Neue Innovationen in der Mikroskopie und anderen Bereichen könnten Forschern helfen, eine Art von Rezeptor im Körper besser zu verstehen – was möglicherweise zu effektiveren Behandlungen für Typ-2-Diabetes führen könnte.
Jüngste Forschungen unter der Leitung von Forschern der Universität von Birmingham in Großbritannien haben innovative Technologien eingesetzt, um mehr Informationen über ein Schlüsselmolekül aufzudecken.
Genauer gesagt konzentrierte sich das Team darauf, bessere Bilder des Glucagon-like Peptide-1-Rezeptors (GLP1R) zu erhalten, einem Rezeptorprotein, das auf spezialisierten Zellen – den sogenannten Betazellen – der Bauchspeicheldrüse und auf bestimmten Gehirnzellen, die Insulin produzieren, vorhanden ist.
Insulin ist ein Hormon, das eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Blutzuckerspiegels spielt, und Beeinträchtigungen der Insulinproduktion sind das Hauptmerkmal von Typ-2-Diabetes.
GLP1R kann bei der Regulierung des Blutzuckerspiegels helfen, indem es die spezialisierten Zellen dazu anregt, mehr Insulin zu produzieren. Deshalb ist das Molekül ein Ziel für die Diabetes-Therapie gewesen.
Bislang blieben jedoch viele der verschiedenen Eigenschaften und Funktionen von GLP1R unklar, da der Rezeptor aufgrund seiner winzigen Größe schwer abzubilden war.
Nun ist es dem Team von der Universität Birmingham und anderen internationalen Institutionen gelungen, mit innovativer, ausgefeilter Mikroskopie mehr über GLP1R zu erfahren.
Sie erklären ihre Methoden und Ergebnisse in einer neuen Arbeit, die in der Zeitschrift Nature Communications.
Mögliche Auswirkungen auf zukünftiges Medikamentendesign
In ihrer Studie nutzten die Forscher die Super-Resolution-Mikroskopie zusammen mit einer fortschrittlichen Molekülverfolgungstechnik namens Immunostaining und Experimenten in Mausmodellen, um mehr über GLP1R herauszufinden.
Auf diese Weise konnten sie nicht nur herausfinden, wo genau sich diese Rezeptoren auf den Zellen befinden, sondern auch, wie sie auf bestimmte Signalmoleküle reagieren.
Dies ermöglichte es dem Team, eine umfassende Zusammenstellung aktueller Informationen über GLP1R zu kartieren und zu präsentieren, einschließlich genauerer Hinweise darauf, wie man das Vorhandensein des Moleküls nachweisen kann.
„Unsere Forschung erlaubt es uns, diesen Schlüsselrezeptor viel detaillierter zu visualisieren als bisher“, bemerkt der leitende Studienautor Prof. David Hodson von der University of Birmingham.
„Denken Sie daran, einen Film in Standardauflösung vs. 4K zu sehen, so groß ist der Unterschied. Wir glauben, dass dieser Durchbruch uns ein viel besseres Verständnis der GLP1R-Verteilung und -Funktion geben wird. Das wird zwar nicht sofort die Behandlung von Patienten verändern, aber es könnte beeinflussen, wie wir in Zukunft Medikamente entwickeln.“
– Prof. David Hodson
Die Forscher betonen, dass der Durchbruch bei der Visualisierung von GLP1R nur möglich war, weil sie einen interdisziplinären Ansatz und innovative Werkzeuge verwendeten.
„Unsere Experimente, die durch die Kombination von Fachwissen in Chemie und Zellbiologie möglich wurden, werden unser Verständnis von GLP1R in der Bauchspeicheldrüse und im Gehirn verbessern“, sagt Co-Autor Johannes Broichhagen, Ph.D., vom Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg, Deutschland.
„Unsere neuen Werkzeuge wurden in Stammzellen und im lebenden Tier eingesetzt, um diesen wichtigen Rezeptor zu visualisieren, und wir liefern die erste super-auflösende Charakterisierung [eines Moleküls wie GLP1R]“, fügt er hinzu.
Die aktuelle Forschung, so merken die Autoren in ihrem Studienpapier an, wurde unter anderem durch die finanzielle Unterstützung der Forschungsorganisation Diabetes UK ermöglicht.
Elizabeth Robertson, Ph.D., die Forschungsdirektorin von Diabetes UK, betont, warum eine Studie wie diese so wichtig für die zukünftige Verbesserung von Diabetes-Behandlungen ist.
„Die Auswirkungen von Typ-2-Diabetes sind schwerwiegend und weit verbreitet, daher ist es absolut wichtig, wirksamere Behandlungen zu finden, die den Menschen helfen, mit ihrer Krankheit umzugehen und ihr Risiko für die potenziell verheerenden Komplikationen zu verringern“, sagt sie.
Robertson weist darauf hin, dass solche Erkenntnisse bahnbrechend“ sind, was die neuen Wege angeht, die sie eröffnen.
„Durch innovative Forschung wie diese können wir Schlüsselaspekte des Typ-2-Diabetes in noch nie dagewesenem Detail erforschen und den Weg zu besseren Behandlungen ebnen“, so Robertson weiter.
Geschrieben von Maria Cohut, Ph.D. am 30. Januar 2020 – Fakten geprüft von Gianna D’Emilio