Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes verspricht: Die vom eigenen Körper der Patienten zerstörten Beta-Zellen - verantwortlich für die Insulinproduktion - sollten durch neue, künstlich hergestellte Zellen ersetzt werden. Verschiedenste Ansätze wurden verfolgt, um Stamm- oder Körperzellen in die begehrten Beta-Zellen umzuwandeln. Dabei wurden zwar grundsätzliche Mechanismen aufgeklärt, die für die Entwicklung von Beta-Zellen entscheidend sind – doch ein Wirkstoff, der diesen zellulären Verwandlungstrick auslöst, fehlte bisher. Dem internationalen Team unter der Leitung von Stefan Kubicek vom Wiener CeMM gelang mit der im Dezember in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichten Studie der große Wurf: Durch ein vollautomatisiertes Testverfahren bereits zugelassener Wirkstoffe offenbarte sich die Gruppe der Artemisinine als Volltreffer. „Eigentlich werden Artemisinine gegen Malaria verschrieben“, erklärt Stefan Kubicek. „Wir konnten mit unserer Arbeit zeigen, dass diese Substanzen auch das genetische Programm von Alpha-Zellen, die Gegenspieler der Beta-Zellen in der Bauchspeicheldrüse, verändern.“
Genetischer Hauptschalter
Alpha- und Beta-Zellen bilden, gemeinsam mit zumindest drei weiteren hochspezialisierten Zelltypen, die sogenannten Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse, die Steuerzentralen für den Blutzuckerspiegel. Insulin aus Beta-Zellen senkt ihn, Glukagon aus Alpha-Zellen lässt ihn wieder ansteigen. Doch die Zellen sind flexibel: In vorangegangenen Studien wurde gezeigt, dass bei einem extremen Verlust von Beta-Zellen eine Umwandlung der Alpha-Zellen stattfinden kann, die den Schaden ausgleicht. Die Forscher zeigten, dass diese Umwandlung von Alpha in Beta-Zelltypen auch in der Zellkultur bei Nutzung spezieller Zelllinien ausgelöst werden konnte. An diesen Zelllinien probierte die Forschungsgruppe nun ihre Wirkstoffsammlung aus – so stießen sie auf die Artemisinine. Es gelang ihnen dabei auch, den exakten molekularen Mechanismus aufzuklären, mit dem Artemisinine die Alpha-Zellen umgestalten.
Wirkt auch im Tropenfisch
Die Wirkung der Malaria-Medikamente konnten die Wissenschaftler nicht nur in der Zellkultur nachweisen: Die Forschungsgruppe um Dirk Meyer vom Institut für Molekularbiologie der Universität Innsbruck verabreichte den Wirkstoff diabetischen Zebrafischen. „Tatsächlich erhöhte sich dabei ihre Beta-Zellmasse, ihr Blutzuckerspiegel normalisierte sich“, erzählt Dirk Meyer. Mithilfe des kleinen gestreiften Tropenfischs untersucht er mit seinem Team, welche Gene die Entwicklung von der befruchteten Eizelle zum fertigen Wirbeltier steuern. Ihr besonderes Interesse gilt dabei der Bildung und Regeneration der Bauchspeicheldrüse. Da sich die molekularen Bindungspartner von Artemisininen in Fischen und Menschen stark ähneln, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass auch beim Mensch ein ähnlicher Effekt eintritt. Andere Forschungspartner konnten diese Ergebnisse auch bei Ratten und Mäusen reproduzieren. Die Auswirkungen am Menschen müssen freilich noch gründlich untersucht werden. Dennoch sind die Wissenschaftler zuversichtlich, mit dem Wirkstoff die Grundlage für eine neue Form der Therapie gegen Typ-1 Diabetes gefunden zu haben.
Die Studie wurde unter anderem vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF finanziell unterstützt.