Drei wissenschaftliche Studien veranschaulichen den Stand der Forschung auf dem Gebiet der Behandlung und der Heilungsansätze von Diabetes Typ-1:
- eine bionische Bauchspeicheldrüse,
- eine künstliche Bauchspeicheldrüse zur Blutzuckerkontrolle bei Kindern im Alter von 2 bis 6 Jahren und
- die Entwicklung einer endokrinen Bauchspeicheldrüse (endocrine pancreas).
ÜBERSICHT
Bionische Bauchspeicheldrüse für Diabetiker (Typ 1) erhält Zulassung
Die amerikanische Gesundheitsbehörde FDA (Food and Drug Administration) hat eine bionische Bauchspeicheldrüse zugelassen – ein tragbares, taschengroßes, automatisiertes Gerät zur Insulinverabreichung, das ursprünglich in einem Labor der Boston University entwickelt wurde.
- Inzwischen ist das Gerät auf dem Markt und gibt Menschen mit Diabetes Typ 1 neue Hoffnung.
Die bionische Bauchspeicheldrüse wurde vor 20 Jahren im Labor von Ed Damiano, Professor für biomedizinische Technik am Boston University College of Engineering, entwickelt und kombiniert eine Insulininfusionspumpe mit einer algorithmusgesteuerten Software zur Kontrolle der Dosierung.
- Inspiriert wurde Ed Damiano zur Entwicklung des Systems durch seinen Sohn, bei dem im Alter von nur 11 Monaten Diabetes Typ 1 diagnostiziert wurde.
In Kombination mit einem Bluetooth-fähigen Blutzuckermessgerät kann die bionische Bauchspeicheldrüse alle fünf Minuten maßgeschneiderte Insulindosen abgeben, die auf Berechnungen des aktuellen und früheren Blutzuckerspiegels sowie der Reaktion des Körpers auf frühere Insulingaben basieren.
Das Gerät ist so klein, dass es am BH-Gürtel befestigt oder in die Tasche gesteckt werden kann. Mit der bionischen Bauchspeicheldrüse müssen Betroffene nicht mehr rund um die Uhr ihren Blutzuckerspiegel messen und mit ärztlicher Hilfe die richtige Insulindosis berechnen.
- Das Gerät iLet ist für Menschen mit Diabetes Typ 1 ab 6 Jahren zugelassen.
In den ersten Lebensjahren ihres Sohnes mussten Damiano und seine Partnerin nachts alle paar Stunden aufstehen, um den Blutzuckerspiegel ihres Sohnes zu kontrollieren und ihm Insulinhormon oder Fruchtsaft zu verabreichen.
- Bei Patienten mit Diabetes Typ 1 produziert die Bauchspeicheldrüse nicht genug Insulinhormon, ein wichtiges Hormon für die Umwandlung und Speicherung von Zucker.
Diese chronische Erkrankung führt zu einer Reihe von Komplikationen, von Herzerkrankungen bis hin zu Augenschäden. Diabetes Typ 1 ist nicht heilbar.
- Nach Angaben von Beta Bionics müssen die Nutzerinnen und Nutzer des bionischen Pankreas iLet lediglich ihr Gewicht eingeben – den Rest erledigt das System durch kontinuierliches Lernen und reguliert den Blutzuckerspiegel mit minimalen Eingaben.
Künstliche Bauchspeicheldrüse verbessert Blutzuckereinstellung bei Kindern im Alter von 2 bis 6 Jahren
Eine künstliche Bauchspeicheldrüse, die zunächst am University of Virginia Center for Diabetes Technology entwickelt wurde, verbessert laut einer Studie die Blutzuckerkontrolle bei Kindern im Alter von 2 bis 6 Jahren mit Diabetes Typ 1.
- Als sogenannte künstliche Bauchspeicheldrüse wird ein medizintechnisches Gerät bezeichnet, das bei Patientinnen und Patienten mit Diabetes mellitus in Verbindung mit einer kontinuierlichen Messung des Blutzuckerspiegels die Insulinzufuhr sicherstellt.
Die Studienteilnehmer, die die künstliche Bauchspeicheldrüse nutzten, blieben täglich etwa drei Stunden länger im Blutzucker-Zielbereich als die Probanden einer Kontrollgruppe, die weiterhin ihre bisherigen Methoden zur Blutzuckerkontrolle anwandten.
