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Forschung

Neben der klinischen Durchführung allogener und autologer Inseltransplantationen beschäftigt sich unsere Arbeitsgruppe intensiv mit der Entwicklung neuartiger Verfahren zur Inseltransplantation. Hierbei stehen Möglichkeiten der Immunisolation der Pankreasinseln durch Verkapselungstechniken und die Evaluierung alternativer Spenderquellen wie xenogene Pankreasinseln und Insulin-produzierende Stammzellen im Mittelpunkt. Die Forschungsarbeit wird unter anderem durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt.

Projekte

Unsere Gruppe beschäftigt sich speziell mit der Verbesserung von Inselisolations- und Transplantationsprotokollen in der klinischen Praxis sowie mit der Entwicklung neuartiger therapeutischer Optionen im Bereich des Betazellersatzes mit einem klaren Translations-Anspruch ("Bench to Bedside"), der sich durch die Verknüpfung von experimentellen Untersuchungen mit präklinischer und klinischer Arbeit auszeichnet.

Experimentelle Forschung:

  • Präklinische Diabetesmodelle und Inseltransplantation bei kleinen und großen Tieren (einschließlich Non-human Primates)
  • Entwicklung von Verkapselungstechnologien für immunisolierte Inseltransplantation (DFG BR 1179)
  • Insel-Xenotransplantationsansätze (SFB / Transregio 127)
  • Funktionelle Charakterisierung und Qualitätskontrolle von isolierten menschlichen / porcinen Pankreasinseln
  • Evaluation von alternativen Transplantationsstellen zur Inseltransplantation
  • Nebennieren SFB

Klinische Forschung:

  • Metabolische Charakterisierung von Patienten mit Diabetes mellitus Typ 1 nach der Insel- bzw. Pankreastransplantation
  • Insel-Autotransplantation bei Patienten nach partieller oder totaler Pankreatektomie
  • Transplantation von makroverkapselten menschlichen Inselzellen bei Patienten mit Brittle-Diabetes (Zusammenarbeit mit Kings College, London)
  • Transplantation von makroverkapselten Schweineinseln in Patienten mit Brittle-Diabetes

Entwicklung von neuartigen therapeutischen Optionen für Diabetes mellitus Typ 1

Die Inseltransplantation ist eine wertvolle Therapie für Patienten mit Diabetes mellitus Typ 1 geworden. Allerdings sind nur ausgewählte Patienten mit erschöpfter Insulintherapie, d.h. instabiler Stoffwechselkontrolle und wiederholter schwerer Hypoglykämie, Transplantationskandidaten. Diese strikte Indikation ist dabei vor allem auf die lebenslang nötige Immunsuppression sowie den erheblichen Mangel an Spenderorganen zurückzuführen. Demzufolge adressieren zahlreiche Forschungsaktivitäten diese Problematik, um die Betazellersatz-Therapie einer möglichst großen Zahl an Patienten mit Diabetes anbieten zu können. Die Verkapselung von pankreatischen Inselzellen in hauptsächlich alginatbasierten Makro- oder Mikrokapseln mit verschiedenen physikalischen Konfigurationen, ermöglicht den Schutz des Inseltransplantats ohne die Anwendung von immunsuppressiven Medikamenten und erlaubt darüber hinaus den Spenderpool auf tierisches Gewebe und neuartige stammzellabgeleitete Insulin-produzierende Zellen zu erweitern. Trotz großer Fortschritte in der Verkapselungstechnologie ist eine signifikante Translation in die klinische Anwendung derzeit noch nicht der Fall. Bevor dies in größerem Maßstab geschehen kann, müssen zunächst die noch offenen Fragen hinsichtlich Oxygenierung des Transplantats, Immunprotektion, entzündlicher Reaktionen, Biokompatibilität der verwendeten Materialien oder der Transplantationsstelle beantwortet werden. Jüngste Fortschritte bei der Xenotransplantation und insbesondere im Bereich der stammzellabgeleiteten Betazellen haben ein erneutes wissenschaftliches Interesse an der Verkapselungstechnologie erzeugt.


Ausgewählte Publikationen

Favorable outcome of experimental islet xenotransplantation without immunosuppression in a nonhuman primate model of diabetes.
Ludwig B, Ludwig S, Steffen A, Knauf Y, Zimerman B, Heinke S, Lehmann S, Schubert U, Schmid J, Bleyer M, Schönmann U, Colton CK, Bonifacio E, Solimena M, Reichel A, Schally AV, Rotem A, Barkai U, Grinberg-Rashi H, Kaup FJ, Avni Y, Jones P, Bornstein SR.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Oct 31;114(44):11745-11750. doi: 10.1073/pnas.1708420114. Epub 2017 Oct 16.
PMID: 29078330

Production of high-quality islets from goettingen minipigs: Choice of organ preservation solution, donor pool, and optimal cold ischemia time.
Steffen A, Kiss T, Schmid J, Schubert U, Heinke S, Lehmann S, Bornstein S, Ludwig B, Ludwig S.
Xenotransplantation. 2017 Jan;24(1). doi: 10.1111/xen.12284. Epub 2017 Jan 28.
PMID: 28130838

Diabetes induction by total pancreatectomy in minipigs with simultaneous splenectomy: a feasible approach for advanced diabetes research.
Heinke S, Ludwig B, Schubert U, Schmid J, Kiss T, Steffen A, Bornstein S, Ludwig S.
Xenotransplantation. 2016 Sep;23(5):405-13. doi: 10.1111/xen.12255. Epub 2016 Aug 10.
PMID: 27506420

