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Blutgefäße aus Stammzellen für die Diabetesforschung

Forschern am IMBA ist es gelungen, die weltweit ersten dreidimensionalen Modelle aus menschlichen Stammzellen heranzuziehen. An ihnen lassen sich beispielsweise „zuckerkranke Blutgefäße“ in der Petrischale studieren.

Krankhafte Veränderungen der Blutgefäße, wie etwa bei Diabetes, nehmen weltweit stark zu. Mittlerweile hat sich die Anzahl an Diabetikern auf weltweit 420 Millionen Betroffene verdoppelt. Die schwerwiegenden Folgeerkrankungen von Diabetes wie Nierenversagen, Erblindung, Herzinfarkt, Schlaganfall, nicht-heilende Wunden, oder Amputationen entstehen durch Schädigungen der Blutgefäße. Laut WHO entstehen dadurch Kosten für das Gesundheitssystem von weltweit rund 825 Milliarden Dollar pro Jahr.  

Mit der Entwicklung der Blutgefäß-Organoide aus menschlichen Stammzellen wurde am IMBA ein wichtiges Modelsystem für die Biomedizin geschaffen. Es ermöglicht, Ursachen eines breiten Spektrums von Gefäßkrankheiten wie Diabetes, Wundheilung, Schlaganfälle, Seltene Erkrankungen, oder auch Krebs, gezielt zu erforschen und neue Behandlungen zu entwickeln: Während gängige Therapie-Möglichkeiten bei Diabetes den hohen Blutzucker im Blut, der auf Dauer die Gefäße schädigt, „korrigieren“, können die daraus resultierende krankhafte Verdickung der Blutgefäße nicht umgekehrt werden. 

Erst seit der am IMBA entwickelten Blutgefäß-Organoide im Jahr 2019 ist es möglich, den Prozess der genauen Krankheitsentstehung von Diabetes in der Petrischale nachzuspielen. So konnte herausgefunden werden, dass eine „fehlerhafte“ Kommunikation der einzelnen Zelltypen in einem Blutgefäß zu „Verdickungen“ der sogenannten Basalwand führt. Die Basalwand ist eine Zellschicht, die etwa die feinsten Blutgefäße im Körper, die Kapillaren, von innen auskleidet. Bei Diabetes ist genau diese Verdickung die Ursache für den gestörten Blutfluss in den Kapillaren. Umgekehrt können aber auch Störungen in der Biologie der Blutgefäße dazu führen, dass diese Zellschicht zu dünn ist und reißt, wie es etwa bei Schlaganfällen der Fall ist. Ziel der ForscherInnen ist es nun, die molekularen Ursachen kranker Blutgefäße zu identifizieren, um völlig neue Medikamente für die Volkskrankheit Diabetes und andere Krankheiten rund um die Blutgefäße zu entwickeln.

Forschungsprojektleiter

Reiner Wimmer

Reiner Wimmer gelang 2018 im Labor von Josef Penninger die weltweit erste Herstellung von menschlichen Blutgefäß-Organoiden aus Stammzellen, die den anatomischen und molekularen Aufbau von menschlichen Kapillaren, den kleinsten Gefäßen unseres Blutkreislaufes, erstaunlich widerspiegeln. Dieses menschliche Gefäßmodell ermöglicht einen völlig neuen Ansatz zu Erforschung von Diabetes, eine Erkrankung, die bei Millionen Patienten weltweit zu Blutgefäßschäden und weiteren Folgen wie Erblindung, Nierenversagen und Amputationen führen.

Reiner Wimmer hat 2006 das Diplomstudium Biotechnologie an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Weihenstephan in Freising abgeschlossen. Er promovierte 2012 im Fach Molekularbiologie an der Universität Wien. Danach wechselte Reiner Wimmer als Postdoktorand ans IMBA. 2019 erhielt er den renommierten Elisabeth-Lutz Preis der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. Seit April 2020 ist Reiner Wimmer in der Forschung des renommierten Pharmaunternehmens Roche tätig.

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