- Das Control-IQ-System von Tandem Diabetes Care ist ein Diabetesmanagementgerät, das den Blutzucker automatisch überwacht und reguliert.
Die künstliche Bauchspeicheldrüse ist mit einer Insulinpumpe ausgestattet, die auf der Grundlage der Blutzuckermessdaten der Patientinnen und Patienten mit hoch entwickelten Steuerungsalgorithmen die Insulindosis bedarfsgerecht anpasst.
- Basierend auf den Ergebnissen zweier früherer Studien wurde das System bereits von der US-amerikanischen Food and Drug Administration für Menschen mit Typ-1-Diabetes ab einem Alter von sechs Jahren zugelassen.
Mit diesen Ergebnissen liegt nun eine mehrjährige klinische Validierung des Systems für alle Altersgruppen vor, so Dr. Marc D. Breton, Forscher an der UVA School of Medicine, der die Studie leitete.
Anwendung im Alltag
An der Studie nahmen 102 Kinder im Alter von 2 bis 6 Jahren an drei Standorten in den USA (University of Virginia, Stanford University und University of Colorado) teil.
68 von ihnen wurden nach dem Zufallsprinzip 13 Wochen lang mit dem künstlichen Bauchspeicheldrüsensystem versorgt, während die übrigen 34 Kinder der Kontrollgruppe zugeteilt wurden. Alle Teilnehmenden behielten während der Studie ihren normalen Tagesablauf bei.
Im Durchschnitt lag die Zeit, die die Probanden mit der künstlichen Bauchspeicheldrüse innerhalb ihres Blutzuckerzielbereichs verbrachten, um etwa 12 Prozentpunkte höher als bei den Probanden der Kontrollgruppe insgesamt und um 18 Prozentpunkte höher während der Nachtstunden von 22 Uhr bis 6 Uhr morgens.
- Besonders wichtig ist die nächtliche Blutzuckerkontrolle, da eine schwere, unkontrollierte Hypoglykämie (Unterzuckerung) zu Krampfanfällen, Koma oder sogar zum Tod führen kann.
Insgesamt, so die Forscher, konnten die Studienteilnehmer sicher mit der künstlichen Bauchspeicheldrüse umgehen.
In der Gruppe mit der künstlichen Bauchspeicheldrüse traten zwei Fälle von schwerer Hypoglykämie auf, in der Kontrollgruppe nur einer. Außerdem gab es in der Gruppe mit künstlicher Bauchspeicheldrüse einen Fall von diabetischer Ketoazidose, der durch ein Versagen des dünnen Plastikschlauchs verursacht wurde, der die Insulinpumpe mit dem Körper des Patienten verbindet.
- Erwähnenswert ist, dass die meisten Besuche im Rahmen der Studie virtuell durchgeführt wurden, darunter 80 Prozent der Schulungen zur künstlichen Bauchspeicheldrüse und mehr als 90 Prozent der Besuche insgesamt.
Die unter diesen Bedingungen erzielten Ergebnisse unterstreichen die Benutzerfreundlichkeit der Technologie und ihr Potenzial für Gebiete, in denen Endokrinologen nicht leicht zugänglich sind.
Diese Technologie hat laut Dr. Breton nicht nur die Blutzuckerwerte deutlich verbessert und die Sicherheit der jüngsten Patienten gewährleistet, sondern – was vielleicht genauso wichtig ist – die Familien von der ständigen Sorge um den Blutzuckerspiegel, insbesondere nachts, befreit.
- Die Ergebnisse der klinischen Studie wurden in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift New England Journal of Medicine veröffentlicht.
Forscher entwickeln eine endokrine Bauchspeicheldrüse (endocrine pancreas) für Diabetes Typ-1 im Bioengineering
Nach wie vor kann Typ-1-Diabetes nicht geheilt werden. Bei Diabetes Typ 1 greift das körpereigene Immunsystem die insulinproduzierenden β-Zellen an, die den Blutzuckerspiegel regulieren und zu einer Gruppe von Zellen in der Bauchspeicheldrüse, den Pankreasinseln, gehören, und zerstört sie.
In einer Forschungsarbeit, die in der Fachzeitschrift Cell Reports Medicine veröffentlicht wurde, haben Forscher des Massachusetts General Hospital eine effiziente Methode zur Transplantation von Pankreasinseln entwickelt und gezeigt, dass diese Methode Diabetes Typ 1 bei nicht-menschlichen Primaten wirksam rückgängig machen kann.