Transplantable bioartificial pancreas devices: current status and future prospects.
Ludwig B, Ludwig S.
Langenbecks Arch Surg. 2015 Jul;400(5):531-40. doi: 10.1007/s00423-015-1314-y. Epub 2015 Jun 16. Review.
PMID: 26077203

Islet transplantation at the Dresden diabetes center: five years' experience.
Ludwig B, Reichel A, Kruppa A, Ludwig S, Steffen A, Weitz J, Bornstein SR.
Horm Metab Res. 2015 Jan;47(1):4-8. doi: 10.1055/s-0034-1385876. Epub 2014 Aug 1.
PMID: 25083718

Modulation of the pancreatic islet-stress axis as a novel potential therapeutic target in diabetes mellitus.
Ludwig B, Barthel A, Reichel A, Block NL, Ludwig S, Schally AV, Bornstein SR.
Vitam Horm. 2014;95:195-222. doi: 10.1016/B978-0-12-800174-5.00008-9. Review.
PMID: 24559919

Transplantation of human islets without immunosuppression.
Ludwig B, Reichel A, Steffen A, Zimerman B, Schally AV, Block NL, Colton CK, Ludwig S, Kersting S, Bonifacio E, Solimena M, Gendler Z, Rotem A, Barkai U, Bornstein SR.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Nov 19;110(47):19054-8. doi: 10.1073/pnas.1317561110. Epub 2013 Oct 28.
PMID: 24167261

The efficacy of an immunoisolating membrane system for islet xenotransplantation in minipigs.
Neufeld T, Ludwig B, Barkai U, Weir GC, Colton CK, Evron Y, Balyura M, Yavriyants K, Zimermann B, Azarov D, Maimon S, Shabtay N, Rozenshtein T, Lorber D, Steffen A, Willenz U, Bloch K, Vardi P, Taube R, de Vos P, Lewis EC, Bornstein SR, Rotem A.
PLoS One. 2013 Aug 1;8(8):e70150. doi: 10.1371/journal.pone.0070150. Print 2013.

Transplantation of pancreatic islets to adrenal gland is promoted by agonists of growth-hormone-releasing hormone.
Schubert U, Schmid J, Lehmann S, Zhang XY, Morawietz H, Block NL, Kanczkowski W, Schally AV, Bornstein SR, Ludwig B.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Feb 5;110(6):2288-93. doi: 10.1073/pnas.1221505110. Epub 2013 Jan 23.
PMID: 23345449

Improvement of islet function in a bioartificial pancreas by enhanced oxygen supply and growth hormone releasing hormone agonist.
Ludwig B, Rotem A, Schmid J, Weir GC, Colton CK, Brendel MD, Neufeld T, Block NL, Yavriyants K, Steffen A, Ludwig S, Chavakis T, Reichel A, Azarov D, Zimermann B, Maimon S, Balyura M, Rozenshtein T, Shabtay N, Vardi P, Bloch K, de Vos P, Schally AV, Bornstein SR, Barkai U.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Mar 27;109(13):5022-7. doi: 10.1073/pnas.1201868109. Epub 2012 Mar 5.
PMID: 22393012

Modulation of pancreatic islets-stress axis by hypothalamic releasing hormones and 11beta-hydroxysteroid dehydrogenase.
Schmid J, Ludwig B, Schally AV, Steffen A, Ziegler CG, Block NL, Koutmani Y, Brendel MD, Karalis KP, Simeonovic CJ, Licinio J, Ehrhart-Bornstein M, Bornstein SR.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Aug 16;108(33):13722-7. doi: 10.1073/pnas.1110965108. Epub 2011 Aug 8.
PMID: 21825133

Functional assessment of automatically sorted pancreatic islets using large particle flow cytometry.
Steffen A, Ludwig B, Krautz C, Bornstein S, Solimena M.
Islets. 2011 Sep-Oct;3(5):267-70. Epub 2011 Sep 1.
PMID: 21799307

Islet versus pancreas transplantation in type 1 diabetes: competitive or complementary?
Ludwig B, Ludwig S, Steffen A, Saeger HD, Bornstein SR.
Curr Diab Rep. 2010 Dec;10(6):506-11. doi: 10.1007/s11892-010-0146-y. Review.
PMID: 20830612

Agonist of growth hormone-releasing hormone as a potential effector for survival and proliferation of pancreatic islets.
Ludwig B, Ziegler CG, Schally AV, Richter C, Steffen A, Jabs N, Funk RH, Brendel MD, Block NL, Ehrhart-Bornstein M, Bornstein SR.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Jul 13;107(28):12623-8. doi: 10.1073/pnas.1005098107. Epub 2010 Jun 28.
PMID: 20616039

Quantification of basal and stimulated ROS levels as predictors of islet potency and function.
Armann B, Hanson MS, Hatch E, Steffen A, Fernandez LA.
Am J Transplant. 2007 Jan;7(1):38-47.
PMID: 17227556

Kontakt

Prof. Dr. med. Barbara Ludwig
Oberärztin, Leiterin Inseltransplantation, Fachärztin für Innere Medizin, Endokrinologie und Diabetes
Medizinische Klinik und Poliklinik III
0351 458-18370
0351 458-6398

Besucheradresse Labor:
BioInnovationsZentrum Dresden, 1. Etage
Tatzberg 47 | 01307 Dresden
+49 (0)351 796-5691

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