Schutz und Regeneration der Betazellen

Koordinatoren:

Michele Solimena | Heiko Lickert | Annette Schürmann

Mitglieder der Academy

Tiago Cardoso Alves, PLID
Mostafa Bakhti, HMGU
Bengt Belgardt, DDZ
Stefan Bornstein, PLID
Volker Burkart, DDZ
Ünal Coskun, PLID
Anthony Gavalas, PLID
Felicia Gerst, IDM
Anne Grapin-Botton, MPID
Tilman Grune, DIfE
Eckhard Lammert, DDZ
Heiko Lickert, HMGU
Barbara Ludwig, PLID
Nikolay Ninov, PLID
Annette Schürmann, DIfE
Henrik Semb, HMGU
Michele Solimena, PLID
Stephan Speier, PLID
Robert Wagner, DDZ
Thilo Welsch, PLID
Eckhard Wolf, LMU

Bei Typ-1- und Typ-2-Diabetes werden die Insulin-produzierenden Betazellen geschädigt oder zerstört. Das DZD arbeitet an Verfahren, um die Insulin-produzierenden Betazellen besser zu schützen bzw. sie wiederherzustellen oder zu ersetzen. 

Insulin ist ein zentrales Hormon im Glukosestoffwechsel des Menschen. Wenn die Insulin-produzierenden Betazellen in der Bauchspeicheldrüse zerstört sind oder nicht mehr ausreichend Insulin produzieren, sind Betroffene auf eine mehrfache tägliche Insulininjektion angewiesen. Eine Heilung ist bislang nicht möglich. 

In dieser Academy erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des DZD die molekularen Mechanismen,
die zum Versagen der Betazellen führen. Ziel ist es, neue pharmakologische Therapieansätze zu identifizieren, um
Betazellen besser zu schützen, ihre Regeneration zu fördern oder sie langfristig zu ersetzen.

Schwerpunkte

  • Identifizierung ursächlicher Mechanismen und Biomarker.
  • Entwicklung von Wirkstoffen, die das Betazellversagen gezielt behandeln und deren Regeneration fördern.
  • Identifizierung effektiver Methoden zur Erzeugung von Inselzellen aus Stammzellen mit dem Ziel, diese Technologie für eine zellbasierte Therapie des Typ-1-Diabetes (T1D) anzuwenden.
  • Klinische Umsetzung: Weiterentwicklung der Inselzelltransplantation, einschließlich Allo-, Xeno- und SC-Inselzellstrategien, und Unterstützung der Auto-Inselzelltransplantation bei chirurgischen Patienten.

Neue Einblicke in die Insulinproduktion und -Ausschüttung

Damit unser Körper den Blutzuckerspiegel im Gleichgewicht halten kann, müssen die Betazellen Insulin in genau der richtigen Menge herstellen und freisetzen. Forschende entdeckten neue Mechanismen, die diesen Prozess steuern – und fanden heraus, was dabei bei Typ-2-Diabetes aus dem Gleichgewicht gerät. Schlüsselproteine wie G3BP1 und ICA512 spielen dabei eine zentrale Rolle. Diese Erkenntnisse helfen, neue Therapien zu entwickeln, die die Zellen schützen und ihre Funktion erhalten. 

In der Bauchspeicheldrüse entdeckten DZD-Forschende eine spezielle Gruppe von „First Responder Zellen", die entscheidend für die Reaktion des Körpers auf erhöhte Blutzuckerspiegel sind. Diese Zellen reagieren schneller als andere Zellen und lösen dadurch die hierarchisch strukturierte Glukoseantwort aus.

Betazelle: Neue Erkenntnisse zu Struktur und neuronaler Vernetzung

Funktionsstörungen der winzigen Zellfortsätze (primäre Zilien) der Betazellen könnten eine Ursache für die Entstehung von Typ-2-Diabetes sein. Über Aufbau und Arbeitsweise dieser Zilien ist bisher nur wenig bekannt. DZD-Forschende kombinierten verschiedene neue bildgebende Verfahren, um die primären Zilien in ihrer natürlichen Umgebung sichtbar zu machen. Die Untersuchungen gaben nicht nur detaillierte Einblicke in die Struktur dieser Zilien, sondern zeigten auch ihre Verbindung zum Nervensystem.

Betazellen aus dem Labor

Ein Schwerpunkt der Academy ist die Entwicklung von Betazell-Ersatztherapien. Humane pluripotente Stammzellen (hPS) lassen sich grundsätzlich in Insulin-produzierende Betazellen umwandeln. Bisherige Verfahren sind jedoch noch nicht effizient oder zuverlässig genug für den klinischen Einsatz. Durch gezielte Steuerung von Signalwegen gelang es nun, hPS-abgeleitete Pankreasvorläuferzellen unter GMP-Bedingungen erfolgreich zu vermehren – mit rund 90 Prozent Zellreinheit. Diese Zellen konnten zu funktionellen, inselähnlichen Zellclustern differenziert werden. Damit ist ein wichtiger Schritt zur Etablierung standardisierter Zellbanken für Forschung und Therapie gelungen.

Publikationen

Quezada et al. Aldolase-regulated G3BP1/2+ condensates control insulin mRNA storage in beta cells. EMBO J (2025). https://doi.org/10.1038/s44318-025-00448-7

Griess et al. Sphingolipid subtypes differentially control proinsulin processing and systemic glucose homeostasis. Nat Cell Biology (2023). https://doi.org/10.1038/s41556-022-01027-2

Delgadillo-Silva et al. Optogenetic beta-cell interrogation in vivo reveals a functional hierarchy directing the Ca2+ response to glucose supported by vitamin B6. Sci Adv (2024). https://doi.org/10.1126/sciadv.ado4513

Siehler et al. Inceptor binds to and directs insulin towards lysosomal degradation in β cells. Nat Metab (2024). https://doi.org/10.1038/s42255-024-01164-y