Bioreaktoren mit eigener Sauerstoffversorgung

Bioreaktoren sind die Hoffnungsträger in der zukünftigen Behandlung des Typ-1-Diabetes. Dank eigener Sauerstoffversorgung können verkapselte Inselzellen im Tiermodell den Blutzucker über mehr als sieben Monate regulieren. Anders als bei unverkapselt implantierten Inselzellen ist keine Immunsuppression nötig.

Menschen mit Typ-1-Diabetes, deren Blutzucker durch Insulingaben oder Pumpentherapie nur unzureichend einzustellen ist, können sich in speziellen Fällen einer Inselzelltransplantation unterziehen. Dabei werden Inselzellen von Spendern über einen Katheter in die Leber eingespült und nehmen dort die Insulinproduktion auf, zu der die körpereigenen Betazellen bei Diabetes vom Typ-1 nicht mehr in der Lage sind. Die Patienten müssen jedoch dauerhaft Immunsuppressiva einnehmen, also Medikamente, die das eigene Immunsystem unterdrücken und so von einer Zerstörung der fremden Zellen abhalten.

Wissenschaftler haben bereits verkapselte Systeme, sogenannte Bioreaktoren entwickelt: Hier sind die Inselzellen eingebettet in Alginat und von einer Membran umgeben, die einen Stoffaustausch mit der Umgebung ermöglicht, jedoch vor Abwehrzellen des Immunsystems schützt.

Bioreaktoren mit eigenem Sauerstofftank

Ein internationales Wissenschaftlerteam aus Israel, den USA und Deutschland hat dieses System nun weiterentwickelt. Stattet man die Kapseln mit einem eigenen Sauerstofftank aus, verlängert dies die Lebenszeit der Inselzellen im Bioreaktor. Im Tiermodell setzten die Forscher eine Kapsel mit zwei Kammern ein. Die eine Kammer enthielt Inselzellen, die andere Kammer wurde mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff befüllt.

Über eine Membran versorgten sich die Inselzellen entsprechend ihres Bedarfs mit Sauerstoff. Bei Ratten konnte dieses Modell, das ungefähr drei Zentimeter groß und sieben Millimeter dick war, den Blutzucker über einen Zeitraum von mehr als sieben Monaten stabil halten. Diese Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im ‚Nature-Fachjournal
Scientific Reports
.

Optimierung für den Einsatz beim Menschen

Für den Einsatz beim Menschen wären jedoch noch technische Verbesserungen wünschenswert, so die Autoren. Ähnlich wie ein Herzschrittmacher wird der Bioreaktor unter die Bauchhaut implantiert. Derzeit seien die Kapseln jedoch noch sehr groß. Durch die Größe des benötigten Gastanks komme man derzeit noch auf eine Kapselgröße von ungefähr acht Zentimetern im Durchmesser.

Nachteilig sei auch die regelmäßig notwendige Befüllung der Sauerstoffkammer, die im Tiermodell täglich erfolgte. Die Autoren stellen in Aussicht, die Intervalle auf einmal wöchentlich verlängern zu können. Bevor die Geräte für Menschen mit Typ-1-Diabetes eine echte Alternative zur herkömmlichen Insulintherapie darstellen können, sind daher noch weitere Studien notwendig.

Quelle: Diabetesinformationsdienst München