Virus moet diabetes verhelpen

In 35 jaar is het aantal mensen met diabetes verviervoudigd, en elk jaar sterven 3 miljoen mensen eraan. Maar een nieuwe methode kan diabetes type 1 uitroeien: bij patiënten wordt een genetisch gemodificeerd virus geïnjecteerd.

Een virus dringt het lichaam van de patiënt binnen en zoekt de alvleesklier op.

Hier besmet het de cellen en stopt het zijn eigen genetische materiaal erin. Een aantal cellen ontspringt de dans, maar voor andere betekent de infectie een omslag.

Na een paar dagen maken ze een eiwit aan dat gedurende de dag meerdere keren vanuit de alvleesklier in de bloedbaan wordt gelaten. Het eiwit gaat zeer effectief te werk: de patiënt voelt snel hoe de infectie hem beïnvloedt.

Hij is aan de beterende hand.

Op een virusinfectie zit je meestal niet te wachten, maar deze besmetting kan voor genezing zorgen. Het eiwit is het hormoon insuline en de ziekte waarvan het virus de patiënt geneest, is diabetes type 1.

Tot nu toe is het virus alleen getest op muizen, maar als het bij mensen net zo werkt, zijn we een heel stuk dichter bij een behandeling die de miljoenen diabetici kan genezen die met insuline-injecties en met slopende gevolgziekten te kampen hebben.

Maar dit virus is niet de enige hoop van de patiënt.

Andere onderzoekers werken met piepkleine insulinefabriekjes, genetisch gemanipuleerde bacteriën en vaccins om de gevolgen van diabetes type 1 te bestrijden.

Schade aan bloedvaten krijgt ernstige consequenties

Diabetici houden de bloedsuikerspiegel en het gehalte aan vetstoffen in het bloed niet goed laag. De schade aan de bloedvaten die zo ontstaat, gaat met ziekten gepaard die het leven van diabetespatiënten 10 à 20 jaar kunnen verkorten.

Het zicht wordt minder of verdwijnt

Bij schade aan de fijne adertjes in het netvlies van het oog sterft de cellaag af. De bloedvaatjes laten rode bloedcellen en plasma lekken naar het netvlies, dat er kapot aan gaat. Dat leidt tot zwarte vlekken in het blikveld.

Hart- of herseninfarct ligt op de loer

Diabetespatiënten hebben twee tot vier keer zo veel risico op een infarct. De wand van de fijne bloedvaatjes komt in de verdrukking, wordt stijf en kan niet meer uitzetten. Door suiker en vet raken de bloedvaten bovendien nog verder vernauwd.

Nieren lopen schade op of vallen uit

20 tot 40 procent van de diabetespatiënten loopt nierbeschadiging op, waardoor de nieren kunnen uitvallen. De hoge bloedsuiker beïnvloedt de nieren zodanig dat suiker en eiwitten de urine in stromen. Zo raakt de nier verzwakt.

Voeten moeten worden afgezet

Circa een op de zeven diabetici krijgt chronische wonden aan handen en voeten; voor een kwart volgt amputatie. De aderen die de zenuwen zuurstof geven, komen in de knel en de zenuwen registreren geen pijn. Wonden genezen niet.

Onbehandelde diabetes is dodelijk

Diabetes – suikerziekte – kent twee vormen, die beide wereldwijd om zich heen grijpen.

Zo’n 90-95 procent van de wereldwijd ruim 400 miljoen diabetici heeft type 2, dat veelal optreedt na ons 40e en wordt veroorzaakt door ongezond eten en te weinig lichaamsbeweging.

Bij deze patiënten kan de alvleesklier nog wel insuline produceren, maar de lichaamscellen weten niet goed te reageren op het bloedsuikerregulerende hormoon. Ze moeten daarom de bloedsuikerspiegel laag houden door een dieet en meer beweging.

De overige diabetici lijden aan type 1 en kunnen geen insuline produceren.

De ziekte werd vroeger jeugdsuiker genoemd, omdat deze meestal begint op de leeftijd van 4 tot 14 jaar, maar volwassenen kunnen hem ook krijgen.

Patiënten moeten hoe dan ook de rest van hun leven insuline spuiten.

Zonder behandeling zal een patiënt met diabetes type 1 na enkele dagen of maanden in een coma raken en sterven. Tot er zo’n 100 jaar terug een insulinebehandeling kwam, was type 1 gelijk aan een doodvonnis. Alleen een dieet kon voor uitstel zorgen.

