aktivität des Immunsystems unterdrücken, und außerdem tritt nach einiger Zeit immer noch eine Transplantatabstoßung auf. Ein weiteres Hindernis sind ethische Fragen im Zusammenhang mit der Verwendung von Embryonengewebe.

Es gibt im Prinzip einen Ausweg aus der Situation: Pankreas-Beta-Zellen können erhalten werden in vitro (unter Laborbedingungen) aus Zellkulturen. Ihre Quelle können humane pluripotente Stammzellen sein, dh die „primären“ undifferenzierten Zellen, aus denen alle Zellen unserer Organe und Gewebe stammen. Um Beta-Zellen zu erhalten, können Sie sowohl embryonale Stammzellen als auch induzierte pluripotente Stammzellen verwenden, die aus normalen adulten somatischen Zellen durch „Umprogrammieren“ gewonnen werden.

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Eine der möglichen Optionen für die Zelltherapie von Diabetes ist die Transplantation einer biokompatiblen Kapsel, die unreife Beta-Zellen enthält, die aus embryonalen Stammzellen oder aus den vom Patienten selbst umprogrammierten Zellen gewonnen wurden

Technologien zur Herstellung induzierter pluripotenter Stammzellen sind bekannt und gut entwickelt. Es ist jedoch viel schwieriger, reife Beta-Zellen aus ihnen herauszuholen, da hierfür die komplexesten Prozesse, die während der Embryonalentwicklung des Menschen auftreten, mithilfe von Signalmolekülen und chemischen Verbindungen, die die Zellentwicklung in die richtige Richtung lenken, buchstäblich in der Petrischale reproduziert werden müssen.

Die herausragende Forschungsliste des letzten Jahres wurde von der Zeitschrift veröffentlicht Science

Die Arbeit von zwei Forschungsgruppen wurde aufgenommen: vom Harvard Institute for Stem Cells (USA) und der School of Medicine der University of Massachusetts in Worcester (USA) unter der Leitung von D. Melton sowie von der University of British Columbia (Kanada) und dem Unternehmen Beta-Logik (USA) unter der Leitung von T. Kiefer, der sich den Produktionstechnologien widmet in vitro Pankreas-Beta-Zellen (Pagliuca et al., 2014; Rezania et al., 2014). Ausgehend von den Stammzellen des menschlichen Embryos erhielten die Wissenschaftler Zellen, die alle grundlegenden Eigenschaften von Beta-Zellen aufweisen. Das heißt, bestimmte Gene "arbeiteten" in ihnen und spezifische Proteine ​​waren vorhanden, so dass diese Zellen in der Lage waren, Insulin als Reaktion auf das Vorhandensein von Glucose zu produzieren. Diese Zellen wurden Labormäusen aus einer sauberen Linie transplantiert und dienten als experimentelles Modell für Diabetes. Sie funktionierten normal und kompensierten den anfänglichen Insulinmangel!

Dieses Foto wurde zwei Wochen nach der Implantation einer diabetischen Labormaus in vitro aus menschlichen embryonalen Stammzellen in eine Nierenkapsel (eine faserige Bindegewebsschicht um die Niere) aufgenommen. Es ist ersichtlich, dass die transplantierten Zellen Cluster bildeten und begannen, das Hormon Insulin zu produzieren. Insulin und Glucagon (das Hormon der Alpha-Zellen der Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse) werden mit Antikörpern in gefärbt grün и rot Farbe; Zellkern-DNA – DAPIs Fluoreszenzfarbstoff blau. Fluoreszenzmikroskopie. Foto mit freundlicher Genehmigung von D. Melton (USA)

Der große Vorteil dieser Methode ist, dass mit ihrer Hilfe funktionierende Beta-Zellen in relativ großer Zahl erhalten werden können. Am Ende des Prozesses können bis zu 0,5 Millionen Zellen aus einem 300-Liter-Kultivierungsfläschchen gewonnen werden – diese Zahl reicht aus, um das fehlende Insulin bei einer Person mit einem Gewicht von etwa 70 kg auszugleichen. Oder für das Screening unter 30 einzelnen chemischen Verbindungen – potenzielle medizinische Substanzen, wenn die Zellen nicht für den vorgesehenen Zweck, sondern für pharmakologische Studien verwendet werden.

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Natürlich müssen die beschriebenen Technologien verbessert werden. Insbesondere ist die Entwicklung detaillierter Protokolle zur Herstellung von Beta-Zellen aus induzierten pluripotenten Stammzellen erforderlich. Dies ermöglicht es nicht nur zu jedem Zeitpunkt des Lebens des Patienten und praktisch von allen Zellen seines eigenen Organismus, bei Bedarf die erforderliche Anzahl von Beta-Zellen zu erhalten, sondern löst auch das Problem der immunologischen Inkompatibilität von Spender und Empfänger.

Ein weiteres Problem bleibt jedoch bestehen: Da Typ-1-Diabetes eine Autoimmunerkrankung ist, werden die neuen Beta-Zellen erneut vom Immunsystem angegriffen, wie es einst die „nativen“ Zellen des Patienten waren. Daher müssen transplantierte Zellen lernen, zu schützen! Nur in diesem Fall kann eine solche Behandlung erschwinglich und allgemein anwendbar werden, da die Verwendung von Immunsuppressiva nur in den schwersten Fällen gerechtfertigt ist.

Jetzt werden verschiedene Optionen für einen solchen Schutz entwickelt. Zum Beispiel können Sie die Zellen mit einem speziellen Hydrogel bedecken, aber in diesem Fall ist es viel schwieriger, sie bei Bedarf aus dem Körper zu entfernen. Darüber hinaus gibt es keine Möglichkeit, ihre Einkapselung (Eintauchen in die Bindegewebsmembran) wie bei anderen Fremdkörpern im Körper zu verhindern, die den Nährstofffluss zu den transplantierten Zellen blockieren. Nun wird nach Chemikalien gesucht, die zur Herstellung eines Hydrogels geeignet sind und einen solchen Effekt nicht verursachen.

Eine andere Lösung wurde von Wettbewerbern des Melton-Teams vorgeschlagen – einem amerikanischen Unternehmen ViaCyte. Seine Essenz besteht darin, einen Pool unreifer Beta-Zellen in einer biologisch kompatiblen Hülle im Körper zu platzieren: Es wird angenommen, dass die Vorläufer von Beta-Zellen dort allmählich reifen und erfolgreich funktionieren. Ein solches Gerät wurde bereits erstellt; Darüber hinaus hat das Unternehmen bereits die erste Phase klinischer Studien gestartet. Obwohl die Ergebnisse ähnlicher Tierstudien vielversprechend aussehen, gibt es Bedenken hinsichtlich der Wirksamkeit dieser Methode.

In jedem Fall wecken bereits jetzt verfügbare Technologien die Hoffnung, dass das Problem der Diabetesbehandlung bald gelöst wird. Die Verwendung von Beta-Zellen, die aus Stammzellen von Patienten hergestellt werden, kann selbst bei ständiger Verwendung von Immunsuppressiva eine große Erleichterung für Patienten mit schweren Formen von Diabetes sein, die ständig mit lebensbedrohlichen Veränderungen des Blutzuckerspiegels konfrontiert sind.

Diabetus - Therapie bei Diabetes in Deutschland