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Übergewicht und Diabetes gehören zu den größten Zivilisationsleiden der Gegenwart: Weltweit sind rund 2,5 Milliarden Erwachsene übergewichtig, über 500 Millionen leiden unter Typ-2-Diabetes. Für diese verhängnisvolle Kombination hat sich in der Medizin längst der Begriff "Diabesity" etabliert. Das Dilemma bisheriger Therapien: Ob Insulinspritzen, die modernen Abnehmspritzen oder drastische Magenoperationen - Betroffenen droht fast immer eine lebenslange Behandlung.
In der am Donnerstagabend erschienenen Ausgabe der Fachzeitschrift "Science" präsentiert das Team um Fussenegger nun einen neuen Ansatz: Das sogenannte ECHO-Implantat (Electrocatalytic Closed-loop Health Optimization). Es wird unter die Haut eingesetzt und regt eine chemische Reaktion an, die Glukose, der Zucker im Blut, in Glukon-Säure umwandelt. In übergewichtigen, von Typ-2-Diabetes betroffenen Mäusen, zeigte das Gerät Wirkung: Es konnte den Blutzuckerspiegel der Tiere senken. Außerdem verloren die Mäuse an Gewicht und einige Blutfettwerte verbesserten sich.
Das Herzstück der Erfindung ist ein elektrisch leitender Graphen-Schwamm mit winzigen Gold-Nanopartikeln sowie noch kleineren Platinkugeln. Damit es Blutzucker aus dem Blut filtern kann, muss Strom angelegt werden. "Man kennt ja die Technologie: Wenn wir eine Apple Watch auf das Ladegerät legen, geht der Strom drahtlos durch", erklärt Fussenegger. "Bei unserem Gerät ist das genau gleich: Das Implantat liegt unter der Haut und wird von außen mit Strom versorgt."
Dabei kommt ein sogenanntes Closed-Loop-System zum Einsatz. Die Steuerung übernimmt ein handelsüblicher Blutzuckersensor, wie ihn viele Diabetiker bereits am Oberarm tragen. Dieser Sensor misst kontinuierlich die Blutzuckerwerte und übermittelt die Daten via Bluetooth an ein Smartphone oder Steuergerät.
Übersteigt der Blutzuckerspiegel nach einer Mahlzeit einen festgelegten Schwellenwert, aktiviert das Steuergerät drahtlos das Implantat. Dieses schaltet sich ein und beginnt augenblicklich mit der katalytischen Umwandlung des Zuckers. Sobald die Werte wieder im gesunden Bereich liegen, stoppt die Stromzufuhr automatisch.
Der in Glukonsäure verwandelte Blutzucker wird zu rund 80 Prozent über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden. "Wird dem Körper auf diese Weise kontinuierlich überschüssige Energie entzogen - ähnlich wie bei einer kontrollierten Fastenkur -, beginnt er, die körpereigenen Fettreserven zu mobilisieren und zu verstoffwechseln", so Fussenegger. Das Resultat: Eine Gewichtsabnahme.
Bis der Mensch von der Technologie profitieren kann, braucht es allerdings Geduld. Als Nächstes stehen Versuche an Großtieren wie Schweinen oder Schafen auf dem Programm, bevor klinische Studien am Menschen folgen können. Da es sich bei der Erfindung um ein Medizinprodukt handelt, könnte der regulatorische Weg zur Zulassung potenziell rascher erfolgen als bei neuen Medikamenten. Fussenegger wagt eine vorsichtige Prognose: "Ein exakter Zeitrahmen ist heikel, aber zehn Jahre sollte es nicht dauern. Die Hoffnung liegt bei zwei bis fünf Jahren", sagt Fussenegger.
Statistisch gesehen scheitern allerdings rund 90 Prozent aller Therapieansätze, die bei Labornagern erfolgreich waren, beim Übergang auf den Menschen. Auch bei den Behandlungskosten könnte die Technologie punkten, ist Fussenegger überzeugt. Zwar kommen Edelmetalle zum Einsatz, doch da es sich ausschließlich um Nanopartikel handelt, sind die benötigten Mengen verschwindend gering. Die industrielle Massenfertigung dürfte daher weitaus günstiger ausfallen als die komplexe biotechnologische Produktion moderner Biopharmazeutika.
Auch Forscherinnen und Forscher, die nicht an der Studie beteiligt waren, halten den Ansatz für interessant, weisen aber auf Risiken und die noch unklare Übertragbarkeit auf den Menschen hin. So gibt Michael Roden vom Deutschen Diabetes-Zentrum gegenüber dem Science Media Center zu bedenken, dass Langzeitsicherheit und Nebenwirkungen beim Menschen noch völlig offen seien.
"Zahlreiche Risiken sind vorstellbar", warnt Roden. "Dazu gehören Infektionen bei der Implantation oder beim technisch bedingten Wechsel des Geräts, ein Ausfall der elektrischen Einheit oder der automatischen Regelung sowie allergische Reaktionen." Zudem sieht er bei bestimmten Patientengruppen die Gefahr einer Übersäuerung des Blutes durch Ketonkörper oder Laktat - etwa bei Menschen mit weit fortgeschrittenem Diabetes oder Nierenschäden.