An der ETH entwickeltes Implantat senkt Blutzucker ohne Insulin

Typ-2-Diabetes betrifft weltweit Millionen von Menschen (siehe Box). Allein in der Schweiz leben knapp eine halbe Million Menschen mit der Diagnose. Bei ihnen produziert die Bauchspeicheldrüse zwar weiterhin Insulin, jedoch nicht genügend, oder der Körper kann es nicht mehr wirksam verwenden, um Blutzucker in Energie umzuwandeln. Das führt zu einem dauerhaft erhöhten Blutzuckerspiegel.

Verschiedene Diabetes-Typen

Bisherige Typ-2-Diabetes-Behandlung hatte ein Problem

Der dauerhaft erhöhte Blutzuckerspiegel lässt sich senken: etwa mit Medikamenten und/oder der Gabe von Insulin. Doch selbst wenn das gut gelingt, bleibt ein Problem bestehen: das der überschüssigen Energie. Denn das Insulin sorgt nur dafür, dass die Muskelzellen den Zucker in Form von Glukose aus dem Blut aufnehmen. Wird diese Energie nicht genutzt, speichert der Körper diese in Form von Fett. Deshalb nehmen viele Betroffene trotz Behandlung weiter zu. Und das Übergewichtsproblem verschärft sich.

Neuer Ansatz: Ausscheiden statt Fett ansetzen

Forschende um Martin Fussenegger von der ETH Zürich haben am Standort Basel nun womöglich einen Weg gefunden, dieses Problem zu lösen. Dies in Form eines elektronischen Implantats, das Blutzucker (Glukose) in Glukonat umwandelt, das über den Urin ausgeschieden wird. Bei Mäusen mit Typ-2-Diabetes hat das Team dieses bereits sechs Wochen lang getestet. Und das erfolgreich, wie es heisst: Bei den Tieren sank die Glukose innerhalb von nur einer Stunde auf normale Werte. Die Mäuse verbrannten zudem verstärkt ihre Fettreserven und verloren laut ETH News an Gewicht. Insulin oder andere blutzuckersenkende Medikamente kamen nicht zum Einsatz.

Das Implantat wurde auch ausserhalb des Körpers getestet: mit fünf Litern einer glukosehaltigen Nährlösung. Das entspricht etwa der Menge des Blutvolumens einer erwachsenen Person. Auch hier lief mit der Umwandlung alles glatt. Ob sich das auf den menschlichen Organismus übertragen lässt, ist jedoch offen.

Wie funktioniert das elektronische Implantat?

Das Implantat wird unter die Haut gesetzt und regt dort – angetrieben durch elektrische Energie – eine chemische Reaktion an, die die Umwandlung des Blutzuckers in Gang setzt. Die Stärke der elektrischen Stimulation kann passend zum Blutzuckerspiegel eingestellt werden. Die Energie erhält das Implantat «drahtlos über eine international für medizinische und wissenschaftliche Anwendungen vorgesehene Funkfrequenz von 13,56 Megahertz», so ETH News.

Der Katalysator läuft nicht ununterbrochen. Die Idee ist, dass ein Blutzuckermesser am Oberarm dem Implantat den Startschuss geben soll. Die Gefahr einer Unterzuckerung bestehe aber nicht, so Fussenegger gegenüber SRF. «Der Katalysator hört auf zu arbeiten, sobald der gewünschte Blutzuckerspiegel erreicht ist.»

Für den Betrieb reichten eine Spannung von 0,75 Volt und eine Stromstärke von 10 Milliampere. Eine elektronische Steuereinheit sitzt demnach in einem eigens angefertigten, 3D-gedruckten Gehäuse.

Technik im Körper: Ist das nicht problematisch?

Das elektronische Implantat bestehe nur aus anorganischen Materialien, zitiert ETH News Fussenegger. Etwa Graphitfilz, nanometergrosse Goldflocken und winzige Platinpartikel. Die Materialien seien allesamt biokompatibel. Das heisst, dass sie grundsätzlich für den Kontakt mit lebendem Gewebe geeignet sind.

«Wirklich spannender Ansatz»

Auch Forschende, die weder an der Entwicklung des Implantats noch an der im Fachjournal «Science» veröffentlichten Studie beteiligt waren, äussern sich positiv. Andreas Birkenfeld vom Uniklinikum Tübingen und Helmholtz Zentrum München nennt besonders die elektronische Steuerung innovativ. «Ich finde das einen wirklich spannenden Ansatz.» Entscheidend sei jedoch, ob sich das System auf Menschen übertragen lasse: Menschen haben deutlich mehr Blut und Glukose als Mäuse. Hinzu komme die Frage, «wie zuverlässig das System langfristig funktioniert».

Ein weiterer wichtiger Punkt ist laut Birkenfeld die in der Studie beobachtete Bildung von Ketonkörpern. Dabei handelt es sich um Stoffe, die der Körper beim Fettabbau bildet. Damit dürfte diese Behandlungsform für viele Menschen nicht geeignet sein, erklärt Michael Roden, wissenschaftlicher Geschäftsführer des Deutschen Diabetes-Zentrums. Und zwar für jene, die ein erhöhtes Risiko für Ketoazidose, eine gefährliche Übersäuerung des Blutes durch Ketonkörper, aufweisen.

Implantat selbst könnte ein Problem darstellen

Unabhängige Diabetesspezialisten weisen zudem auf mögliche Risiken des Implantats hin. «Zahlreiche sind vorstellbar», so Michael Roden vom Deutschen Diabetes-Zentrum. Er nennt etwa Infektionen beim Einsetzen oder Wechseln des Geräts sowie technische Ausfälle. Laut Birkenfeld sind auch Entzündungen oder Fremdkörperreaktionen vorstellbar. Das ETH-Team hält das offenbar für wenig wahrscheinlich. Gemäss ihnen beruht alles auf bewährter Technik. Siegfried Ussar vom Helmholtz Zentrum München verweist auf offene Fragen. Zum jetzigen Zeitpunkt könne er das Risikoprofil des ETH-Ansatzes «leider nicht seriös einschätzen, da die gezeigten Daten diese Frage offenlassen».

Was hältst du von einem Implantat gegen Typ-2-Diabetes, das Blutzucker ohne Insulin senkt?

Ich finde den Ansatz sehr sinnvoll, wenn er auch beim Menschen sicher funktioniert.

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Fee Anabelle Riebeling (fee) arbeitet seit 2014 für 20 Minuten. Sie ist stv. Leiterin Wissen/AI, Data und Leiterin des Fachgremiums Faktencheck & Verifikation.