Het lichaam heeft 24 uur per dag insuline nodig, maar de behoefte varieert, al naargelang wat je eet en hoe actief je bent.

Daarom moeten patiënten met diabetes type 1 hun bloedsuiker meerdere keren per dag meten en vervolgens een geschikte hoeveelheid insuline onder hun huid injecteren.

Kiem van diabetes type 1 wordt drie keer gelegd

De onderzoekers weten niet zeker waarom iemand diabetes type 1 krijgt, maar ze zijn het erover eens dat er een of meer invloeden van buitenaf nodig zijn, wil de ziekte tot uiting komen.

Foetus: Risico ontstaat

Al in het foetusstadium wordt een kiem voor diabetes type 1 gelegd. Gezondheid en dieet van de moeder maken veel uit. Als de moeder al wat ouder is of zelf diabetes type 1 heeft, is de kans groter dat het kind later diabetes type 1 krijgt.

Baby: Risico stijgt

In de eerste levensjaren bepalen invloeden van buitenaf of het kind later diabetes type 1 zal ontwikkelen. Risicofactoren zijn onder andere overgewicht en een dieet met veel graan- en zuivelproducten.

Kind/jongere: Ziekte breekt wel of niet uit

Als de kiem gelegd is in het foetusstadium of in de babytijd, zal in de loop van de jeugd blijken hoe snel de ziekte zich ontwikkelt. Mogelijke oorzaken zijn overgewicht en psychische stress.

De farmaceutische industrie heeft de afgelopen jaren zowel bloedglucosemeters als insulinepennen ontwikkeld, die snel en makkelijk de bloedsuikerspiegel meten, de juiste dosis insuline berekenen en de dosis injecteren.

Diabetes type 1 blijft echter een ziekte die het dagelijks leven van patiënten sterk bepaalt, en ze moeten heel actief bij de behandeling betrokken blijven.

Insuline reguleert de bloedsuikerspiegel en houdt deze stabiel, zodat lichaamscellen altijd over voldoende energie beschikken.

Het spijsverteringsstelsel doet er maar een paar minuten over om zetmeel, suiker en andere voedingsstoffen uit het eten af te breken tot glucose, een kleine soort suiker die onmiddellijk in de bloedbaan belandt.

De bloedsuikerspiegel stijgt daarom sterk kort nadat je een portie spaghetti bolognese of een gebakje bij de koffie naar binnen hebt gewerkt. Maar de cellen hebben niet alle glucose in één keer nodig.

Het bloed is geen goede plek om de extra energiereserves op te slaan, en een te hoge bloedsuikerspiegel is op de lange termijn slecht voor bloedvaten, weefsels en organen.

De overtollige glucose moet daarom op een veilige plaats worden opgeslagen, en die taak wordt uitgevoerd door gespecialiseerde cellen in de alvleesklier: bètacellen.

De bètacellen hebben twee talenten: ze kunnen de bloedsuikerspiegel meten en merken meteen wanneer deze net na een maaltijd stijgt.

Die stijging activeert daarop hun tweede talent: ze kunnen insuline aanmaken en de bloedbaan in sturen.

De hele wereld heeft last van diabetes

Diabetes type 1 is in de hele wereld in opmars: het aantal patiënten stijgt elk jaar, maar niet in ieder land even sterk. Finland is recordhouder met 43 nieuwe gevallen per jaar op elke 100.000 inwoners.

  • 0-4,99 nieuwe gevallen per 1000 inwoners

  • 5-9,99 nieuwe gevallen per 1000 inwoners

  • 10-19,99 nieuwe gevallen per 1000 inwoners

  • 20 of meer nieuwe gevallen per 1000 inwoners

Insuline zorgt ervoor dat de lever, spieren en vetreserves de overtollige glucose uit het bloed opnemen en opslaan, waardoor het bloedsuikergehalte weer naar het normale peil daalt.

Zo bewaken bètacellen altijd de bloedsuikerwaarde en produceren ze precies de hoeveelheid insuline die nodig is om hem de hele dag door stabiel te houden.

Insuline wordt een vijand

Diabetes type 1 kan ontstaan wanneer het immuunsysteem de bètacellen plotseling ziet als indringers die bestreden dienen te worden.

