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Projekte mit dem Forschungsschwerpunkt Diabetes mellitus

Pressemitteilung: BERLIN-CHEMIE AG

Einfluss der Zellkultur auf die Insulinsekretion erhält Menarini-Preis 2017

Preisträger Torben Schulze mit Kongresspräsidentin Prof. Annette Schürmann Der Biotechnologe Torben Schulze von der Technischen Universitt Braunschweig hat fr seine Forschung zur Insulinsekretionskinetik den Menarini-Preis 2017 erhalten. Die Berlin-Chemie AG stiftet den Preis alljhrlich zur Frderung herausragender wissenschaftlicher Projekte mit dem Forschungsschwerpunkt Diabetes mellitus. Die Preisverleihung fand am 27. Mai 2017 im Rahmen der 52. Jahrestagung der Deutschen Diabetes Gesellschaft in Hamburg statt.

Schulze erforscht mit seinem Team die Kinetik der Insulinsekretion von β-Zellen. In seinen bisherigen Untersuchungen beobachtete er deutliche Unterschiede in der biphasischen Kinetik zwischen frisch isolierten und lnger kultivierten Musezellen. Der Biotechnologe mchte nun gemeinsam mit seinem Team herausfinden, wodurch die nderung der Insulin-Sekretionskinetik bedingt ist. Das Preisgeld in Hhe von 15.000 Euro verwendet Schulze deshalb fr verschiedene experimentelle Analysen, mit denen er die Bedeutung unterschiedlicher Einflussfaktoren auf die Insulinsekretion untersuchen will. Die Ergebnisse knnten einen wertvollen Beitrag zum Verstndnis der Insulinsekretion beim Menschen und damit fr das Verstndnis des Typ-2-Diabetes leisten.

Forschungspreise an Nachwuchswissenschaftler zu verleihen, gehrt zu den Highlights wissenschaftlicher Tagungen - ganz besonders dann, wenn junge Wissenschaftler frischen Wind durch altbekannte Forschungsgebiete wehen lassen. Der mit dem Menarini-Preis 2017 ausgezeichnete Torben Schulze arbeitet daran, den β-Zellen des Pankreas ihre immer noch rtselhaften mikrophysiologischen Geheimnisse zu entlocken. Im Fokus seiner Forschung steht die Kinetik der Insulinsekretion. Die in zwei Phasen ablaufende Sekretion ist von entscheidender Bedeutung fr die physiologische Blutzuckerregulation. In diesem Forschungsbereich spielt die Untersuchung der Amplifikation der Insulinsekretion eine wichtige Rolle.

"Spa-Effekte" oder Artefakte durch Zellkulturbedingungen?

"Eine Vielfalt unterschiedlicher tierischer Zell- und Gewebemodelle sowie verschiedene Arbeitsprotokolle erschweren die Vergleichbarkeit von Ergebnissen. Dadurch wird es natrlich schwierig, allgemeingltige Aussagen zu treffen", erlutert Schulze. Bisher wenig Aufmerksamkeit galt beispielsweise dem Zeitraum, den die Zellen in der Zellkultur verbringen, bevor Messungen durchgefhrt werden. "Ein etwas lngerer Aufenthalt in der Zellkultur ist durchaus blich. Dadurch knnen zum Beispiel Arbeitsablufe rationeller gestaltet werden. Auch wird angenommen, dass die Zellen sich whrend dieser Zeit quasi erholen, sich also ihrem ursprnglichen Zustand wieder annhern."

Gemeinsam mit seinem Team an der Technischen Universitt Braunschweig hat Schulze nun herausgefunden, dass die Aufenthaltsdauer in der Zellkultur ein Faktor ist, der offensichtlich einen wesentlich greren Einfluss auf die Untersuchungsergebnisse hat als bisher angenommen.

Vernderungen in der biphasischen Kinetik der Insulinsekretion

Der Wissenschaftler verwendet ein experimentelles Protokoll, bei dem der Glukose-Stimulus seine amplifizierende Wirkung verliert, whrend der bliche Nhrstoff-Stimulus KIC (Ketoisocaproat) weiterhin effektiv ist.[1] Die sekretorische Antwort bei maximaler Glukose-Stimulierung wurde sowohl an frisch isolierten Inselzellen (NMRI-Muse) gemessen als auch an solchen Inselzellen, die sich bereits 22 Stunden in der Zellkultur befanden.

