Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spezialist aus den eigenen Reihen

07.08.2009
Bauchspeicheldrüsenzellen lassen sich zur Insulin-Produktion anregen

Gehen die Insulin produzierenden Zellen unseres Körpers zugrunde, kann sich daraus Diabetes entwickeln - eine der häufigsten Stoffwechselerkrankungen westlicher Industrienationen.


Die \"Anschaltung\" eines einzigen Faktors, Pax4, wandelt Vorläuferzellen der Bauchspeicheldrüse in funktionstüchtige, Insulin produzierende Zellen um. Dabei wächst die Anzahl dieser Insulin produzierenden Zellen mehrfach. Bild: Collombat, Mansouri / MPIbpc

Sie durch körpereigene, Insulin produzierende Zellen zu ersetzen, ist seit langem ein Traum der Diabetesforscher. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Göttingen) sind diesem Ziel jetzt einen wichtigen Schritt näher gekommen.

Schalteten die Forscher in zuckerkranken Mäusen ein einziges Gen in den Bauchspeicheldrüsenzellen an, verwandelten sich diese in Insulin produzierende Zellen. Ließe sich diese Umwandlung auch im Menschen gezielt regulieren, könnte dies zukünftig neue Therapiewege eröffnen, um Diabetes erfolgreich zu behandeln.

Die Bauspeicheldrüse (Pankreas) gilt als eines der empfindlichsten Organe unseres Körpers. Neben den Verdauungssäften produziert sie die wichtigen Hormone Insulin und Glukagon - Spieler und Gegenspieler bei der Regulation unseres Zuckerstoffwechsels. Während Insulin dafür sorgt, dass überschüssiger Zucker in Depots gespeichert wird, lässt Glukagon den Blutzuckerspiegel ansteigen.

Damit sich der Zuckerstoffwechsel richtig einstellt, treten bereits während der Embryonalentwicklung wichtige Proteinfaktoren - die Transkriptionsfaktoren - in Aktion. Sie werfen gezielt genetische Programme an oder unterdrücken diese und verwandeln so Vorläuferzellen der Bauchspeicheldrüse in Zellen mit ganz bestimmten Eigenschaften. Ohne das Kontroll-Gen Pax4 entwickeln sich beispielsweise keine Insulin produzierenden Zellen. Andere Faktoren veranlassen Vorläuferzellen, Glukagon zu erzeugen. Damit die spezialisierten Zellen im richtigen Verhältnis entstehen, interagieren die Transkriptionsfaktoren miteinander in einem komplizierten "Räderwerk".

Schalter für die Insulinproduktion

Göttinger Forscher um Ahmed Mansouri und Patrick Collombat konnten jetzt nachweisen, dass Pax4 in diesem komplexen Räderwerk der entscheidende "Schalter" ist, mit dem sich Vorläuferzellen der Bauchspeicheldrüse anregen lassen, Insulin zu produzieren. Schalteten die Göttinger Wissenschaftler in jungen zuckerkranken Mäusen gezielt das Pax4-Gen an, so hatten sich nach nur wenigen Tagen neue Insulin produzierende Zellen in der Bauchspeicheldrüse angesiedelt. "Wir waren völlig überrascht, dass es ausreichte, nur diesen einen Faktor in den Vorläuferzellen ‚anzuschalten’, nicht zwei oder gar mehr Faktoren", erklärt Ahmed Mansouri, Leiter der Forschungsgruppe "Molekulare Zelldifferenzierung".

Dass diese tatsächlich aus Vorläuferzellen in der Bauchspeicheldrüse abstammten konnten die Forscher mithilfe spezieller Untersuchungsmethoden nachweisen. Aber sind diese neuen Zellen ebenso funktionstüchtig wie normale Insulin produzierende Zellen? Wie die Wissenschaftler herausfanden, erzeugten die neuen Zellen in der Tat ausreichend Insulin, um in den kranken Mäusen den Blutzucker auf das Normalmaß zu senken. Auch die Lebensdauer der Mäuse ließ sich deutlich verlängern.

Flexibler als gedacht

Aber aktives Pax4 stößt nicht nur in Vorläuferzellen die Produktion von Insulin an, wie die Ergebnisse der Göttinger Forscher zeigen. Auch ausgereifte Zellen, die bisher Glukagon herstellten, ließen sich durch aktives Pax4 reprogrammieren und in Insulin produzierende Zellen umwandeln. "Damit bestätigen wir erstmals experimentell, was viele Ergebnisse anderer Wissenschaftler bereits vermuten lassen: Die Bauchspeicheldrüse ist viel flexibler als bisher angenommen. Ihre Entwicklung ist auch im erwachsenen Körper noch nicht abgeschlossen", sagt Patrick Collombat. Folglich besteht Hoffnung, dass Diabetikern eines Tages durch eine Aktivierung des Pax4-Gens geholfen werden könnte. Aus den Vorläuferzellen, die jede Bauchspeicheldrüse bereithält, sollten sich auf diese Weise Zellen regenerieren lassen, die ausreichend Insulin erzeugen und abgestorbene Zellen ersetzen könnten.

Ein vielversprechender Ansatz, doch weitere Untersuchungen müssen erst zeigen, ob der Ansatz auch auf den Menschen übertragbar ist. "Aktives Pax4-Gen veranlasst frühe Zellen der Bauchspeicheldrüse zwar, Insulin zu erzeugen, doch resultiert daraus ein steter Mangel an Glukagon. Die fortlaufend neu gebildeten Glukagon produzierenden Zellen werden durch aktives Pax4 sofort in Insulin erzeugende Zellen umgewandelt", sagt Collombat. Ein Kreislauf, den die Wissenschaftler rechtzeitig unterbrechen müssen, denn sonst besteht die Gefahr, dass sich in der Bauchspeicheldrüse am Ende vor allem Insulin-produzierende Zellen ansiedeln. "Unser Ziel ist es, Medikamente zu finden, mit denen wir Pax4 oder eines seiner Zielmoleküle kurzzeitig aktivieren und damit die Umwandlung anstoßen, aber auch wieder anhalten können", so Mansouri.

[cr]

Originalveröffentlichung:

Patrick Collombat, Xiaobo Xu, Philippe Ravassard, Beatriz Sosa-Pineda, Sébastian Dussaud, Nils Billestrup, Ole D. Madsen, Palle Serup, Harry Heimberg, and Ahmed Mansouri
The Ectopic Expression of Pax4 in the Mouse Pancreas Converts Progenitor Cells into alpha and subsequently ß Cells

Cell (2009), doi:10.1016/j.cell.2009.05.035

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Prof. Dr. Ahmed Mansouri, Forschungsgruppe "Molekulare Zelldifferenzierung"
Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
Tel.: +49 551 201-1490
E-Mail: amansou@gwdg.de
Dr. Patrick Collombat
Inserm U636, Diabetes Genetics Team, Faculté des Sciences, Nizza
Tel.: +33 492076416
E-Mail: collombat@unice.fr

Dr. Felicitas von Aretin | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften