Inseltransplantation in einem oxygenierten bioartifiziellen Pankreas
Final Report Abstract
Die klinische Inseltransplantation bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ 1 stellt eine erfolgreiche Therapieoption dar. Es existieren allerdings zahlreiche, zum Teil nur bedingt beeinflussbare Hindernisse für eine dem Bedarf entsprechende breitere Anwendung dieser Therapieform: (1) Im Vordergrund steht der permanente Mangel an geeigneten Spenderorganen bei insgesamt leider zu verzeichnendem weiteren Rückgang der Spendenbereitschaft speziell in Deutschland. (2) Ein immanentes Problem der klassischen allogenen intraportalen Inseltransplantation ist ein kontinierlicher Verlust an funktioneller Inselzellmasse durch inflammatorische und immunogene Prozesse sowie durch eine chronische Hypoxie der transplantierten Inselzellen. (3) Die Indikation für eine Inseltransplantation beschränkt sich aktuell auf wenige kritisch‐kranke Patienten mit Diabetes mellitus Typ 1, wo die Aussicht auf eine Stoffwechselstabilisierung von vitaler Bedeutung ist und damit die potentiellen Risiken der dauerhaft notwendigen Immunsuppression überwiegt. Im Rahmen umfangreicher Vorarbeiten des Antragstellers und der Kooperationspartner wurde ein Konzept entwickelt, das die genannten Limitation der Inselzelltransplantation gezielt adressiert: Isolierte Inselzellen werden in ein speziell entwickeltes Kapselsystem integriert, das durch seine Konzeption eine suffiziente immunologische Barriere zwischen Empfängerorganismus und Spendergewebe darstellt und gleichzeitig den Stoff‐ /Hormonaustausch gewährleistet. Zusätzlich ist in das Kapselsystem ein Sauerstoffreservoir integriert, das für eine permanente Versorgung der Inselzellen mit physiologischen Sauerstoffkonzentrationen sorgt. In umfassenden Voruntersuchungen am Kleintier und im Rahmen des hier vorgelegten Forschungsprojektes konnte nun in einem prä‐klinischen Transplantationsmodell gezeigt werden, dass dieses Konzept eine langfristige Normalisierung der Stoffwechsellage in diabetischen Großtieren (Minischweinen) erlaubt. In weiterführenden derzeit laufenden Forschungsvorhaben, erfolgte bereits eine klinische Erprobung auf Machbarkeit und Wirksamkeit des Konzeptes im Menschen. Perspektivisch soll der Einsatz im Bereich der Xenotransplantation unter Verwendung von Schweine‐ Inselzellen erfolgen. Dazu läuft aktuell ein Folgeprojekt im Rahmen des Sonderforschungsbereichs/Transregio 127 „Biologie der xenogenen Zell‐ und Organtransplantation‐ vom Labor in die Klinik“.
Publications
- Enhanced oxygen supply improves islet viability in a new bioartificial pancreas. Cell Transplant. 2013;22(8):1463‐76. Epub 2012 Oct 3
Barkai U, Weir GC, Colton CK, Ludwig B, Bornstein SR, Brendel MD, Neufeld T, Bremer C, Leon A, Evron Y, Yavriyants K, Azarov D, Zimermann B, Maimon S, Shabtay N, Balyura M, Rozenshtein T, Vardi P, Bloch K, de Vos P, Rotem A
(See online at https://doi.org/10.3727/096368912X657341) - Improvement of islet function in a bioartificial pancreas by enhanced oxygen supply and growth hormone releasing hormone agonist. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Mar 27;109(13):5022‐7. Epub 2012 Mar 5
Ludwig B, Rotem A, Schmid J, Weir GC, Colton CK, Brendel MD, Neufeld T, Block NL, Yavriyants K, Steffen A, Ludwig S, Chavakis T, Reichel A, Azarov D, Zimermann B, Maimon S, Balyura M, Rozenshtein T, Shabtay N, Vardi P, Bloch K, de Vos P, Schally AV, Bornstein SR, Barkai U
(See online at https://doi.org/10.1073/pnas.1201868109) - The efficacy of an immunoisolating membrane system for islet xenotransplantation in minipigs. PLoS One. 2013 Aug 1;8(8):e70150
Neufeld T, Ludwig B, Barkai U, Weir GC, Colton CK, Evron Y, Balyura M, Yavriyants K, Zimermann B, Azarov D, Maimon S, Shabtay N, Rozenshtein T, Lorber D, Steffen A, Willenz U, Bloch K, Vardi P, Taube R, de Vos P, Lewis EC, Bornstein SR, Rotem A
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0070150)