Die Transplantation von Pankreas-Inseln ist ein vielversprechender Ansatz zur Behandlung von Diabetes Typ 1.
Bisherige Methoden, bei denen die Pankreas-Inseln in die Leber transplantiert werden, sind jedoch ineffizient und können dazu führen, dass bis zur Hälfte der transplantierten β-Zellen aufgrund von Immunangriffen verloren gehen.
- Darüber hinaus kann die Leber nur ein begrenztes Volumen an transplantiertem Gewebe aufnehmen.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fragten sich, ob ein anderer Ort ein günstigeres Umfeld bieten und zu besseren Ergebnissen führen könnte.
Ein vielversprechender Ort ist das Omentum, das Fettgewebe, das vom Magen ausgeht und den Darm auskleidet.
Um das Bauchfell (Omentum) für die Transplantation beim Menschen zu optimieren, haben die Forscher ein rekombinantes Enzym (das entscheidende Enzym für die plasmatische Blutgerinnung) und das eigene Plasma des Empfängers verwendet, um eine biologisch abbaubare Matrix herzustellen, mit der die Spenderinseln auf dem Bauchfell immobilisiert werden können.
In Kombination mit einer immunsuppressiven Therapie zum Schutz der Inseln vor Immunangriffen normalisierten sich der Blutzuckerspiegel und die glukoseabhängige Insulinsekretion bei drei nichtmenschlichen Primaten mit Typ-1-Diabetes während der gesamten Beobachtungszeit.
Die vollständige Kontrolle des Blutzuckerspiegels ist dem biotechnologischen Ansatz zu verdanken, der die Revaskularisierung und Reinnervation der transplantierten Inselzellen erleichtert, erklärt Erstautor Dr. Hong Ping Deng, der in der Transplantationschirurgie am Massachusetts General Hospital forscht.
- Dies ist das erste Mal, dass ein solcher Nachweis in einem nicht-menschlichen Primatenmodell erbracht wurde.
Die Forschungsergebnisse können zur Entwicklung neuer Strategien für den Ersatz von β-Zellen bei Diabetes beitragen und könnten das derzeitige Verständnis der klinischen Pankreas-Inseltransplantation verändern, so der leitende korrespondierende Autor der Studie Ji Lei, MD, leitender Prüfarzt für Transplantationschirurgie am MGH und Professor für Chirurgie an der Harvard Medical School.
- Eine klinische Studie zur Erprobung dieses Ansatzes ist in Planung.
Im Gegensatz zur Leber ist das Bauchfell (Omentum) für Überwachungszwecke leicht zugänglich, und da es sich um eine nicht lebenswichtige Stelle handelt, kann das transplantierte Gewebe im Falle von Komplikationen entfernt werden, entweder mit Inselzellen, die aus Stammzellen gewonnen werden, oder mit Inselzellen von Spendern.
Darüber hinaus können viele andere Arten von genetisch veränderten Zellen in das modifizierte Peritonealgewebe eingebracht werden, insbesondere bei Lebererkrankungen oder erblichen Stoffwechsel– oder Hormonstörungen, so die Wissenschaftler.
Quellen
- University of Virginia
- Boston University
- Massachusetts General Hospital
- Bionic Pancreas Research Group; Russell SJ, Beck RW, Damiano ER, El-Khatib FH, Ruedy KJ, Balliro CA, Li Z, Calhoun P, Wadwa RP, Buckingham B, Zhou K, et al., Multicenter, Randomized Trial of a Bionic Pancreas in Type 1 Diabetes. N Engl J Med. 2022 Sep 29;387(13):1161-1172. DOI: 10.1056/NEJMoa2205225 PMID: 36170500; PMCID: PMC10028490.
- R. Paul Wadwa et al., Trial of Hybrid Closed-Loop Control in Young Children with Type 1 Diabetes, New England Journal of Medicine (2023). DOI: 10.1056/NEJMoa2210834, dx.doi.org/10.1056/NEJMoa2210834
- Hongping Deng et al., Bioengineered omental transplant site promotes pancreatic islet allografts Survival in non-human primates, Cell Reports Medicine (2023). DOI: 10.1016/j.xcrm.2023.100959
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