Dieser Leib reguliert seinen Stoffwechsel jederzeit und sehr präzise. So beaufsichtigen wie spezialisierte Zellen dieser Pankreas laufend den Blutzuckerspiegel. Steigt dieser nachdem einer Mahlzeit an, setzt dieser Leib eine Signalkaskade in Gangart, um den Blutzucker zu senken.
Unter Diabetiker:medial funktioniert sie Regulation nicht mehr optimal. Die Betroffenen nach sich ziehen zu viel Zucker im Lebenssaft. Sie sollen ihren Blutzuckerspiegel messen und sich Insulin verspritzen, um ihn zu regulieren. Dies ist im Vergleich zu dem, welches dieser Leib leistet, ziemlich unpräzise.
Zellen mit Spezialfunktionen ausstatten
Martin Fussenegger, Professor z. Hd. Biotechnologie und Bioingenieurwissenschaften am Departement Biosysteme dieser ETH Zürich in Basel, und sein Team funktionieren insofern seitdem langem an Zelltherapien. Sie sollen es eines Tages geben, Stoffwechselerkrankungen wie Zucker individuell und präzise zu erläutern oder gar zu sanieren.
Und so gehen solche Zelltherapien: Die Forschenden modifizieren menschliche Zellen, während sie ihnen ein Netzwerk von Genen einführen, dies die Zellen mit speziellen Fähigkeiten ausstattet. Jene Zellen werden Menschen implantiert, zum Denkweise unter die Pelle. Ein spezifischer Reiz von aussen schaltet dies Netzwerk an.
Hinauf zusammenführen geeigneten Schalter kommt es an
Dazu nach sich ziehen die Forscherinnen und Forscher in den vergangenen Jahren verschiedene Varianten von Schaltern entwickelt. Manche lassen sich elektrisch steuern, andere mit Licht, einer sogar mit Musik dieser britischen Rockgruppe Queen (vgl. ETH News).
Nun nach sich ziehen die Basler Forschenden eine weitere Variante entwickelt und in dieser Fachzeitschrift Nature Biomedical Engineering vorgestellt.
«Jene Problemlösung ist z. Hd. mich dieser beste Genschalter, den meine Typ und ich bisher gebaut nach sich ziehen», betont Fussenegger. Dies, weil sich dieser Schalter mit Nitroglyzerin, einem seitdem langem bewährten Wirkstoff, erwecken lässt und weil die Inanspruchnahme – ein Straßenpflaster hinauf die Pelle kleben – möglich problemlos ist. Entsprechende Straßenpflaster in verschiedenen Grössen kann man schon heute in jeder Arzneiausgabe kaufen.
Vom Straßenpflaster aus dringt dies Nitroglycerin rasch in die Pelle ein und trifft dort hinauf ein Implantat, dies modifizierte menschliche Nierenzellen enthält.
Stickstoffmonoxid startet Netzwerk
Jene Zellen fangen dies Nitroglycerin präzise ab. Ein in sie eingebautes Enzym wandelt es in dies natürliche Signalmolekül Stickstoffmonoxid (NO) um. NO sorgt im Leib normalerweise zu diesem Zweck, dass sich die Blutgefässe erweitern und dieser Blutfluss verstärkt wird. Nachher wenigen Sekunden wird es schon abgebaut; NO wirkt von dort nur sehr lokal.
Die implantierten Zellen sind so verändert, dass NO dort die Produktion und Freisetzung des Botenstoffs GLP-1 auslöst, dieser wiederum die Insulinausschüttung dieser Betazellen dieser Pankreas verstärkt und so den Blutzuckerspiegel reguliert. Zudem löst GLP-1 ein Sättigungsgefühl aus, welches die Nahrungsaufnahme reduziert.
Dieser neue Schalter ist ausschliesslich aus menschlichen Bestandteilen zusammengesetzt, enthält aus diesem Grund keine Bauteile anderer Arten. «Dies ist revolutionär und neu», sagt Fussenegger. Unter artfremden Komponenten bestehe immer die Gefahr von Fehlschaltungen, Interferenzen mit körpereigenen Prozessen oder Immunreaktionen. «Dies können wir hier ausschliessen.»
Ein ganzes Waffenarsenal von Schaltern entwickelt
Dieser ETH-Professor hat in den letzten zwanzig Jahren verschiedene Varianten von Genschaltern entwickelt. Manche reagieren hinauf physikalische Zünder wie Strom, Schallwellen oder Licht. Welcher hat die besten Entwicklungsmöglichkeiten, dereinst umgesetzt zu werden?
«Physikalische Zünder sind interessant, weil wir damit keine Moleküle verwenden sollen, die mit körpereigenen Vorgängen interferieren», sagt dieser Biotechnologe. Trambahn Signale seien ideal, um Schalter und Gen-Netzwerke mit tragbarer Elektronik wie Smartphones oder Smartwatches zu steuern. Dann könne man wenn schon KI integrieren. «Selbst glaube von dort, dass elektrogenetische Zelltherapien die besten Entwicklungsmöglichkeiten nach sich ziehen, umgesetzt zu werden. Unter den chemischen Schaltern sehe ich die neue Problemlösung in dieser Poleposition», sagt Fussenegger.
Nichtsdestotrotz: Die Weiterentwicklung solcher Genschalter-basierter Zelltherapien ist komplex und langwierig. «Um eine Zelltherapie zur Produktreife zu schaffen, braucht man Jahrzehnte, viel Personal und ausreichende Mittel», sagt dieser Forscher. «Eine Akronym gibt es nicht.»
Bisher hat sich Fussenegger vor allem mit Zelltherapien gegen Zucker beschäftigt. Dies ist eine dieser häufigsten Stoffwechselerkrankungen weltweit. Jeder zehnte Mensch ist davon betroffen. «Dies ist unsrige Modellkrankheit, mit dieser wir funktionieren. Im Grunde ist es jedoch wenn schon möglich, Zelltherapien z. Hd. andere Stoffwechsel-, Autoimmun- oder wenn schon neurodegenerative Erkrankungen zu prosperieren – im Prinzip z. Hd. die Gesamtheit, welches energiegeladen reguliert werden muss.» Viele Medikamente seien wie ein tolles Ding, mit dem man blind hinauf ein Problem einschlage. «Zelltherapien hingegen losmachen dies Problem hinauf eine ähnliche Weise wie dieser Leib», sagt Fussenegger.
