Insulinproduzierende Betazellen aus Stammzellen
(11.3.2022) - Neue Ansätze zur Züchtung von Betazellen aus Stammzellen wecken Hoffnung. Jetzt ist es Forschern gelungen, menschliche Betazellen zu züchten, die nicht nur Insulin produzieren, sondern dieses auch je nach Blutzuckerspiegel dosiert abgeben. Nach der Implantation in Mäuse schafften diese Zellklumpen es dadurch, die Blutzuckerwerte der Tiere korrekt zu regulieren und den Blutzuckerspiegel auf einem normalen Niveau zu halten. Das weckt Hoffnung auch für den späteren Einsatz beim Menschen.
Das Problem der unreifen Zellen
Schon länger suchen Wissenschaftler daher nach Möglichkeiten, die defekten Betazellen der Bauchspeicheldrüse zu ersetzen – unter anderem durch Zucht der passenden Zellen aus Stammzellen. „Die Herstellung funktionsfähiger Pankreas-Betazellen aus menschlichen pluripotenten Stammzellen ist eines der Hauptziele der Stammzellforschung“, erklären Diego Balboa von der Universität Helsinki und seine Kollegen. Mehreren Forschergruppen ist es auch schon gelungen, auf diese Weise Zellklumpen zu züchten, die den Inselzellen der Bauchspeicheldrüse sehr nahekommen und auch Insulin produzieren. Allerdings schafften es diese noch unreifen Zuchtzellen bisher nicht, adäquat auf den Blutzucker ihrer Umgebung zu reagieren und das Insulin zuverlässig und richtig dosiert abzugeben. „Unreife Betazellen sind noch nicht fähig, ihre Insulin-Ausschüttung bei niedrigen Glukosewerten einzustellen“, erklärt das Team.
Die Wissenschaftler haben deshalb nach Möglichkeiten gesucht, die aus den Stammzellen entwickelten Betazellen über das unreife Stadium hinaus zu bringen und so voll ausgewachsene, korrekt funktionierende Insulinregulatoren zu züchten. Dafür testeten sie verschiedene Methoden der Zellkultur und der Zugabe von Nährstoffen und Botenstoffen, bis sie schließlich fündig wurden. Wie sich zeigte, erreichen die aus Stammzellen gewonnenen Betazellen das reife Stadium, wenn man sie mehrfach einem Wechsel der Kulturumgebung unterzieht und im letzten Schritt einige Hemmstoffe zugibt, andere hingegen weglässt. Das Ergebnis waren Betazellen, die sich äußerlich und in ihrem Verhalten kaum von natürlichen, in der Bauchspeicheldrüse eines Menschen herangewachsenen Betazellen unterschieden.
Blutzuckerregulation wie beim natürlichen Vorbild
Die entscheidende Frage war nun jedoch, ob diese im Labor gezüchteten Betazellen auch in Bezug auf ihre Insulinproduktion so funktionieren wie die körpereigenen. Dafür setzen die Forscher die Zellkulturen unterschiedlich hohen Glukosewerten aus, wie sie typischerweise auch bei den Blutzuckerschwankungen eines Menschen vorkommen.