De insulineproducerende cellen worden verslagen en verdwijnen uiteindelijk uit de alvleesklier.

Diabetes type 1 is dus een auto-immuunziekte, waarbij het lichaam zichzelf aanvalt, maar het is niet bekend waarom het immuunsysteem die fatale fout begaat, en tot nu toe is er geen behandeling gevonden die de aanval kan vertragen.

Maar in 2018 ontdekte de arts Xiangwei Xiao van de universiteit van Pittsburgh in de VS hoe een virus het immuunsysteem om de tuin kan leiden, waarna de alvleesklier de bloedsuikerspiegel weer kan meten en de juiste dosis insuline kan produceren.

Het immuunsysteem wordt geprikkeld door het uiterlijk van de bètacellen – door de eiwitten en koolhydraten op het oppervlak ervan.

Daarom kan het immuunsysteem op twee manieren om de tuin worden geleid: door het uiterlijk van bètacellen te wijzigen of door andere cellen te trainen om de taak van de bètacellen uit te voeren.

Gentherapie geeft cellen les

Bij diabetes type 1 werken de insulineproducerende bètacellen van de alvleesklier niet, terwijl de alfacellen, die het hormoon glucagon aanmaken, intact zijn. Met gentherapie hebben de alfacellen nu geleerd zich te gedragen als bètacellen en insuline te maken.

Bètacellen maken bij muizen insuline aan

In de alvleesklier van gezonde muizen zitten alfa- en bètacellen. De alfacellen maken glucagon aan, waardoor de bloedsuikerspiegel stijgt, en de bètacellen produceren insuline, waardoor de bloedsuikerspiegel daalt.

Immuunsysteem doodt bètacellen

Bij patiënten met diabetes type 1 doodt het immuunsysteem de bètacellen, waardoor de alvleesklier niet langer insuline produceert. Alle muizen van de gentherapieproef hadden diabetes type 1.

Virus brengt twee genen voort

Onderzoekers hebben een onschadelijk virus voorzien van twee genen die ervoor zorgen dat de bètacellen in de alvleesklier van de muizen Pdx1 en MafA vormen: twee eiwitten die bepalen welke genen actief zijn in een cel.

Genen laten cellen insuline produceren

In de alvleesklier van de muis besmette het virus de alfacellen met Pdx1 en MafA. De alfacellen werden zo geherprogrammeerd om net als bètacellen te gaan functioneren en insuline voor de muis te gaan produceren.

Bloedsuiker is onder controle

Net na de behandeling met het gemuteerde virus daalde het bloedsuikergehalte bij de diabetesmuizen (rood). Pas na 18 weken steeg het gehalte weer. Zonder virusinjectie bleef het bloedsuikergehalte stijgen tot de muizen bezweken.

Het eenvoudigste zou zijn om het uiterlijk van de cellen te veranderen, maar het is niet bekend welke details op het oppervlak de aanval van het immuunsysteem precies uitlokken, dus dat zal niet gaan.

Daarom koos Xiao voor de tweede optie. Hij ging uit van zogeheten alfacellen, die ook in de alvleesklier zitten maar niet worden aangevallen door het immuunsysteem van mensen met diabetes type 1.

De alfacellen hebben de tegenovergestelde functie van de bètacellen: ze reageren op een lage bloedsuikerspiegel door het hormoon glucagon te vormen, dat – in tegenstelling tot insuline – de bloedsuikerspiegel juist doet stijgen door glucose uit de reserves vrij te maken.

Als je alfacellen kweekt en blootstelt aan twee transcriptiefactoren – eiwitten die bepalen welke genen actief zijn in een cel –, dan gaan ze zich gedragen als insulineproducerende bètacellen, wist Xiangwei Xiao dankzij de experimenten van andere wetenschappers.

Maar ze veranderen niet van uiterlijk.

Virus brengt productie op gang

Geherprogrammeerde alfacellen kunnen dus de taak van de beschadigde bètacellen overnemen zonder te worden aangevallen door het immuunsysteem.

De verandering van de cellen moet echter in de alvleesklier zelf plaatsvinden, niet in een petrischaal in het lab. Daarom gebruikte de onderzoeker gentherapie.

Hij zocht de genen die de twee cruciale transcriptiefactoren vormen, Pdx1 en MafA, en bracht ze in in een onschadelijk virus dat cellen kan besmetten en de twee genen kan overdragen.

