Modifikation des körpereigenen Immunsystems zur Behandlung von Typ-1-Diabetes – ScienceDaily

In einer neuen Studie hat ein Forscherteam der University of Missouri, der Georgia Tech und der Harvard University den erfolgreichen Einsatz einer neuartigen Typ-1-Diabetes-Behandlung in einem großen Tiermodell demonstriert. Ihr Ansatz beinhaltet die Transplantation insulinproduzierender Bauchspeicheldrüsenzellen – genannt Pankreasinseln – von einem Spender zu einem Empfänger, ohne dass langfristige immunsuppressive Medikamente erforderlich sind.

Bei Menschen mit Typ-1-Diabetes kann ihr Immunsystem versagen und dazu führen, dass es sich selbst angreift, sagte Haval Shirwan, Professor für Kindergesundheit und molekulare Mikrobiologie und Immunologie an der MU School of Medicine und einer der Hauptautoren der Studie.

„Das Immunsystem ist ein streng kontrollierter Abwehrmechanismus, der das Wohlbefinden des Einzelnen in einer Umgebung voller Infektionen sicherstellt“, sagte Shirwan. Typ-1-Diabetes entsteht, wenn das Immunsystem die insulinproduzierenden Zellen in der Bauchspeicheldrüse fälschlicherweise als Infektion identifiziert und zerstört.Normalerweise setzt der Befehls- und Kontrollmechanismus des Immunsystems ein, sobald eine wahrgenommene Gefahr oder Bedrohung beseitigt ist, um alle Schurkenzellen zu eliminieren Wenn dieser Mechanismus jedoch versagt, können sich Krankheiten wie Typ-1-Diabetes manifestieren.“

Diabetes beeinträchtigt die Fähigkeit des Körpers, Insulin zu produzieren oder zu verwenden, ein Hormon, das hilft, die Verwendung des Blutzuckers im Körper zu regulieren. Menschen mit Typ-1-Diabetes produzieren kein Insulin und sind daher nicht in der Lage, ihren Blutzuckerspiegel zu kontrollieren. Dieser Kontrollverlust kann zu lebensbedrohlichen Komplikationen wie Herzerkrankungen, Nierenschäden und Augenschäden führen.

In den letzten zwei Jahrzehnten haben Shirwan und Esma Yolcu, Professorin für Kindergesundheit und molekulare Mikrobiologie und Immunologie an der MU School of Medicine, einen Mechanismus namens Apoptose ins Visier genommen, der „bösartige“ Immunzellen zerstört, die Diabetes oder die Abstoßung einer transplantierten Bauchspeicheldrüse verursachen Inseln, indem sie ein Molekül namens FasL an die Oberfläche der Inseln anheften.

“Eine Art von Apoptose tritt auf, wenn ein Molekül namens FasL mit einem anderen Molekül namens Fas auf abtrünnigen Immunzellen interagiert und diese zum Absterben bringt”, sagte Yolcu, einer der Erstautoren der Studie. „Daher leistete unser Team Pionierarbeit bei einer Technologie, die die Produktion einer neuartigen Form von FasL und ihre Präsentation auf transplantierten Inselzellen oder Mikrogelen der Bauchspeicheldrüse ermöglichte, um zu verhindern, dass sie von Schurkenzellen abgestoßen werden zur Zerstörung gepfropft, werden aber durch FasL, die Fas an ihrer Oberfläche angreifen, eliminiert.

Ein Vorteil dieser neuen Methode ist die Möglichkeit, möglicherweise lebenslang auf die Einnahme von immunsuppressiven Medikamenten zu verzichten, die der Fähigkeit des Immunsystems entgegenwirken, einen Fremdkörper zu suchen und zu zerstören, wenn er in den Körper eingeführt wird, z. B. ein Organ oder in diesem Fall eine Zelle. Transplantation.

„Das Hauptproblem bei immunsuppressiven Medikamenten ist, dass sie nicht spezifisch sind, sodass sie viele Nebenwirkungen haben können, wie z. B. häufige Krebserkrankungen“, sagte Shirwan. „Also haben wir mit unserer Technologie einen Weg gefunden, das Immunsystem so zu modulieren oder zu trainieren, dass es diese transplantierten Zellen akzeptiert und nicht abstößt.“

Ihre Methode nutzt eine Technologie, die in einem US-Patent enthalten ist, das von der University of Louisville und der Georgia Tech eingereicht wurde, und wurde seitdem von einem kommerziellen Unternehmen lizenziert, das plant, die FDA-Zulassung für Tests am Menschen anzustreben. Um das kommerzielle Produkt zu entwickeln, arbeiteten die MU-Forscher mit Andres García und dem Team von Georgia Tech zusammen, um FasL an der Oberfläche von Mikrogelen anzubringen, mit einem Wirksamkeitsnachweis in einem Kleintiermodell. Dann schlossen sie sich mit Jim Markmann und Ji Lei aus Harvard zusammen, um die Wirksamkeit der FasL-Mikrogel-Technologie in einem großen Tiermodell zu bewerten, das in dieser Studie veröffentlicht wird.

