Ein US-amerikanisches Forscherteam arbeitet an der Entwicklung eines smarten Insulins, das so konzipiert wurde, dass es nicht mehr zu Unterzuckerungen (Hypoglykämien) kommen soll. Im Tiermodell hat sich die Substanz bereits bewährt, nun könnten bald klinische Studien mit menschlichen Probanden folgen.
Im stoffwechselgesunden Organismus wird Insulin nur dann ausgeschüttet, wenn die Glukosekonzentration im Körper steigt. Das Insulin fungiert dann als eine Art „Schlüssel“, der dafür sorgt, dass Glukose aus dem Blutkreislauf in die Zellen gelangt: Dockt Insulin an der Zelloberfläche an, aktiviert es ein Protein (Glukosetransporter) im Inneren der Zelle, so dass dieses ebenfalls an die Zelloberfläche glangt und dann dort die umgebende Glukose aus dem Blut in die Zelle transportiert.
Wird bei einem insulinbehandelten Diabetes zu viel Insulin injiziert, wird auch zu viel Glukose aus dem Blut entzogen und es kommt zu Unterzuckerungen (Hypoglykämien).
„i-Insulin“ soll nur dann wirken, wenn es auch benötigt wird
Ein Forscherteam der University of California (UCLA) arbeitet daher derzeit an der Entwicklung eines smarten Insulins (Arbeitstitel: i-Insulin), das durch ein zusätzliches Molekül Unterzuckerungen (Hypoglykämien) verhindern soll. Dieses hinzugefügte Molekül, genannt Glukosetransporter-Inhibitor, blockiert chemisch das Glukosetransportermolekül, wenn es an die Zelloberfläche gelangt.
Diese Blockierung geschieht abhängig davon, wie viele Inhibitor- und Glukosemoleküle vorhanden sind –, das Vorhandensein des Glukosetransporter-Inhibitors blockiert also weder das Eindringen der gesamten Glukose noch hemmt es dauerhaft die Transportermoleküle, sondern ist stattdessen Teil eines dynamischen, sich selbst regulierenden Prozesses.
Im Tiermodell: erfolgreiche Glukoseregulation ohne Unterzuckerungen
Der Leiter der Studie, Dr. Zhen Gu, Professor für Biotechnik an der UCLA Samueli School of Engineering, sagte: „Unser neues i-Insulin funktioniert wie ein ‘intelligenter Schlüssel’. Das Insulin lässt Glukose in die Zelle gelangen, aber das hinzugefügte Inhibitormolekül verhindert, dass bei normalen Blutzuckerwerten zu viel hineingelangtt. Das hält den Glukosespiegel auf einem normalen Niveau und reduziert das Risiko einer Hypoglykämie.“
Das smarte Insulin wurde bereits erfolgreich im Tiermodell an Mäusen mit Typ-1-Diabetes getestet: Eine Injektion konnte den Blutzuckerspiegel der Tiere bis zu 10 Stunden lang im Normalbereich halten. Eine zusätzliche Injektion mit i-Insulin, drei Stunden nach der ersten, führte nicht dazu, dass es zu Unterzuckerungen kam.
Weitere Untersuchungen nötig, bevor es zu Humanstudien kommt
„Der nächste Schritt besteht nun darin, die langfristige Biokompatibilität des modifizierten Insulins in einem Tiermodell weiter zu evaluieren, bevor man entscheidet, ob man zu klinischen Studien [mit menschlichen Probanden] übergeht”, sagte Co-Autor Dr. John Buse, Professor und Direktor des Diabetes Care Center an der University of North Carolina School of Medicine. Sollte es tatsächlich zu einem einsatzfähigen Insulin kommen, wäre es laut Buse „einer der aufregendsten Fortschritte in der Diabetesversorgung”.
Dr. Gu sieht in dem smarten Insulin sogar das Potential, dass die Wirkeintrittszeit und -dauer weiter optimiert werden könnten und es nicht zwangsläufig injiziert werden muss: „Es könnte auch mit anderen Methoden verabreicht werden, z.B. mit einem Hautpflaster mit Mikronadeln oder oral mit Kapseln.“
Die Autoren haben die Technologie bereits zum Patent angemeldet. Die Studie wurde von der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde (NIH) und von der JDRF, einer internationalen Stiftung zur Diabetesforschung, unterstützt und ihre Ergebnisse im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht.
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