Vervolgens werd het gemodificeerde virus geïnjecteerd in de alvleesklier van een groep muizen die diabetes type 1 ontwikkelden.

De theorie was dat het virus de alfacellen van de diabetische muizen zou besmetten, waarna ze de twee transcriptiefactoren zelf zouden aanmaken om geherprogrammeerd te worden tot bètacellen – zonder te worden aangevallen door het immuunsysteem.

Biologen hebben insulineproducerende cellen ingekapseld in een soort gel en ze op die manier langs het immuunsysteem en naar de alvleesklier weten te smokkelen. De lichtgroene vlekken op de afbeelding zijn insuline, die wordt aangemaakt door de cellen, de blauwe rondjes.

Jonge muizen knappen op

Xiao testte de theorie op jonge muizen met diabetes type 1 en een bloedsuikerspiegel die was gestegen van het normale peil van 150 mg/dl tot 200 mg/dl.

Vijf controlemuizen werden geïnjecteerd met een leeg virus; hun bloedsuikergehalte bleef stijgen, tot het na vijf weken 500 mg/dl bereikte en de muizen stierven.

Veel beter verging het echter de vijf muizen die het virus met de genen voor Pdx1 en MafA hadden gekregen.

Hun bloedsuiker begon te dalen, was na twee weken weer normaal en bleef nog vier maanden stabiel. Toen hield het effect op en nam de bloedsuikerspiegel geleidelijk toe.

De muizen waren dus tijdelijk genezen van diabetes type 1, en als dezelfde resultaten bij mensen worden bereikt, zouden diabetici hun dagelijkse injecties met insuline kunnen laten vervallen en zou één virusinjectie per vier maanden volstaan.

De onderzoekers weten niet waarom de gentherapie slechts vier maanden werkt, maar het kan zijn dat het immuunsysteem uiteindelijk doorhad dat het om de tuin was geleid, waarna het doorging met zijn oorspronkelijke aanval op de bètacellen en ook de geherprogrammeerde alfacellen trof.

Gel verstopt de cellen

De zwakke punten van de behandeling van Xiangwei Xiao kunnen misschien worden opgelost voor deze op mensen wordt getest.

Maar als bijvoorbeeld het vermogen van het immuunsysteem om insulineproducerende cellen te herkennen een onoverkomelijk probleem blijkt te zijn, dan zijn er gelukkig nog andere onderzoeksprojecten die werken aan een middel tegen diabetes.

Moleculair bioloog Daniel Anderson van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, VS, slaagde er in 2016 in om bètacellen voor het immuunsysteem verborgen te houden door ze in te kapselen in een soort gel, alginaat geheten.

Hij wilde muizen met diabetes type 1 genezen op basis van menselijke stamcellen. Eerst wist hij de stamcellen in het laboratorium op te kweken tot bètacellen.

Vervolgens moesten die getransplanteerd worden in de alvleesklier van de diabetische muizen.

Om te voorkomen dat de afweer van de muizen menselijke bètacellen aanvalt, goot Anderson de bètacellen in alginaat.

De gel is poreus en laat kleine moleculen als insuline passeren, en houdt de veel grotere cellen en antistoffen van het immuunsysteem tegen.

En het werkte: de muizen produceerden meteen insuline, hun bloedsuikergehalte stabiliseerde zich op een natuurlijk, laag niveau en het immuunsysteem merkte de nieuwe insulinefabrieken niet op.

Tegelijkertijd werken artsen in Frankrijk aan een methode die de aanvalsbereidheid van het immuunsysteem dempt, en andere onderzoekers trachten het immuunsysteem via genetisch gemanipuleerde bacteriën in de darmen zo ver te krijgen dat het de alvleesklier beschermt.

Diverse veelbelovende opties worden getest, en binnen een paar jaar kunnen tal van diabetespatiënten aan klinische onderzoeken meedoen.

Over 10 à 15 jaar kunnen miljoenen type 1-patiënten hun insulinepen misschien laten liggen.

Lees ook:

alzheimer
Alzheimer

Gen duidt op middel tegen alzheimer

1 minuut
Sukkersyge
Ziektes

Waarom krijgt iemand diabetes?

7 minuten
Ziektes

Dierengif moet diabetes behandelen

0 minuten

Log in

Fout: Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
ToonVerberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!