Einbindung der Leistung von NextGen

Diese Studie stellt einen bedeutenden Meilenstein im Prozess der Bench-to-Bedside-Forschung dar, oder wie Laborergebnisse direkt in die Verwendung durch Patienten einfließen, um bei der Behandlung verschiedener Krankheiten und Störungen zu helfen, ein Markenzeichen der ehrgeizigsten Forschungsinitiative von MU, der NextGen Precision Gesundheitsinitiative.

Die NextGen Precision Health-Initiative unterstreicht das Versprechen einer personalisierten Gesundheitsversorgung und die Auswirkungen einer groß angelegten interdisziplinären Zusammenarbeit und bringt Innovatoren wie Shirwan und Yolcu aus der gesamten MU und den drei anderen Forschungsuniversitäten des UM-Systems zusammen, um lebensverändernde Fortschritte im Bereich der Präzisionsgesundheit zu erzielen . Es ist eine gemeinsame Anstrengung, die Forschungsstärken der MU für eine bessere Zukunft für die Gesundheit von Missourianern und darüber hinaus zu nutzen. Das Roy Blunt NextGen Precision Health-Gebäude an der MU verankert die Gesamtinitiative und erweitert die Zusammenarbeit zwischen Forschern, Klinikern und Industriepartnern in der hochmodernen Forschungseinrichtung.

„Ich denke, wenn wir an der richtigen Institution mit Zugang zu einer großartigen Einrichtung wie dem Roy Blunt NextGen Precision Health-Gebäude sind, können wir auf unseren bestehenden Erkenntnissen aufbauen und die notwendigen Schritte unternehmen, um unsere Forschung voranzutreiben und die notwendigen Verbesserungen schneller vorzunehmen “, sagte Yolcu.

Shirwan und Yolcu, die im Frühjahr 2020 an die Fakultät der MU kamen, sind Teil der ersten Forschergruppe, die ihre Arbeit im NextGen Precision Health-Gebäude aufnimmt, und nachdem sie fast zwei Jahre lang an der MU gearbeitet haben, gehören sie nun zu den ersten Forschern von NextGen eine Forschungsarbeit in einer hochrangigen, von Experten begutachteten akademischen Zeitschrift annehmen und veröffentlichen zu lassen.

“FasL-Mikrogele induzieren die Immunakzeptanz von Insel-Allotransplantaten bei nichtmenschlichen Primaten”, wurde in veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte, eine von der American Association for the Advancement of Science (AAAS) herausgegebene Zeitschrift. Die Finanzierung erfolgte durch Stipendien der Juvenile Diabetes Research Foundation (2-SRA-2016-271-SB) und der National Institutes of Health (U01 AI132817) sowie durch ein Postdoktorandenstipendium der Juvenile Diabetes Research Foundation und einen Absolventen der National Science Foundation Forschungsstipendium. Die Inhalte liegen ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und geben nicht notwendigerweise die offizielle Meinung der Förderstellen wieder.

Weitere Autoren der Studie sind Ji Lei, Hongping Deng, Zhihong Yang, Kang Lee, Alexander Zhang, Cole Peters, Zhongliang Zou, Zhenjuan Wang, Ivy Rosales und James Markmann in Harvard; Michael Hunckler und Andrés J. García vom Georgia Institute of Technology (Georgia Tech); Hao Luo im Allgemeinen Krankenhaus des Western Command Theatre in Chengdu, China; Tao Chen an der Medizinischen Fakultät der Universität Xiamen in Xiamen, China; und Colleen McCoy am Massachusetts Institute of Technology. Die Autoren der Studie möchten auch Jessica Weaver, Lisa Kojima, Haley Tector, Kevin Deng, Rudy Matheson und Nikolaos Serifis für ihre technischen Beiträge danken.

Mögliche Interessenkonflikte werden ebenfalls vermerkt. Drei der Autoren der Studie, García, Shirwan und Yolcu, sind Erfinder einer von der University of Louisville und der Georgia Tech Research Corporation eingereichten US-Patentanmeldung (16/492441, eingereicht am 13. Februar 2020). Darüber hinaus sind García und Shirwan Mitbegründer von iTolerance, und García, Shirwan und Markmann sind Mitglieder des wissenschaftlichen Beirats von iTolerance.

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