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„Lichtschalter“ zur Kontrolle des Blutzuckers bei Diabetes
26.11.2019 Unglaublich, aber war, mit Lichtreizen kann die Insulinausschüttung des Körpers angeregt werden
Bioingenieure der Tufts-Universität in Massachusetts (USA) haben Mäusen mit Diabetes insulinproduzierende Zellen transplantiert, die sie so verändert hatten, dass sie auf Lichtreize hin die zwei- bis drei-fache Menge von Insulin produzieren. Der gesunde Körper passt die Insulinabgabe durch die Betazellen (ß-Zellen) der Bauchspeicheldrüse jeweils an die aktuelle Glukosekonzentration im Blut an. Dies war auch das Ziel der Bioingenieure. Sie bauten in die ß-Zellen ein Gen ein, bei dem durch Lichtreiz das Enzym Adenylcyclase stimuliert wird, sodass sie cyclisches AMP produzieren was dann ganz so wie in der normalen ß-Zelle zu einem Glucose-regulierten Anstieg der Insulinausschüttung führt. Dies ist Ihnen tatsächlich gelungen. Bei Mäusen mit Diabetes bewirkte die Transplantation der modifizierten Zellen und eine nachfolgende Beschickung mit blauem Licht die Steigerung der Insulinsekretion, einen Schutz der ß-Zellen und eine Verbesserung der Blutzuckerspiegel nach Glukosebelastung. Und das jeweils ohne Unterzuckerungen. Die Reaktion tritt sehr rasch ein und ist jeweils sehr kurz, nur so lange, wie das Blaulicht angeschaltet und der Blutzucker erhöht war. BeI aktuell hohen Blutzuckerspiegeln wurde die Sekretion stark angeregt, bei tiefen Blutzuckerspiegeln erfolgte keine Stimulation, ganz so wie bei einer normalen ß-Zelle.
Kommentar: In den meisten Fällen von Diabetes liegt eine verminderte Sekretionsleistung von Insulin vor, die entweder durch Unterfunktion der insulinprozierenden Zellen oder durch eine Insulinresistenz mit Mehrbedarf von Insulin hervorgerufen wird, was dann zu einem Blutzuckeranstieg führt. Was in diesen Untersuchungen bei Mäusen gelungen ist, weckt große Hoffnungen für die Behandlung des Diabetes bei Menschen. Die hier beschriebene Technologie zur Beeinflussung von Körperprozessen durch das Einbringen von lichtempfindlichen Genen in Zellen wird als Optogenetik-Technologie bezeichnet. Diese könnte in Zukunft nicht nur für den Diabetes, sondern auch für andere Erkrankungen Bedeutung erlangen. Der Weg bis zur klinischen Anwendung beim Menschen ist allerdings noch weit.
Autor: Prof. Dr. med. W.A. Scherbaum
Quellen:
Zhang F, Tsanakakis ES. Amelioration of diabetes in a murine model upon transplantation of pancreatic ß-cells with optogenic control of cyclic adenosine monophosphate. ACS Synthetic Biology, Nov. 2019; 8(10): 2248 DOI: 10.1021/acssynbio.9b00262