Die Ergebnisse zur Kinetik waren sehr unterschiedlich: Frisch isolierte Inselzellen zeigten eine gering ausgeprgte erste Phase der Insulinsekretion und eine kontinuierlich ansteigende zweite Phase. Die lnger kultivierten Inselzellen zeigten hingegen eine ausgeprgte erste Phase, die jedoch bald in eine nur mig erhhte, plateauartige zweite Phase berging. Die Ergebnisse der 22 Stunden lang kultivierten Zellen entsprechen jenen, die weithin als typisch fr die Insulinsekretion angesehen werden.[2]

Mikro-Chip mit Pankreasinseln beladen

Schulze mchte das Menarini-Preisgeld dazu verwenden, die Ursachen fr diesen ausgeprgten Wandel in der Sekretionskinetik zu ergrnden. Daraus knnten sich grundlegende Erkenntnisse fr die biphasische Natur der Insulinsekretion ergeben. "Unser Arbeitsprogramm enthlt mehrere Schritte", erlutert der Preistrger. "Zunchst wollen wir die Aufenthaltsdauer in der Zellkultur eingrenzen, die die beobachtete nderung in der Sekretionskinetik hervorruft. Danach wollen wir die nderungen in der Verstoffwechselung der Glukose charakterisieren und die ausschlaggebenden Faktoren eingrenzen."

Schulze hlt es beispielsweise fr mglich, dass das im blicherweise verwendeten Kulturmedium enthaltene fetale Klberserum durch seinen Hormongehalt einen stimulierenden Einfluss auf die Kinetik hat. "Um eine bessere Vergleichbarkeit zu bekommen, wre es ideal, mehrere Parameter gleichzeitig untersuchen zu knnen", ergnzt er. "Daher arbeiten wir zusammen mit dem Institut fr Mikrotechnik in Braunschweig an der Herstellung eines Chips, den wir mit den Pankreasinseln beladen knnen." Der Chip ist so klein, dass er unter ein Mikroskop gelegt werden kann. Wenn der Chip einsatzbereit ist, ist es mglich, nicht nur die Insulinsekretion und den Sauerstoffverbrauch, sondern auch noch weitere fr die Erforschung der β-Zellfunktion wichtige Daten zeitgleich messen zu knnen.

Vita des Menarini-Preistrgers 2017

Torben Schulze, Jahrgang 1986, schloss 2011 ein Bachelorstudium der Biotechnologie/Bioinformatik an der Hochschule Emden/Leer ab. Am Athlone Institute of Technology in Athlone, Irland, erwarb er einen zweiten Bachelor of Science in Toxikologie. Das Masterstudium in Molekularer und Angewandter Biotechnologie absolvierte Schulze an der RWTH Aachen. Seine Masterarbeit mit dem Titel "Nanoskalige Untersuchung biophysikalischer Eigenschaften aktivierter Leukozyten" schloss der Biotechnologe am Center for Nanotechnology in Mnster ab. Seit Februar 2014 arbeitet Schulze als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe von Prof. Ingo Rustenbeck am Institut fr Pharmakologie, Toxikologie und Klinische Pharmazie in Braunschweig.

Quellen

Preisverleihung im Rahmen des 52. Kongresses der Deutschen Diabetes Gesellschaft (DDG), 27. Mai 2017, Hamburg

Literatur/Referenzen

  1. Schulze T, Morsi M, Reckers K, Brning D, Seemann N, Panten U, Rustenbeck I. Metabolic amplification of insulin secretion is differentially desensitized by depolarization in the absence of exogenous fuels. Metabolism. 2017 Feb; 67: 1-13.

  2. Rorsman P, Renstrm E. Insulin granule dynamics in pancreatic beta cells. Diabetologia. 2003 Aug; 46(8): 1029-45.

Bildunterschrift: Torben Schulze, Menarini-Preistrger 2017, mit Kongressprsidentin Prof. Dr. Annette Schrmann.
Bildquelle: BERLIN-CHEMIE AG

zuletzt bearbeitet: 11.06.2017 nach oben

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