Ein zelltherapeutisches Heilmittel für Typ-1-Diabetes
Weltweit leiden 415 Millionen Menschen an Diabetes. Davon werden 5 % dem Typ 1 zugerechnet. Typ-1-Diabetes ist eine unheilbare Erkrankung, die durch die autoimmunbedingte Zerstörung der insulinproduzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) verursacht wird. Die Neuerkrankungsrate von Typ-1-Diabetes liegt bei 4 % pro Jahr. Angesichts dieser alarmierenden epidemiologischen Zahlen arbeiten zahlreiche Initiativen an der Entwicklung einer Zelltherapie für Typ-1-Diabetes, bei der die fehlenden Betazellen durch exogene Zellen ersetzt werden. Eine dieser Initiativen ist das EU-finanzierte Projekt LSFM4LIFE, das sich zum Ziel gesetzt hat, ein laborbasiertes Verfahren zur Massenproduktion von 3D-Zellstrukturen für insulinproduzierende Zellen zu entwickeln. „Typ-1-Diabetes wird heute mit lebenswichtigen täglichen Insulininjektionen behandelt“, so Francesco Pampaloni, wissenschaftlicher Leiter und Koordinator des LSFM4LIFE-Projekts. „Insulin lässt Betroffene mit Typ-1-Diabetes zwar ein weitgehend normales Leben führen, ist aber auch mit Einschränkungen verbunden. Aus diesem Grund möchten wir mithilfe von Stammzellen ein zelltherapeutisches Heilmittel entwickeln.“ Pampaloni ist als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften tätig, das zum Fachbereich Physikalische Biologie an der Goethe-Universität Frankfurt gehört. Er leitet derzeit die Forschungsgruppe den Fachbereich der 3D-Zellbiologie.
Eine Quelle für Stammzellen
Die Zelltherapie von Typ-1-Diabetes mit Stammzellen würde im Idealfall wie folgt aussehen: Zunächst wird an einem/einer Lebendspendenden durch Biopsie eine Probe von adulten Pankreasstammzellen gewonnen. Diese Stammzellen werden anschließend in Bioreaktoren unter Einhaltung biotechnologisch-industrieller Verfahren in großen Mengen kultiviert. Die Anzahl der produzierten Zellen reicht für die Behandlung mehrerer Typ-1-Betroffener aus. Die Stammzellen werden in insulinproduzierende Betazellen ausdifferenziert und dann in die erkrankte Person transplantiert. Die transplantierten Zellen reagieren auf den Blutzuckerspiegel und liefern bei Bedarf die nötige Menge Insulin. Das LSFM4LIFE-Projekt ist bestrebt, ein effizientes Verfahren zur Gewinnung der dafür benötigten Pankreasstammzellen zu entwickeln. Dem Projekt zufolge sind Organoide der menschlichen Bauchspeicheldrüse (Pankreasorganoide) eine der am besten geeigneten Quellen für Pankreasstammzellen zugunsten der Zelltherapie von Typ-1-Diabetes. Um eine Zelltherapie für Typ-1-Diabetes auf der Grundlage von Pankreasorganoiden zu schaffen, baute das Projekt auf vier Säulen auf: Herstellung, Qualitätskontrolle, Standardisierung und Vorschriftskonformität. „In der Herstellungsphase haben wir eine Zellbank mit Pankreasorganoiden für die langfristige Herstellung geschaffen“, erklärt Pampaloni. „Wir haben außerdem sichergestellt, dass die Pankreasorganoide genetisch stabil waren – also im späteren Verlauf nach der Transplantation in den Wirt keinen Tumor bilden – und dass ihre Transplantation in vivo sicher ist.“ Das Projekt führte außerdem mittels fortschrittlicher Lichtmikroskopie und insbesondere der Lichtscheibenfluoreszenzmikroskopie (LSFM) mehrere Analysen und Qualitätskontrollen an den Pankreasorganoiden durch. Die Forschenden entwickelten ein vollständig synthetisches 3D-Gerüst, um Pankreasorganoide ohne Verwendung von Erzeugnissen tierischen Ursprungs zu züchten – ein zentraler Schritt zur Gewährleistung der Patientensicherheit. Das Projekt etablierte außerdem eine Gute Herstellungspraxis für die Herstellung von Pankreasorganoiden für klinische Studien.
Den Stand der Technik vorangebracht
Pampaloni zufolge konnte das LSFM4LIFE-Projekt den Stand der Technik in der Zelltherapie als Heilmittel für Typ-1-Diabetes voranbringen. „Ich kann mit Stolz sagen, dass wir viele der nötigen Schritte auf dem Weg zu einem Heilmittel für Menschen mit Typ-1-Diabetes erfolgreich umsetzen konnten“, so Pampaloni. „Mit LSFM4LIFE haben wir einen soliden Grundstein für die Entwicklung einer Therapie für Typ-1-Diabetes auf der Grundlage von Pankreasorganoiden gelegt.“ Das Forscherteam arbeitet derzeit an der Entwicklung eines zuverlässigen Verfahrens zur Differenzierung der Stammzellen in effiziente Betazellen, die Insulin in ausreichenden Mengen abgeben und zuverlässig auf Veränderungen des Blutzuckerspiegels reagieren können.
Schlüsselbegriffe
LSFM4LIFE, Zelltherapie, Typ-1-Diabetes, Diabetes, Insulin, Stammzellen, 3D-Zellbiologie, Pankreasorganoide, Lichtmikroskopie, Lichtscheibenmikroskopie, Lichtscheibenfluoreszenzmikroskopie, LSFM
